Date post: | 07-Jul-2016 |
Category: |
Documents |
Upload: | karla-zozoli |
View: | 284 times |
Download: | 0 times |
Real Time PCR
SEKVENCIRANJE
PCR - Polymerase Chain Reaction(lančana reakcije polimeraze)
PCR - Polymerase Chain Reaction(lančana reakcije polimeraze)
“Tradicionalni” PCR
Amplifikacija DNK molekula (standardizovana i danas široko zastupljena metoda amplifikacije DNK molekula)
Teoretski: samo jedan DNK molekul je dovoljan da bi se dobilo 109 kopija
Revolucionarni metod koji je osmislio Kary Mullis (1983.) - 1993. Nobelova nagrada
Metoda je zasnovana na osobini DNK polimeraze da ugrađuje pojedinačne nukleotide na 3’-OH kraj rastućeg polinukleotidnog lanca i time sintetiše komplementaran lanac na postojeću matricu (DNK). Da bi DNK započela sintezu (ugradnju pojedinačnih nukleotida) potreban je PRIMER – oligonukleotid sa slobodnom 3’-OH grupom. Primer je neophodan za započinjanje reakcije polimerizacije, ali i da bi se omogućila amplifikacija specifičnog regiona (regiona od interesa).
PCR podrazumeva smenjivanje ciklusa, gde se svaki ciklus sastoji iz određenih faza.
*in vivo(ćelijska
replikacija) in vitro(PCR reakcija)
target ceo genomdeo genoma/specifična
sekvenca
mesto in vivo in vitro
enzimi nekoliko samo polimeraza (Taq)
odmotavanje DNK hekikaza (enzim) toplota (denaturacija)
početak reakcijena nekoliko mesta u
genomu od sintetičkog prajmera
prajmersintetiše enzim
Primazadizajniran za specifičan
region
svrha repilkacija genomaamplifikacija ciljnih
delova
* Replikacija in vivo & PCR reakcija in vitro
“Tradicionalni” PCR
Reakciona smeša za PCR reakciju sadrži :
- termostabilna DNK polimerazu (Taq polimeraza (Thermis aquaticus), Pfu DNK polimeraza (Pyrococcus furiosus) )
- dNTP- par prajmera (forward & reverse) - oligonukleotidi oligonukleotidi
komplementarni krajevima sekvenci koja se kopirakomplementarni krajevima sekvenci koja se kopira- Mg2+
- pufer
- *DNK templat/DNK matrica/ genomska DNK
30-35 ciklusa (denaturacija, annealing, elongacija)
** End point reakcija
** PCR amplifikacije proverava se elektroforezom na agaroznom gelu
30-35 ciklusa - 109 kopija**30. ciklus= 1.073.741.824 kopija
inicijalna denaturacija: 95Cdenaturacija: 95C
annealing (hibridizacija prajmera): 50-65Celongacija (ekstenzija): 72C
finalna elongacija: 72C
DNK
PCR reakciona smeša
Provera PCR amplifikacijeelektroforezom na agaroznom gelu
Gel elektroforeza je metoda koja se koristi za razdvajanje i analizu makromolekula kao što su DNK, RNK i proteini, na osnovu njihove veličine i naelektrisanja.
*Agaroza – polisaharid koji se dobija iz morskih algi.-ima osobinu da polimerizuje-veoma često se koristi u molekularnoj biologiji za razdvajanje makromolekula (DNK)- 0.7-2.0% gelovi
Elektroforeza
Vrste PCR
- medicina- genetičko testiranje (nasledna oboljenja)
(prisustvo mutacija koja dovode do oboljenja)- preimplantaciona i prenatalna dijagnostika
- forenzika- identifikacija osoba pomoću DNK profila
(“genetic fingerprinting”)- određivanje srodstva (očinstvo, majčinstvo,)
- infektivne bolesti, mikrobiologija, virusologija- naučna istraživanja
Alel-specifični PCR Asimetrični PCR: Multipleks PCR “Nested” PCRKvantitativni PCR (qPCR)“Reverse Transcription” PCR (RT-PCR)+++++
Upotreba
’’Mane’’ PCR
- End point..- Isti end point za razlicitu kolicinu
pocetnog materijala- Nije automatizovan- Etidijum bromid- Kiterijum: razlikovanje samo na
osnovu velicine (molekulske mase)- Rezultati su kvalitativni, ne
kvantitativni
Prednosti:
-Visoka senzitivnost – minimalna količina materijala – DNK iz samo jedne ćelije-Visoka specifičnost – određena selektivnom hibridizacijom prajmera-Jednostavnost, brzina, niska cena
http://www.youtube.com/watch?v=DkT6XHWne6E
http://www.youtube.com/watch?v=2KoLnIwoZKU
Video…
Linkovi:
http://www.youtube.com/watch?v=DkT6XHWne6E
RealTime PCR
RealTime PCR je modifkovni PCR koji omogućuje praćenje amplifikacije (akumulacije amplifikata) u „realnom vremenu“, tj. u/kroz svaki ciklus.
- Reakciona smeša za PCR reakciju sadrži :- DNK polimerazu - dNTP- par prajmera (forward &
reverse)- Mg2+, pufer
- Reakciona smeša za RealTime PCR reakciju sadrži :
- DNK polimerazu - dNTP- par prajmera (forward &
reverse)- Mg2+, pufer- PROBA
*************
Fluorescentne probe...
1. interkalirajuće fluorescentne boje koje se nespecifično vezuju za dvolančani DNK molekul - SYBR®Green.
RealTime PCR
2. Fluorescentne probe koje su sekvencno-specificne. Takve fluorescentne probe sadrže oligonukleotid obeležen reporterskim molekulom na 5’-kraju koji emituje fluorescentni signal, i „quencher“, na drugom 3’-kraju, koji prigušuje (suprimira) fluorescentni signal. (*Taq Man probe )
RealTime PCR
RealTime PCR
Amplifikacijska kriva
Osnovni elementi:
amplifikacijska kriva,
treshold,
Ct vrednost (engl. Cycle threshold)
Ct vrednost definiše broj ciklusa kada amplifikacijska kriva preseče threshold.
RealTime PCR
Što je polazna količina matrice (DNK) veća, to se ranije dostiže Ct. Zbog toga što je moguće pratiti amplifikaciju polazne količine target sekvence u svakom ciklusu, za ovu reakciju se kaže da se odigrava u realnom vremenu.
RealTime PCR
ng – nano: 10-9)pg – (pico: 10-12)fg – (femto: 10-15)
RealTime PCR
Upotreba:
Kvantifikacija
relaivna kvantifikacija (poređenje dva uzorka jedan u odnosu na drugi: npr - pre i posle tretmana lekovima ili tretirano lekvima i kontrola (nije tretirana))
apsolutna kavtifikacija (konstruiše se standardna kriva na osnovu poznatih koncentracija. Ispitivan uzorak/nepoznatak koncentracija se određuje interpolacijom)
Genotipizacija (alelska diskriminacija)detekcija različitih alelskih varijanti
End-point+/- rezultat
Detekcija patogena
Primer: genotipizacija 96 uzorka
Genotipizacija (Alelska diskriminacija)
Primer: genotipizacija 96 uzorka
Recesivni homozigot(mut, mut)Npr: TT
HeterozigotNpr: CT
wt homozigotNpr: CC
Sekvenciranje DNK
Sekvenciranje podrazumeva utvrđivanje redosleda nukeotida u DNK molekulu.
Postoji nekoliko metoda sekvenciranja; većina je zasnovana na Sangerovoj (Frederik Sanger) metodi.
Sangerova metoda je poznata kao metoda Terminacije sinteze lanaca, ili kao „dideoksi“ metoda.
„Dideoksi“ metoda - jednolančani DNK molekuli koji se razlikuju u dužini za samo jedan nukleotid, mogu razdvojiti elektrforezom u denaturišućem poliakrilnom gelu.
Glavnai element Sangerove metode je hemijska modifikacija 3’-deoksi nukleotid trifosfata (dNTP) u 2’,3’-dideoksi nukleotid trifosfata (ddNTP) tj, odsustvo 3’-OH grupe na dNTP (pored odsustva 2’-OH grupe).
Za odvijanje „dideoksi“ metode, potrebno je:
DNK templat: jednolančani fragment DNK čija se sekvenca određuje. Može da bude PCR amplifikat, genomska DNK ili klonirani fragment.Primer: jednolančani fragment koji se komplementarno vezuje za jedan kraj DNK templata.Dezoksinukleotidi (dNTP): gradivni elementi koji se dodaju na templat i formiraju novi komplementaran lanacDiDezoksinukleotidi (ddNTP): modifikovani dNTP čijom ugradnjom se sprečava produžavanje novog lanca.DNK polimeraza: vrši ugradnju dNTP i ddNTP u novi lanac.Pufer: sredina u kojoj se vrši reakcija, stabilizuje komponente i produkte u reakciji.
U reakcionoj smeši koja sadrži ddGTP svi fragmenti će se završavati sa G bazom, jer će njenom ugradnjom da dođe do terminacije sinteze novog lanca. Analogno se dešava u ostale tri reakcione smeše. Sadržaj iz svake reakcione smeše se nanosi u poseban bunarić na gelu i pušta se elektroforeza.
Čitanje gela/ sekvence je moguće, jer su prajmeri radioaktivno obeleženi. (Čitanje odozdo na gore, najmanji fragmenti najbrže putuju)
DNK je negativno naelektrisan molekul, kreće se ka pozitivnoj elektrodi. Kretanje DNK kroz gel je zavisno od veličine. Milione kopija iste veličine kretaće se istom brzinom i zauzeće određenu poziciju na gelu (traka na određenoj poziciji). Nakon završene elektroforeze, gel se vizuelizuje pomoću X zraka.
Sekvenca: G C G TC A A G C T A C
Automatsko sekvenciranje(Cycle Sequencing)
Automatizovana metoda sekvenciranja zasnovana na Sangerovoj metodi. Koristi fluorescentne probe.
Reakciona smeša: DNK templat, DNK polimeraza, DNK primer, dNTP (dATP, dTTP, dCTP, dGTP) i ddNTP koji su obeleženi fluorescentnim bojama (svaki pojedinačno jednom bojom; zbog toga što su obeleženi različitim bojama mogu da se nalaze u istoj reakcionoj smeši).
...isti princip…
Zbog toga što se u reakcionoj smeši nalazi milijarde kopija, terminacija sinteze može biti prekinuta na bilo kojoj poziciji. Kao posledica, dobijaju se fragmeni različite dužine (obeleženi fluorescentnim bojama karakterističnim za svaki nukleotid) koji se razdvajaju na osnovu dužine. Najbrže putuju najkraći fragmenti, pa se njihova fluorescencija prva detektuje.
Maksam-Gilbert-ova metoda sekvenciranja(Metoda hemijske degradacije )
!!! Isti princip- druga “hemija”
-zasnovana na hemijskoj degradaciji DNK fragmenta koji se sekvencira. DNK matrica se parcijalno seče u 5 odvojenih hemijskih reakcija od kojih je svaka specifična za odeđenu bazu ili tip baza. Svih 5 hemijskih reakcija izvodi se simultano i svaka se sastoji iz dve faze.
Prva faza podrazumeva hemijsku modifikaciju specifične baze ili tipa baze korišćenjem određenih hemikalija.
Druga faza - nastale hemijski modifikovane se ukljanjaju sečenjem fosfodiestarskih veza sa 5’ i 3’ kraja u odnosu na modifikovanu bazu
Elektroforeza
Naučno – istraživački rad, dijagnostika, forenzika....
DNA Fingerprining
srodstvo
Video…
Hvala na
pažnji !