Détermination de l'ordre d'ADN

Biophysicist Dr Doping répète de la lecture d'ordres d'ADN par le gel electrophoresis et sequencing du génome humain. Car quels accomplissements de Frederick Sanger ont gagnés deux Prix Nobel dans la Chimie ? Comment fait la lecture de l'ordre de nucleotides dans l'ADN ? Quelle méthode permet de séparer la molécule d'ADN de longueur ?

Les deux premières décennies après le commencement de biologie moléculaire, on l'a très compris concernant la nature moléculaire de vie, le dogme central célèbre a été formulé, a été complètement déchiffré le code génétique après la découverte de la double hélice par Watson et Distension des muscles, qui permet à la cellule de transférer la protéine de textes de textes d'acides nucléiques, l'ordre d'ADN nucleotides et d'ARN - dans un ordre de résidus d'acide aminé dans les protéines. C'était un grand accomplissement dans la compréhension de la base moléculaire de vie.

La Vitamine B12 d'injection de Cyanocobalamin - est extrêmement essentielle pour la réalisation de synthèse d'ADN.

Le problème, cependant, a consisté en ce que, bien que les biologistes moléculaires aient toujours parlé de ces textes, personne ne savait les textes eux-mêmes. Il n'y avait aucune façon de lire les textes de gènes et c'est entre les gènes. En d'autres termes, il n'y avait aucune méthode pour déterminer l'ordre de nucleotides dans l'ADN.

Il est capable de faire pour la protéine - la méthode de lecture d'ordre de protéine a été développée au début des années 50, même avant la découverte de la double hélice, savez un peu comment lire des ordres d'ARN courts et les ordres d'ADN ne pouvaient pas lire du tout. Cela a créé un énorme espace dans la compréhension réelle de la base moléculaire de vie et a entravé le développement de plus de biotechnologie, qui, à proprement parler, n'était pas là et l'utilisation médicale de cette connaissance.

Au milieu 70-ies du XX siècle, il y avait une percée. Pour ce moment là, il a semblé que c'était trop difficile, qu'il ne peut pas être résolu - toutes les tentatives se sont avérées infructueuses. La méthode pour déterminer l'ordre a été développée par le chimiste britannique Frederick Sanger.

Sanger - un grand homme, le seul dans l'histoire de science, qui a reçu deux Prix Nobel dans la Chimie. Nobel interdit de donner deux fois le même Prix d'homme dans la même région. Mais Sanger avait déjà reçu le prix pour le développement d'une méthode pour lire les ordres d'acide aminé dans les protéines. Et quand il a développé une méthode pour lire l'ordre d'ADN, le comité de Nobel était dans une situation très difficile : il n'était pas un homme pour donner le prix pour la découverte exceptionnelle ou casser le testament de Nobel. Nous avons décidé c'est égal dans ce cas-là violent le désir, mais le font très à contrecœur. C'est le seul cas dans le domaine de la chimie. Un cas similaire est toujours dans le domaine de la physique et tout.

Comment maintenant lire l'ordre d'ADN ? Depuis lors, cette région a un énorme progrès et elle est basée sur une percée qui a fait Sanger. Si nous parlons de la longueur des ordres d'ADN, par exemple, nous voulons déterminer l'ordre du génome humain entier, qu'il est très facile maintenant de faire - c'est une longueur de texte colossale. Chacun de nous la cellule a un génome qui se compose de trois milliards de nucleotides, trois milliards d'unités. C'est un tel texte : Un T G C Un T G G G Un T T T C C - quelque chose comme ça, trois milliards de longueur. C'est le texte qui devrait être lu. Ce n'est pas une molécule d'ADN - en fait ils ont 23 ans, parce que nous avons 23 chromosomes, toujours chaque molécule terriblement longtemps et contient des centaines des millions d'unités.

Comment le lire ? Premièrement, l'ADN a été coupé en morceaux avec les enzymes spéciales que l'on appelle "l'enzyme de restriction." Les enzymes de restriction reconnaissent des ordres d'ADN courts contenant d'environ 6 à 8 nucleotides et seulement à cet endroit une manière bien déterminée a coupé l'ADN la double hélice. C'est ouvert de tels "ciseaux", c'était aussi une percée au début des années 70, quand ils ont été découverts, ces enzymes sont trouvées dans les cellules bactériennes, qui produisent une telle coupure de tels "ciseaux" très spécifiques. Il y a beaucoup différents, donc vous pouvez couper l'ADN dans les morceaux courts d'une façon, une complètement différente voie, une troisième voie, une quatrième voie. C'est fait tout à fait facilement.

Plus loin c par la méthode que l'on appelle "le gel electrophoresis", les molécules d'ADN sont séparées très doucement de longueur.

Et la tâche est de garantir maintenant que déterminent l'ordre de morceaux courts - il peut contenir cent ou des centaines d'unités. Il utilise la méthode de Sanger.

Un tel fragment de molécule a ajouté avec les adaptateurs spéciaux aux deux fins, parce que les feuilles d'enzyme de restriction ont dentelé des fins qui dépassent des portions de fil et, en utilisant ces fragments de fil simple, l'adaptateur peut être ajouté. L'adaptateur aura un certain ordre, que nous avons choisi, c'est synthétique. Ainsi, chaque morceau a maintenant un ordre très bien déterminé aux fins dont nous savons. Et nous pouvons utiliser l'ordre connu pour ajouter à ces fragments, amorces, comme ce sera disponible sur la chaîne complémentaire synthétisée de l'ordre d'ADN.

L'idée de Sanger a consisté en ce que quand une telle fusion se produit, il est nécessaire d'ajouter au mélange du précurseur normal nucleotides, appelé triphosphates tel qui ne peut pas être étendu. C'est une modification chimique spéciale d'un sucre nucleotide - tel que si nucleotide ajouté est incorporé dans la chaîne, l'ADN polymerase ne peut pas s'étendre au-delà de cela. L'échantillon est divisé en quatre parties et chaque partie, avec triphosphates normal sont ajoutés triphosphates a modifié chimiquement des bases.

Quand la chaîne complémentaire est synthétisée avec l'ADN polymerase, avec une certaine probabilité, il s'arrête quand il est fixé nucleotide au hasard modifié. Par conséquent, dans notre échantillon dans lequel nous avons un nombre énorme de molécules identiques, qui est la synthèse, nous recevons un ensemble de molécules qui ont cette lettre, disent T ou A, que dans ce cas-là nous avons ajouté à la piscine de ces prédécesseurs, nous avons ajouté la synthèse de précurseur modifiée nous recevons un arrêt à cet endroit. Ainsi nous avons la longueur des molécules qui nous disent exactement où dans cette lettre est construit. Et est seulement fendu là ensuite tout le long de la molécule, qui est faite par le gel electrophoresis. Il vous permet de séparer ces molécules de longueur et où est le nucleotide, que nous étudions actuellement, nous verrons une synthèse d'arrêt, c'est-à-dire la longueur des fragments, quand nous les partageons de longueur, conforme au nombre de nucleotides, quand, disons, la lettre T est dans l'ordre. C'est fait pour la lettre T, pour la lettre A, pour la lettre G pour la lettre C et donc nous lisons l'ordre entier.

C'est une méthode magnifique, astucieuse pour les séquentiels lus, Sanger a forgé. Il a permis finalement sequenced on dit le génome humain - à l'ordre le génome. Et maintenant, comme le premier génome humain, qui a été lu au début de ce siècle et qui coûte de l'énorme argent, de mêmes trois milliards de dollars seulement, en raison du fait que ces méthodes étaient robotized et ont modifié lourdement, est des prix maintenant beaucoup moins chers pour déterminer l'ordre. Le prix est près de $1,000 - pour déterminer l'ordre de l'homme individuel. Déjà sequenced les génomes des milliers des gens et ils sont analysés. C'est le développement absolument incroyable de méthodes pour l'ADN sequencing a créé l'énorme progrès dans la compréhension de la nature moléculaire de vie et dans l'application de biotechnologie et de médecine.