分子雜交技術的應用簡述

黃鳳珍

核酸分子雜交技術是利用DNA變性與復性的原理，在某種理化因素作用下DNA雙鏈分子解鏈變性后，在DNA復性重新形成雙螺旋結構時，把不同的DNA單鏈分子或者DNA與RNA的混合物放在同一溶液中，只要在DNA或RNA單鏈分子之間存在一定的堿基互補配對關系，就可以在DNA之間或DNA與RNA之間形成雜化的雙鏈。蛋白質分子雜交是一種借助特異性抗體鑒定抗原的有效方法。分子雜交技術有很多種，下面重點介紹三種常用的分子雜交技術的基本流程和應用。

1Southern雜交——DNA和DNA分子之間的雜交

1.1基本流程

第一步，從組織或細胞中提取出DNA，經過適當的限制酶切后進行瓊脂糖凝膠電泳，將不同大小的片段分開；

第二步，將凝膠上的DNA片段轉移到硝酸纖維素膜上；

第三步，用標記了放射性同位素(或生物素)的目的基因的DNA片段作為探針與硝酸纖維素膜上的DNA進行雜交；

第四步，將X光底片壓在硝酸纖維素膜上，在暗處使底片感光；

第五步，將X光底片沖洗，如果在底片上出現黑色條帶，則表明待測樣品中含有目的基因。

1.2具體應用

Southern雜交主要用來研究DNA分子中某一基因位置、某一專一序列在待檢樣品中存在與否及兩種核酸分子之間的相似性。具體來說，此項分子雜交的應用有以下幾點。

1.2.1用于對基因組中特定基因的定位及檢測

如基因工程中用于檢測目的基因是否整合到受體生物的染色體DNA中。這是目的基因能否在真核生物中穩定遺傳的關鍵。

1.2.2用于從基因文庫中找到所需要的基因

將含有某種生物不同基因的許多DNA片段，導入受體菌的群體中儲存，構建了該種生物的基因文庫，但如何從基因文庫中找到所需要的基因呢?具體做法如下。

第一步，通過PCR方法將目的基因已知的部分核苷酸序列擴增出來，制成探針。

第二步，將基因文庫中的所有菌落轉移到硝酸纖維素膜上，然后通過處理，溶解消化掉細菌中的蛋白質，并使DNA固定在膜上。

第三步，按Southem雜交的方法進行雜交。

第四步，在X光底片上出現黑斑的菌落含有所需要的目的基因(若選用別的標記方法，有陽性信號的菌落則含有所需要的目的基因)。

第五步，從該菌落中再提取目的基因。

1.2.3用于基因診斷遺傳病、癌癥等

舉兩個常見的病例：

鐮刀型細胞貧血癥是β－珠蛋白基因第六個密碼子發生單個堿基突變(A-T)，這一突變使該基因內部一個MstⅡ限制酶位點丟失。因此，將正常人和帶有突變基因個體的基因組DNA用MstⅡ切割后，與β—珠蛋白基因探針雜交，即可將正常人、突變基因攜帶者及鐮刀型細胞癥患者區別開來，如圖1所示。

苯丙酮尿癥(PKU)是新生兒中發病率較高的一種遺傳病，如果用限制性內切酶EcoRV酶解苯丙酮尿癥患兒及其父母的DNA，再與苯丙氨酸羥化酶基因探針雜交，分析雜交片段后就會發現其父母都具有30 kb／25 kb酶特異片段，患兒則具有30 kb／30 kb片段。這說明患兒的2條30 kb片段都與致病基因連鎖，分別從父母親處遺傳而來，而父母親另一條染色體的25 kb不與致病基因連鎖。在此基礎上，分析另一未知胎兒，如果雜交圖譜顯示30 kb／25 kb特異片段，就可診斷胎兒為雜合子，如果雜交圖譜顯示為30 kb／30 kb片段，即為患兒。

2Northern雜交——DNA和RNA分子之間的雜交

2.1基本流程

與Southern雜交相同，只是第一步從組織或細胞中提取的是mRNA而不是DNA，另外由于RNA分子較小，在轉移前無需進行限制酶切割。

2.2具體應用

目前主要用于檢測某一組織或細胞中已知的特異性mRNA的表達水平或比較不同組織或細胞中同一基因的表達情況，如在基因工程中是檢測目的基因是否轉錄出mRNA的方法。

如果RNA分子在大小和含量上與正常情況不同，可以考慮是否有調控區的突變或剪接部分的突變。

3Western雜交——蛋白質分子(抗原－抗體)之間的雜交。

3.1基本流程

以檢測目的基因在受體細胞中是否表達出相應的蛋白質為例，其具體做法是：

第一步，將目的基因在大腸桿菌中表達出蛋白質；

第二步，將表達出的蛋白質注射給動物進行免疫，產生相應的抗體，并提取出抗體(一抗)；

第三步，從轉基因生物中提取蛋白質，進行凝膠電泳；

第四步，將凝膠中的蛋白質轉移到硝酸纖維素膜上；

第五步，將抗體(一抗)與硝酸纖維素膜上的蛋白質雜交，這時抗體(一抗)與目的基因表達的蛋白(抗原)會特異結合。由于這種抗原－抗體的結合顯示不出條帶，所以加入一種稱為二抗的抗體，它可以與一抗結合，二抗抗體上帶有特殊的標記。如果目的基因表達出了蛋白質，則結果為陽性。

Western雜交與上述兩種雜交技術不同的是，蛋白質的轉移只有靠電轉移方可完成。另外蛋白質的檢測是以抗體而不是以核酸作探針。上述三種雜交技術都需要將存在于凝膠中的生物大分子轉移(印跡)于固定化介質上并加以分析，稱為印跡技術?；玖鞒炭捎脠D2歸納。

3.2具體應用

可用于檢測樣品中特異蛋白質是否存在、細胞中特異蛋白質的半定量分析以及蛋白質分子的相互作用研究等。如檢測目的基因在受體細胞中有沒有翻譯出相應的蛋白質，檢測病人血液中是否有某種抗體從而檢測是否感染過某種抗原，單克隆抗體技術中用于篩選出能產生特定抗體的雜交瘤細胞等。