Loading article…
染色体ジャンピングは、ゲノムの物理的マッピングに使用される分子生物学のツールです。これは、染色体ウォーキングなど、同じ目的で使用される他のいくつかのツールと関連しています。
染色体ジャンピングは、反復 DNA を含む領域など、染色体ウォーキングでは簡単にマッピングできないクローン化が難しい領域を回避するために使用され、特定の遺伝子を探すために染色体に沿って素早く移動するのに役立ちます。染色体ウォーキングとは異なり、染色体ジャンピングは、介在する配列をクローン化することなく、同じ染色体の潜在的な遠隔点を横断するために、染色体の 1 つのポイントから開始できます。[1]大きな DNA 断片の両端は染色体ジャンピングのターゲット クローニング セクションであり、中央のセクションはクローニング ステップの前に一連の化学操作によって削除されます。[2]
プロセス
染色体ジャンピングにより、DNA配列の両端を中央部分なしでクローン化することができます。ゲノムDNAは制限酵素で部分的に消化され、DNAリガーゼの助けを借りて、断片が低濃度で環状化されます。[2] [3]既知の配列から、環状化された接合部を横切るようにプライマーが設計されます。このプライマーは100 kb -300 kb間隔でジャンプするために使用されます。100 kb離れた配列は環状化時に既知の配列に近づくため、別の方法でジャンピングとシーケンシングが可能になります。したがって、染色体ウォーキングでは到達できない配列をシーケンシングできます。[2]染色体ウォーキングは、新しいジャンプ位置から（どちらの方向でも）遺伝子のような配列を探すために使用することも、追加のジャンプを使用して染色体に沿ってさらに進むこともできます。染色体ジャンピングと染色体のウォーキングを組み合わせると、標的遺伝子の検索で反復DNAをバイパスできます。
図書館
染色体ジャンピングライブラリは、クローニングステップの前に実行される操作により染色体ウォーキングとは異なります。染色体ジャンピングライブラリを構築するには、ゲノム内のランダムなポイントから発生する個々のクローン（一般的なジャンピングライブラリの最初の基本プロトコル）または特定の制限断片の末端から発生する個々のクローン（特定のジャンピングライブラリの代替プロトコル）を識別する必要があります。[1] [4]
NotI消化DNA
ライブラリを構築する一例は、NotIなどの希少切断制限酵素として分類されるものである。 [5] [6] NotI消化ヒトDNAに基づくライブラリを構築し、その特性を明らかにするために、ランダムクローンを制限地図作成によって分析した。[3] NotIによる完全消化によって生じた断片サイズの分布が広いため、ライブラリは、低プラスミド濃度と高プラスミド濃度の2つの画分に分割された。 [ 3]次に、固有の末端断片を有するクローンを、パルスフィールド勾配（PFG）サザンブロットとのハイブリダイゼーションによって分析した。[3]酵素NotI、BssHII、およびNruIによるヒトDNAの単一および二重消化について収集された結果を検討し、連結クローンおよびジャンピングクローンを含む850 kbの領域を持つ制限地図を作成した。[3]さらに、250 kbおよび350 kbジャンプのNotI断片が、0.25 cMおよび0.35 cMの遺伝的距離に対応して得られた2つの末端クローンで明らかであった。[3]
利点と欠点
染色体ジャンピングの利点は次のとおりです。
- 染色体ウォーキングなどの他の技術と比較して、ゲノム内のより迅速な移動を可能にする。[1]
- 細菌宿主内のクローン化不可能な配列を含む染色体領域を移動することができる。[1]
- 第三に、この技術は染色体の位置がわかっているゲノムマーカーを生成するために使用することができます。[1]
- ジャンプとジャンプライブラリのウォーキングへのリンクを組み合わせることで、方向性のあるウォーキングが可能になり、並列マッピング戦略でより長い領域の分析が可能になる可能性があります。[3]
- 哺乳類ゲノムのスクリーニングと構築に必要なライブラリの複雑さを軽減します。[3]
しかし、これらの利点にもかかわらず、染色体ジャンピングは、約数百キロベースになる可能性がある2つの断片の末端の距離であるクローニングベクターの容量によって依然として制限されています。 [2]さらに、ジャンプでは介在するDNAがクローン化されないため、DNAに存在するすべての遺伝子を識別するには染色体ウォーキングを行う必要があります。[7]いずれにせよ、染色体ウォーキングと比較して数百キロベースを超えるジャンプが可能であるため、依然として有益であると考えられています。
アプリケーション
遺伝性疾患
染色体ジャンピングライブラリーは、分子距離の大きい標準的なクローニング技術の複雑さに対処するのに役立ちます。このプロセスにより、100キロベースのジャンプを必要とする他の遺伝性疾患に染色体ジャンピングライブラリーを使用することが可能になりました。 [4]特に、嚢胞性線維症などの遺伝性疾患の場合、その遺伝子はヒトの7番染色体に位置しており、染色体ジャンピングライブラリーを使用して、がん遺伝子であるジャンピングクローンを検索できました。 [4]嚢胞性線維症の同定は、コーディング（エクソン）セグメントと非コーディング（イントロン）セグメントで構成される真核生物遺伝子に存在するため複雑であり、イントロンはサイズが小さいため検出が困難です。[7]嚢胞性線維症遺伝子を認識する際のもう1つの困難は、哺乳類細胞にさまざまな反復DNAが含まれており、これが誤ったクローニングやDNA複製の阻害につながり、不安定性を引き起こす可能性があるためです。[8]これらの複雑な問題は、嚢胞性線維症遺伝子を識別するための信号を生成するために大量のエクソンが可視化されなければならず、またDNAに反復要素が含まれていてはならないため、従来のクローニング技術では処理することができません。[7]
参照
参考文献
- ^ abcde Drumm ML (2001 年 5 月). 「大腸菌における染色体ジャンピングおよびリンキングライブラリの構築」. Current Protocols in Human Genetics . 1 (1): 5.4.1–5.4.17. doi :10.1002/0471142905.hg0504s01. PMID 18428292. S2CID 30214478.
- ^ abcd Poustka A、 Lehrach H（1986年1月）。「ジャンピングライブラリとリンクライブラリ：哺乳類遺伝学における次世代の分子ツール」。Trends in Genetics。2：174–179。doi ： 10.1016 / 0168-9525（86）90219-2。ISSN 0168-9525。
- ^ abcdefgh Poustka A、Pohl TM、Barlow DP、Frischauf AM、Lehrach H (1987 年 1 月)。「NotI 消化 DNA からのヒト染色体ジャンピングライブラリの構築と使用」。Nature。325 ( 6102 ) : 353–355。Bibcode :1987Natur.325..353P。doi : 10.1038/325353a0。PMID 3027567。S2CID 4241410 。
- ^ abc Collins FS、Drumm ML、Cole JL、Lockwood WK、Vande Woude GF、Iannuzzi MC (1987 年 2 月)。「嚢胞性線維症への応用を目的とした、一般的なヒト染色体ジャンピングライブラリの構築」。Science。235 ( 4792 ) : 1046–1049。Bibcode : 1987Sci ...235.1046C。doi :10.1126/science.2950591。PMID 2950591 。
- ^ Smith DI、Golembieski W、 Gilbert JD、Kizyma L 、 Miller OJ (1987 年 2 月)。 「ヒトゲノムにおける希少切断制限エンドヌクレアーゼ部位の過剰」。核酸研究。15 ( 3): 1173–1184。doi :10.1093/nar/15.3.1173。PMC 340516。PMID 3029699 。
- ^ Gerstein AS (2004-04-07). 分子生物学問題解決者: 実験ガイド. John Wiley & Sons. ISBN 978-0-471-46103-6。
- ^ abc Buchwald M、Tsui LC、 Riordan JR (1989年8月)。「嚢胞性線維症遺伝子の探索」。アメリカ生理学ジャーナル。257 ( 2 Pt 1 ): L47–L52。doi : 10.1152 /ajplung.1989.257.2.l47。PMID 2669523。
- ^ Madireddy A、Gerhardt J (2017)。 「反復DNA要素による複製とヒト疾患におけるその役割」。DNA複製。実験医学と生物学の進歩。第1042巻。pp.549–581。doi :10.1007/978-981-10-6955-0_23。ISBN 978-981-10-6954-3. PMID 29357073。