TIP芯片:垃圾DNA中的突变“现形”!

【字体: 时间:2006年11月16日 来源:生物通

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  生物通报道:约翰霍普金斯大学高通量生物中心(High Throughput Biology Center,HiT)研究人员最近发明出两种基因“芯片”技术,可以帮助研究人员诊断一些令人费解的疾病——基因组中垃圾DNA突变引发的疾病。

  

生物通报道:约翰霍普金斯大学高通量生物中心(High Throughput Biology Center,HiT)研究人员最近发明出两种基因“芯片”技术,可以帮助研究人员诊断一些令人费解的疾病——基因组中垃圾DNA突变引发的疾病。

转位因子在基因组中跳跃,插入基因时会破坏基因的功能。霍华德研究人员设计的一种芯片叫做TIP-chip(转录因子插入位点,transposable element insertion point),可以定位于转位因子所附着的、破坏正常基因功能的基因组位点。TIP-chip芯片的详细资料刊登于本周PNAS。

最为常见的基因芯片是排列有微小格子的玻片(glass slides),每个格子中的微小节点(dot)都含有已知的非垃圾DNA。TIP-chip携带全部基因组序列,因为每个芯片上含有上千个节点——甚至全基因组的所有有价值的信息——将来研究人员只需将患者的DNA样本和芯片上的DNA进行比对,就能够快速、有效检测出突变发生部位。

HiT主任、分子生物学和遗传学教授Jef Boeke 博士说:利用普通芯片进行检测,我们会错过人类基因组中的大量突变,因为普通芯片只能对非垃圾DNA进行检测,而非垃圾DNA只占基因组的3%。剩下97%的基因组——垃圾DNA,也会发生治病突变,却经常被忽视。

Boeke及其同事将研究重点放在转位因子上。这些转位因子在染色体之间跳跃,依赖于附着位点错误的开启、关闭附近基因,通过插入基因内部破坏基因的功能,有时会引发染色体断裂。研究人员很早就开始怀疑转录因子会产生突变,引起疾病。Boeke希望TIP-chip能够在人类基因组中找出这种突变。

TIP-chip含有大小均一的酵母基因组片段,这些片段在节点中按照在基因组中的顺序从左到右依次排列。Boeke小组以单细胞酵母的基因组为原料,是因为酵母基因组与人类基因组不同,人类基因组其含有成百上千个转位因子,并且其中的几百个转位活性非常高,酵母基因组中的转位因子很少。

如同玩纵横字谜游戏(根据提示在空格里填上字母、使所有横行和纵行都成为有效单词的游戏),TIP-chip芯片关注转位因子的附着位点。通过切开DNA,扩增靠近转位因子的DNA,然后将扩增出的片段添加到TIP-chip芯片,研究人员现在已经找到94%的转位因子的基因组位点。

第二种芯片所携带的遗传信息数量是目前流行的DNA芯片所携带信息量的2倍。详细信息刊登于11月3日《Nature Methods》

Boeke说利用这种芯片检测的内容是利用普通芯片检测的2倍,意味着所有的芯片实验将朝向更快速、更廉价、更大规模的方向发展。Boeke小组目前使用的芯片价格为400美元/次。如果所携带的信息是四倍的话,他说:“以一次的价格就能进行四次的实验。”

标准芯片含有单层DNA节点,读取方式为从左到右,如同纵横字谜的横向信息。Boeke的新双倍信息芯片含有两层节点,底层节点为横向读取,顶层节点为纵向读取,再次利用了纵横字谜原理。因此读取横排节点,就能知道底层所含基因组区域的数据图谱;同理,如果读取竖排节点,就能了解顶层基因组的对应信息。

Boeke说:“区分顶层和底层很容易,下一步我们打算尝试添加第三层节点,对角读数。”使芯片携带的基因组信息达到三倍量。(生物通记者 子元)

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