DNA-DNAハイブリダイゼーション

ゲノミクスにおいて、DNA-DNAハイブリダイゼーションは、 DNA配列間の遺伝的類似性の度合いを測定する分子生物学技術である。これは、2つの生物間の遺伝的距離を決定するために使用され、系統発生学や分類学で広く使用されている。^[1]

ある生物の DNA にラベルを付け、比較するラベルのない DNA と混合します。混合物を培養して DNA 鎖を分離させ、冷却して新たなハイブリッド二本鎖 DNA を形成します。類似度の高いハイブリッド配列はより強固に結合するため、分離するにはより多くのエネルギーが必要です。たとえば、類似していない配列よりも高温で加熱すると分離します。このプロセスは「DNA 融解」として知られています。^{[2] [3] [4]}

ハイブリダイズした DNA の融解プロファイルを評価するには、二本鎖 DNA をカラムまたはフィルターに結合し、混合物を少しずつ加熱します。各ステップでカラムまたはフィルターを洗浄し、融解した配列を一本鎖にして洗い流します。ラベル付けされた DNA が剥がれる温度は、配列間の類似性の程度を反映しています (自己ハイブリダイゼーション サンプルはコントロールとして機能します)。これらの結果を組み合わせて、生物間の遺伝的類似性の程度を決定します。^[5]

多数のDNAサンプルを単一の膜上の多数のDNAプローブとハイブリダイズさせる方法が導入されました。サンプルは膜内で個別のレーンに分離する必要があり、その後、複数のDNAプローブと同時にハイブリダイズできるように回転させる必要がありました。^[6]

複数の種を比較する場合、類似度の値によって生物を系統樹に並べることができます。したがって、これは分子系統学を実行するための 1 つの可能なアプローチです。^{[引用が必要]}

DNA-DNAハイブリダイゼーション（DDH）は、細菌種を視覚的に正確に分類することが難しいため、細菌種を区別するための主な方法として使用されています。^[7]この技術は、種の違いをより簡単に識別できる大型生物には広く使用されていません。1900年代後半には、DNA-DNA類似度が70％を超え、融点が互いに5℃以内であれば、株は同じ種に属すると考えられていました。^{[8] [9] [10]} 2014年には、細菌の亜種を区別するための閾値として79％の類似性が提案されました。^[11]

DDHは細菌の一般的な技術ですが、手間がかかり、エラーが発生しやすく、技術的に困難です。2004年に新しいDDH技術が発表されました。この技術は、マイクロプレートと比色標識DNAを利用して、必要な時間を短縮し、処理できるサンプルの量を増やしました。^[12]この新しいDDH技術は、細菌分類の標準となりました。^[13]

この技術の先駆者であるチャールズ・シブリー氏とジョン・アルキスト氏は、DNA-DNAハイブリダイゼーションを用いて鳥類（シブリー・アルキスト分類）と霊長類の系統関係を調べた。^{[14] [15]}

1969年に、イェール大学のメアリー・ルー・パーデューとジョセフ・G・ガルは放射能を利用して、溶液中の放射性試験DNAを細胞学的標本の固定DNAとハイブリダイズさせるオートラジオグラフィーと呼ばれる方法を実施しました。^[16]

批評家は、この技術は近縁種の比較には不正確であると主張している。なぜなら、生物間の相同配列の違いを測定しようとする試みは、生物のゲノム内の相同配列のハイブリダイゼーションによって打ち負かされるからである。 ^{[17] [より良い情報源が必要] [より良い情報源が必要]} DNA配列決定と配列の計算比較は現在、遺伝的距離を決定するための一般的な方法であるが、この技術は今でも微生物学で細菌の識別に役立てられている。^[18]

現代的なアプローチは、完全にまたは部分的に配列決定されたゲノムを利用して、コンピューター内でDNA-DNAハイブリダイゼーションを実行することです。^[19] DSMZで開発されたGGDCとTYGSは、DDH類似値を計算するための最も正確な既知のツールです。^[19]他のアルゴリズムの改良の中でも、2つのゲノム配列間の一致から慎重にフィルタリングすることにより、パラロガス配列の問題を解決します。この方法は、大腸菌、セレウス菌グループ、エロモナスなどの難しい分類群を解決するために使用されてきました。^[20]国際原核生物分類委員会の司法委員会は、dDDHを分類学的証拠として認めています。^[21]

• DNAの融解
• 温度勾配ゲル電気泳動

• グラウル、D. & リー、WH. 1991年（第2版1999年）。分子進化の基礎。