什麼是限制性位點相關DNA (RAD)標記


介紹

限制性位點是DNA上被限制性內切酶識別並切割成較小片段的獨特位點。它們也被稱為識別位點。這些限制性位點及其識別徹底改變了基因工程和克隆技術領域。在此基礎上開發了多種分子標記。

在本系列中,近年來開發了限制性位點相關DNA (RAD) 標記,這些標記已用於確定單核苷酸多型性和構建遺傳圖譜。與特定限制性內切酶相關的每個位點都可以透過這些短的RAD標籤在基因組範圍內表示。

限制性位點相關DNA (RAD) 標籤

RAD標籤是從RAD位點獲得的,通常是透過特定方法擴增的DNA片段,以產生RAD文庫。該文庫包含許多RAD標籤。這些標籤用於數量性狀基因座分析(QTL)和SNP分析。

RAD標記於2006年由Eric Johnson和William Cresko在果蠅(D. melanogaster)中首次透過DNA微陣列鑑定,後來被用作下一代標記。

RAD標籤的分離

  • RAD標籤最重要的方面之一是它使用側翼限制性位點的DNA序列,其密度取決於過程中使用的限制性內切酶型別。

  • 還有其他方法,如AFLP和RFLP,它們使用限制性位點來檢測遺傳多型性,而RAD則使用簡化表示法來實現相同目的。

  • 此過程的第一步涉及使用合適的限制性內切酶消化雙鏈DNA,以產生側翼序列。

  • 在下一步中,將生物素化的介面卡新增到這些側翼序列中。生物素化是向蛋白質分子新增生物素的過程。生物素與親和素和鏈黴親和素具有非常高的親和力,可用作探針。

  • 一旦片段被生物素化,它們就會受到剪下力的作用導致片段收縮,然後使用鏈黴親和素磁珠分離這些片段,並用於DNA微陣列分析。

  • 但是,上述過程容易出錯,因此為了降低錯誤率並使其成為高通量方法,可以使用Illumina平臺代替生物素化分子。

  • 此過程涉及使用合適的限制性內切酶消化DNA分子,然後將其與P1介面卡(第一個介面卡)連線。

  • 連線後,對其施加剪下力以收縮DNA片段,然後將其與P2介面卡(第二個介面卡)連線。

  • 當兩個介面卡都連線後,對片段進行PCR擴增,以特異性擴增包含兩個介面卡的片段。

  • P1介面卡具有分子識別符號,它只是一個小的DNA序列條形碼,用於識別在同一反應中測序和合並的DNA樣本。

RAD標記的鑑定

  • 分離RAD標記後,可用於檢測單核苷酸多型性。限制性位點相關標記是DNA上的這些多型性位點。

  • 早些時候,RAD標籤與微陣列的雜交用於檢測RAD標記,但由於微陣列的靈敏度較低,因此有可能破壞限制性位點並導致隨後丟失RAD標籤。為了避免這種情況,如今已使用高通量測序技術。

  • 此外,獲得的遺傳標記密度遠低於高通量技術。

RAD標籤方法的改進

ddRAD測序

這裡dd代表雙酶切RAD測序方法。該技術於2012年開發,旨在降低傳統RAD標籤測序方法的成本。在這種方法中,使用兩種限制性內切酶代替一種,並且取代了用於DNA收縮的剪下步驟。

此方法可用於全基因組測序,以研究群體分化及其對特定條件的適應。

hyRAD方法

該方法於2016年開發,作為ddRAD方法的擴充套件。該方法非常強大,因為它有助於即使在DNA降解的情況下也對直系同源基因座進行測序。

在這種方法中,在透過ddRAD測序生成目標片段後,對鳥槍文庫進行富集,並將其用作雜交捕獲探針。

此方法不依賴於限制性位點的存在,並且對DNA中的基因座具有更好的覆蓋率。

RAD標記的應用

  • 由於RAD標記具有成本效益和高通量,因此可用於研究數量性狀基因座、進化遺傳學、群體研究、關聯作圖和生態遺傳學。

  • 它是流行的簡化表示文庫測序方法之一,它降低了基因組的複雜性,從而可以更好地覆蓋側翼限制性位點的片段。

結論

限制性位點相關技術是基因組測序的強大工具,與傳統的限制性相關技術(如RFLP、AFLP和RAPD)相比,它具有多種優勢,因為它可以同時檢測、驗證和評分標記。它甚至可以用於那些參考基因組不可用的生物體。

更新於: 2023年5月17日

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