現(xiàn)代基因定位技術簡介

于偉東

(內(nèi)蒙古赤峰市元寶山區(qū)平煤高級中學 024076)

基因定位(gene mapping)是指利用一定的方法將一個基因確定到染色體上的實際位置。基因定位與基因組作圖、基因克隆的關系十分密切。將基因定位在染色體的某一位置上之后，其本身就可作為基因組作圖時的一個界標。

同時，當在基因組圖譜上確定某一基因所在的位置后，就可以按圖來分離克隆基因。因此，基因定位是基因組研究的一個重要組成部分。

1 體細胞雜交定位

離體培養(yǎng)的親緣關系較遠的動物體細胞相互融合后，雜種細胞往往會排除一種親本細胞的染色體。例如，人和小鼠的體細胞在細胞質(zhì)和細胞核均合二為一后，這種雜種細胞每分裂一次，就排除人的一些染色體。經(jīng)過若干次分裂后，雜種細胞在丟失了人的一部分染色體后達到相對穩(wěn)定的狀態(tài)。這時雜種細胞包含了小鼠的全套染色體和人的一條或幾條染色體。當一些雜種細胞所含的人的染色體，加在一起涵蓋了人的全部染色體，即22條常染色體以及X和Y染色體時，這些雜種細胞就構成了整套雜種細胞系，可用于人的基因定位。

例如，利用染色體缺失進行定位。此法無需從患者體內(nèi)獲得染色體異常的相關細胞，而是用人工方法在體外造成雜種細胞內(nèi)特定染色體的不同位置發(fā)生斷裂，形成各種類型的末端缺失，獲得一套特定染色體缺失的雜種細胞。然后，通過檢測缺失雜種細胞內(nèi)基因產(chǎn)物的存在與否進而對許多基因進行區(qū)域定位。1986年，復旦大學遺傳研究所利用該法，將編碼乙醇脫氫酶基因首先定位在染色體的相應位置上。

2 原位雜交定位

原位雜交定位是分子水平和染色體水平相結合的基因定位方法。將待定位基因的特定DNA序列、該基因轉錄產(chǎn)生的RNA分子或RNA分子經(jīng)反轉錄產(chǎn)生的cDNA作為探針，在標記放射性同位素或非放射性的化學物質(zhì)后，與變性的染色體DNA分子雜交，該探針就會同染色體DNA中與其互補的核苷酸序列結合成為雙鏈。

通過放射自顯影技術或顯色技術，可顯示標記過的探針在染色體上的相應位置，從而達到基因定位的目的。

3 輻射雜種細胞基因定位

這是雜種細胞基因定位法的發(fā)展，其基本原理是：人-鼠雜種細胞中的人染色體是經(jīng)射線處理后殘留下來的帶有著絲粒的染色體片段，不同的雜種細胞帶有人的不同染色體的不同長度的片段。在進行基因定位時，如果待測基因出現(xiàn)在殘留的某個長片段上，而在比該長片段更短一些的片段上卻消失不見了，就可把該基因定位在長片段變成短片段時所丟失的那個區(qū)域內(nèi)，這樣的基因定位更為精細。為此，需要建立一系列含有不同長度的人的各條染色體的雜種細胞。目前常用的方法是：先利用PCR技術來確定哪條染色體或哪條染色體片段的DNA中，含有待定位的基因，然后用電腦軟件分析數(shù)據(jù)，將待測基因定位在染色體的某一位置上。

4 克隆基因定位法

采用已克隆基因的cDNA探針與保留在雜種細胞內(nèi)的人染色體DNA按順序進行分子雜交，以此來確定克隆基因所在的染色體。

例如，要定位人體白蛋白基因，需要應用人體白蛋白基因cDNA作為探針，分別與經(jīng)過HindⅢ酶切后的人體細胞和中國倉鼠卵巢細胞(CHO)雜交。雜交后的人體細胞DNA顯示6.8 kb帶型，CHO細胞的DNA顯示3.5 kb帶型。進一步在含有人體4號染色體的人-CHO雜種細胞中，用HindⅢ酶切后，再與白蛋白基因的cDNA探針雜交，如果出現(xiàn)6.8 kb和3.5 kb帶型者，為陽性雜種細胞；而不含有人體第4號染色體的雜種細胞中只顯示3.5 kb帶型，為陰性細胞。由于人體白蛋白基因的cDNA探針的特異性，HindⅢ雜交帶只出現(xiàn)在含有人體4號染色體的雜種細胞中，所以將此基因定位在4號染色體上。