ดีเอ็นเอ ไฮบริไดเซชั่น (DNA Hybridization)


ดีเอ็นเอ ไฮบริไดเซชั่น (DNA Hybridization)

 

มาลินี อัศวดิษฐเลิศ
หน่วยบริหารจัดการความรู้
ศูนย์พันธุวิศวกรรมและเทคโนโลยีชีวภาพแห่งชาติ
สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ
กระทรวงวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ไฮบริไดเซชั่น

            ดีเอ็นเอ ไฮบริไดเซชั่น (DNA Hybridization) เป็น เทคนิคที่อาศัยคุณสมบัติเรื่องการจับคู่เบสอย่างจำเพาะของดีเอ็นเอ ...กัวนีน (G) จับกับไซโตซีน (C) และอะดีนีน (A) จับคู่กับไธมีน (Thymine) โดยมีแรงยึดเหนี่ยวที่เชื่อมระหว่างคู่เบสที่เรียกว่า "พันธะไฮโดรเจน"

พันธะไฮโดรเจนในระหว่าง คู่เบสที่กล่าวถึงนี้ เป็นพันธะที่ถูกทำลายได้ง่ายๆ ด้วยความร้อน หรือการเพิ่มความเป็นกรด-ด่าง (pH) ของสารละลาย

เมื่อพันธะไฮโดรเจนถูก ทำลาย ดีเอ็นเอจะคลายเกลียว เปลี่ยนสภาพจากดีเอ็นสายเกลียวคู่เป็นดีเอ็นเอเส้นเดี่ยว เราเรียกว่ากระบวนการนี้ว่า Denaturation

เมื่อลดอุณหภูมิ หรือลด pH ของสารละลายลงให้มีสภาพปกติ สายดีเอ็นเอจะกลับสู่สภาพเดิม โดยกลับมาเข้าคู่กันใหม่ และจับคู่เบสอย่างจำเพาะเจาะจง เราเรียกว่ากระบวนการนี้ว่า Renaturation 


         


             
การคลายสายดีเอ็นเอที่เป็นเส้นเดี่ยว แล้วทำให้สายดีเอ็นเอเข้าคู่กันใหม่ เราเรียกว่า กระบวนการทำดีเอ็นเอคู่สม หรือไฮบริไดเซชั่นนั่นเอง (Denaturation + Renaturation = Hybridization)

ในการประยุกต์ใช้ ดีเอ็นเอไฮบริไดเซชั่น ต้องใช้ ดีเอ็นเอตรวจติดตาม (DNA probe) ซึ่งเป็นดีเอ็นเอสายสั้นๆ ซึ่งติดฉลากกัมมันตรังสีไว้ …DNA probe นี้มีคุณสมบัติที่สำคัญคือ มีความสามารถจับกับชิ้นส่วนดีเอ็นเอที่สนใจได้อย่างจำเพาะเจาะจง ดังนั้นจึงสามารถจับกับดีเอ็นเอสายเดี่ยวที่เราทำการคลายเกลียวออกได้ ส่วนกัมมันตรังสีที่ติดอยู่กับ DNA probe ทำให้เราสามารถติดตามชิ้นดีเอ็นเอที่สนใจนั้นได้ เพราะเราไม่สามารถมองเห็นดีเอ็นเอด้วยตาเปล่า จึงต้องอาศัยการเรืองแสงของกัมมันตรังสีภายใต้แสงอุลตร้าไวโอเลต

การประยุกต์ใช้

             ไฮบริไดเซชั่น เป็นเทคนิคที่มีการประยุกต์ใช้อย่างกว้างขวาง ทั้งในงานวิจัยด้านอณูชีวโมเลกุลและการแพทย์ ตัวอย่างของการประยุกต์ใช้ได้แก่ การตรวจหายีนเบตาโกลบิน (b-globin gene) ที่ผิดปกติ หรือยีนซิกเคิลเซลล์ (Sickle cell) ของทารกในครรภ์ ยีนเบตาโกลบินที่ผิดปกตินี้ทำให้ทารกเป็นโรคโลหิตจางชนิดซิกเคิลเซลล์ (Sickle cell anemia) โดยมีเม็ดเลือดแดงรูปร่างเหมือนเคียวเกี่ยวข้าว

              โรคโลหิต จางชนิดซิกเคิลเซลล์เกิดจากการเปลี่ยนแปลงเบสของยีนเบตาโกลบิล ที่ควบคุมการสร้างสายโปรตีน (Polypeptide) สายเบต้าของฮีโมโกลบิน (ในเม็ดเลือดแดงของคนแต่ละเม็ดมีฮีโมโกลบินประกอบอยู่ถึง 280 ล้านโมเลกุล แต่ละโมเลกุลของฮีโมโกลบินประกอบด้วยโปรตีน 1 โมเลกุล และสารอินทรีย์ 4 หน่วยซึ่งมีอะตอมของธาตุเหล็กอยู่ตอนกลาง) ...ยีนเบตาโกลบินที่ผิดปกติ จะมีลำดับเบสบนยีนเปลี่ยนจาก CTC ไปเป็น CAC ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงกรดอะมิโนที่สร้างขึ้น (ยีนทำหน้าที่ควบคุมการสร้างโปรตีน ในกรณีนี้รหัสของเบสในยีนเปลี่ยน ทำให้ชนิดของโปรตีนเปลี่ยนไปด้วย) ยีนเบตาโกลบินในคนปกติแปลรหัสเป็นกรดกลูตามิก แต่ในคนที่เป็นโลหิตจางชนิดซิกเคิลเซลล์ กลับมีการแปลรหัสเป็นวาลีน 

                                                    


               
หากเจาะน้ำคร่ำนำเซลล์จากทารกมาสกัดดีเอ็นเอ แล้วแยกชิ้นดีเอ็นเอออกจากกันด้วยเทคนิคอะกาโรสเจลอิเล็กโตรฟอริซิส (Agarose gel electrophoresis) (เทคนิคที่ใช้แยกดีเอ็นเอด้วยกระแสไฟฟ้าบนแผ่นวุ้น (Agarose gel) เพื่อที่จะดูตำแหน่งของดีเอ็นเอ) แล้วทำไฮบริไดเซชั่นโดยการเพิ่มอุณหภูมิเพื่อให้ดีเอ็นเอแยกสาย (Denaturation) ก่อนที่จะจับคู่เบสใหม่ (Renaturation) กับ DNA probe สองชนิด ... DNA probe สองชนิดที่ใช้คือ DNA probe สำหรับ b-globin gene ปกติ กับ ดีเอ็นเอตรวจติดตามสำหรับ Sickle cell gene

              หากดีเอ็น เอของทารกใดให้ผลบวกกับดีเอ็นเอตรวจติดตามสำหรับ b-globin gene ปกติ ทารกนั้น ไม่เป็นโรค แต่ถ้าหากดีเอ็นเอของทารกใดให้ผลบวกกับดีเอ็นเอตรวจติดตามสำหรับ sickle cell gene และหากดีเอ็นเอ ของทารกใดให้ผลบวกกับดีเอ็นเอตรวจติดตาม ทั้งสองชนิดแล้ว ทารกนั้นเป็นเฮทเทอโรไซโกต (heterozygote) ที่มีทั้งb-globin gene ปกติ และ Sickle cell gene ซึ่งเป็นพาหะของโรค

              อย่างไรก็ ตาม ในการทำไฮบริไดเซชั่นนั้น หากให้ความร้อนบนอะกาโรสเจล จะมีผลทำให้เจลหลอมละลายได้ ทั้งนี้เพราะต้องมีการเพิ่มอุณหภูมิในระหว่างกระบวนการ ดังนั้นเราจำเป็นต้องย้ายดีเอ็นเอที่แยกได้บนอะกาโร สเจลไปสู่แผ่นไนโตรเซลลลูโลส (Nitrocellulose) ซึ่งมีความคงทนมากกว่า ซึ่งเป็นที่มาของเทคนิคเซาเทิร์น บลอต ไฮบริไดเซชั่น (Southern blot hybridization

ที่มา : http://www.vcharkarn.com

หมายเลขบันทึก: 205055เขียนเมื่อ 2 กันยายน 2008 13:56 น. ()แก้ไขเมื่อ 22 มิถุนายน 2012 13:32 น. ()สัญญาอนุญาต: จำนวนที่อ่านจำนวนที่อ่าน:


ความเห็น (0)

ไม่มีความเห็น

พบปัญหาการใช้งานกรุณาแจ้ง LINE ID @gotoknow
ClassStart
ระบบจัดการการเรียนการสอนผ่านอินเทอร์เน็ต
ทั้งเว็บทั้งแอปใช้งานฟรี
ClassStart Books
โครงการหนังสือจากคลาสสตาร์ท