البصمة الحمض النووي: مبادئ وتقنيات البصمات الحمض النووي

اقرأ هذه المقالة للتعرف على بصمة الحمض النووي: مبادئ وتقنيات البصمة DNA

الجانب التاريخي:

وتسمى دراسة الأصابع ، والنخيل ، والطباعيات الجلدية.

Image Courtesy: www2.wmin.ac.uk/~redwayk/lectures/images/DNA_fingerprinting_01.jpg

لقد كان موضوع اهتمام الإنسان منذ العصور البدائية عندما اعتاد الإنسان على البحث عن طعامه بمساعدة مطبوعات قدم الحيوان. تم استخدام علم البصمات لأول مرة من قبل السير وليام هيرشل كطريقة لتحديد الهوية في عام 1858. في الهند تم اكتشاف علم البصمات عن طريق الصدفة خلال التحقيق في جريمة قتل في Jalpaiguri في عام 1897.

ابتكر أليك جيفريز (1984) تقنية بصمة الحمض النووي في جامعة ليستر بالمملكة المتحدة. بدأ الدكتور VK Kashyap والدكتور Lalji Singh تقنية بصمة الحمض النووي في الهند في CCMB (مركز الخلية والبيولوجيا الجزيئية) حيدر أباد.

ما هي بصمة الحمض النووي؟

بصمة الحمض النووي (تسمى أيضا كتابة الحمض النووي أو التنميط DNA). إنها تقنية لتحديد تسلسلات النوكليوتيدات لمناطق معينة من الدنا والتي تكون فريدة لكل فرد. كل شخص لديه بصمة فريدة للحمض النووي.

على عكس بصمة الأصابع التقليدية التي تحدث فقط على أطراف الأصابع ويمكن تغييرها عن طريق الجراحة ، فإن بصمة الحمض النووي هي نفسها لكل خلية ونسيج وعضو لشخص. لا يمكن تغييره عن طريق أي علاج معروف. الطريقة المثلى للتمييز بين الأفراد - من الأشخاص الآخرين - هي تسلسل الحمض النووي للجينوم بأكمله.

مبدأ بصمة الدنا:

من خلال اختلافاتهم ، حوالي 0.1 ٪ أو 3 × 10 ⁶ أزواج قاعدة (من أصل 3 × 10 ⁹ نقطة أساس) توفر الفردية لكل كائن بشري. يمتلك الجينوم البشري العديد من التتابعات الصغيرة غير المكوِّدة لكن المتوارثة من القواعد التي تتكرر عدة مرات. تحدث هذه المتواليات بالقرب من التيلومير ، والكروموميرات ، والصبغي Y ومنطقة heterochromatic. وتسمى المنطقة ذات نفس تسلسل القواعد المتكررة عدة مرات بـ DNA المتكرر.

ويمكن فصلها كساتل من الحمض النووي الأكبر خلال الطرد المركزي المتدرج الكثافة وبالتالي تسمى الحمض النووي الساتلي. في الحمض النووي للأقمار الصناعية ، تكرار القواعد هو في ترادف. وتبعاً للطول والتركيب الأساسي وأعداد الوحدات المتكررة الترادفية ، فإن الحمض النووي للأقمار الصناعية لها فئات فرعية مثل السواتل المكروية والأقمار الصناعية الصغيرة. تظهر الحمض النووي للأقمار الصناعية تعدد الأشكال. يستخدم مصطلح تعدد الأشكال عند وجود متغير في مكان ما مع تردد أكثر من 0.01 من السكان.

تحدث الاختلافات بسبب الطفرات. في حين أن الطفرات في الجينات تنتج الأليلات مع تعبيرات مختلفة ، فإن الطفرات في الحمض النووي التكراري غير المتراكم ليس لها تأثير فوري.

وقد تراكمت هذه الطفرات في التتابعات غير المكوّنة مع الوقت وتشكل أساس تعدد أشكال الدنا (ينشأ الاختلاف في المستوى الجيني بسبب الطفرات). تعدد أشكال الحمض النووي هو الأساس في رسم الخرائط الجينية للجينوم البشري وكذلك طباعة بصمة الحمض النووي.

تكرر النكليوتيد القصير في الحمض النووي محددة جدا في كل فرد وتختلف في
عدد من شخص لآخر ولكن موروثة. هذه هي "تكرار الأرقام المتغيرة المتغيرة" (VNTRs). هذه تسمى أيضا "minisatellites". يرث كل فرد هذه التكرار من والديه / الوالدين اللذين يستخدمان كمؤشرات وراثية في اختبار الهوية الشخصية.

على سبيل المثال (الشكل 6.39) ، قد يرث الطفل كروموسومًا مع ستة تكرارات مترادفة من الأم ، وكرر نفس الترادف أربع مرات في الكروموسوم المتشابه الموروث من الأب. نصف أليل VNTR للطفل يشبه الأم و النصف الآخر مع الأب.

تقنية لأخذ البصمات DNA (الشكل 6.40):

(ط) يتم استخراج الحمض النووي من نوى خلايا الدم البيضاء أو من الحيوانات المنوية أو من خلايا بصيلات الشعر التي تتشبث بجذور الشعر التي سقطت ، أو تم سحبها.

(2) يتم كسر جزيئات الحمض النووي أولا بمساعدة endonuclease تقييد الانزيم (تسمى السكين الكيميائي) الذي يقطعها إلى شظايا. شظايا الحمض النووي تحتوي أيضا على VNTRs.

(3) يتم فصل الأجزاء وفقا للحجم عن طريق الرحلان الكهربائي بالهلام.

(4) يتم تضخم أجزاء من حجم معين لها VNTRs من خلال تقنية PCR. يتم معالجتها بمواد كيماوية قلوية لتقسيمها إلى أحاديات الحمض النووي التي تقطعت بهم السبل.

(5) يتم نقل الأجزاء المنفصلة من الحمض النووي الأحادي الجديلة إلى غشاء نايلون.

(سادسا) يتم مسح تحقيقات الحمض النووي المشعة التي تحتوي على متواليات قاعدة متكررة مكملة ل VNTRs المحتملة على غشاء النايلون. بعض منهم سوف ربط VNTRs واحد تقطعت بهم السبل. ويطلق على طريقة التهجين من الحمض النووي مع تحقيقات الجنوبية النشاف ، بعد اسم المخترع ، EM الجنوبية (1975). يتم غسل غشاء النايلون لإزالة تحقيقات إضافية.

(vii) يتعرض فيلم الأشعة السينية لغشاء النايلون لتمييز الأماكن التي تكون فيها مسابر DNA المشعة مرتبطة بشظايا الحمض النووي. يتم وضع علامة على هذه الأماكن على أنها أشرطة داكنة عند تطوير فيلم الأشعة السينية. هذا هو المعروف باسم autoradiography.

(8) تمثل العصابات المظلمة في أفلام الأشعة السينية بصمات الحمض النووي (= ملفات الحمض النووي).

تطبيقات بصمة الحمض النووي:

(ط) الفردانية:

مثل طباعة إصبع الجلد (der-matoglyphics) ، يمكن أن تساعد طباعة الإصبع بالحامض النووي على تمييز إنسان واحد عن آخر باستثناء التوائم أحادية التزاوج ،

(2) منازعات الأبوة / الأمومة:

يمكن للطباعة بصبغة الحمض النووي تحديد الأم الجينية الحقيقية ، الأب والنسل ،

(3) النسب البشرية:

ويجري دراسة الحمض النووي من مختلف المتغيرات لمعرفة السلالة البشرية ،

(4) الأمراض الوراثية:

يتم استخدام هذه التقنية لتحديد الجينات المرتبطة بالأمراض الوراثية ،

(v) الطب الشرعي:

طباعة بصمة الحمض النووي مفيدة جدا في الكشف عن الجريمة والملاحقات القانونية. أثبتت بصمة الحمض النووي أن دانو ، القنبلة البشرية ، كان القاتل الحقيقي لشري راجيف غاندي ، رئيس وزراء الهند السابق ،

(6) علم الاجتماع:

ويمكنه تحديد الجماعات العرقية وأصولها والهجرة التاريخية والغزوات. الجغرافيا هي دراسة تاريخ الهجرة للأنواع البشرية.