《醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)基礎(chǔ)》 一、基因探針

基因探針（probe）就是一段與目的基因或DNA互補的特異核苷酸序列，它可以包括整個基因，也可以僅僅是/基因的一部分；可以是DNA本身，也可以是由之轉(zhuǎn)錄而來的RNA。

1．探針的來源DNA探針根據(jù)其來源有3種：一種來自基因組中有關(guān)的基因本身，稱為基因組探針（genomic probe）；另一種是從相應(yīng)的基因轉(zhuǎn)錄獲得了mRNA，再通過逆轉(zhuǎn)錄得到的探針，稱為cDNa 探針（cDNa probe）。與基因組探針不同的是，cDNA探針不含有內(nèi)含子序列。此外，還可在體外人工合成堿基數(shù)不多的與基因序列互補的DNA片段，稱為寡核苷酸探針。

2．探針的制備進行分子突變需要大量的探針拷貝，后者一般是通過分子克?。╩olecular cloning）獲得的。克隆是指用無性繁殖方法獲得同一個體、細胞或分子的大量復(fù)制品。當制備基因組DNA探針進，應(yīng)先制備基因組文庫，即把基因組DNA打斷，或用限制性酶作不完全水解，得到許多大小不等的隨機片段，將這些片段體外重組到運載體（噬菌體、質(zhì)粒等）中去，再將后者轉(zhuǎn)染適當?shù)乃拗骷毎绱竽c肝菌，這時在固體培養(yǎng)基上可以得到許多攜帶有不同DNA片段的克隆噬菌斑，通過原位雜交，從中可篩出含有目的基因片段的克隆，然后通過細胞擴增，制備出大量的探針。

為了制備cDNA 探針，首先需分離純化相應(yīng)mRNA，這從含有大量mRNA的組織、細胞中比較容易做到，如從造血細胞中制備α或β珠蛋白mRNA。有了mRNA作模板后，在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下，就可以合成與之互補的DNA(即cDNA)，cDNA與待測基因的編碼區(qū)有完全相同的堿基順序，但內(nèi)含子已在加工過程中切除。

寡核苷酸探針是人工合成的，與已知基因DNA互補的，長度可從十幾到幾十個核苷酸的片段。如僅知蛋白質(zhì)的氨基酸順序量，也可以按氨基酸的密碼推導(dǎo)出核苷酸序列，并用化學(xué)方法合成。

3.探針的標記為了確定探針是否與相應(yīng)的基因組DNA雜交，有必要對探針加以標記，以便在結(jié)合部位獲得可識別的信號,通常采用放射性同位素32P標記探針的某種核苷酸α磷酸基。但近年來已發(fā)展了一些用非同位素如生物素、地高辛配體等作為標記物的方法。但都不及同位素敏感。非同位素標記的優(yōu)點是保存時間較長,而且避免了同位素的污染。最常用的探針標記法是缺口平移法(nicktranslation)，其原理如圖13－1。首先用適當濃度的DNA酶Ⅰ（DNAseⅠ）在探針DNA雙鏈上造成缺口，然后再借助于DNA聚合酶Ⅰ（DNa poly merasⅠ）的5’→3’的外切酶活性，切去帶有5’磷酸的核苷酸；同時又利用該酶的5’→3’聚酶活性，使32P標記的互補核苷酸補入缺口，DNA聚合酶Ⅰ的這兩種活性的交替作用，使缺口不斷向3’的方向移動，同時DNA鏈上的核苷酸不斷為32P標記的核苷酸所取代。

圖13-1 缺口平移標記法粗線示標記部分

探針的標記也可以采用隨機引物法，即向變性的探針溶液加入6個核苷酸的隨機DNA小片段，作為引物，當后者與單鏈DNA互補結(jié)合后，按堿基互補原則不斷在其3’OH端添加同位素標記的單核苷酸，這樣也可以獲得比放射性很高的DNA探針。