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分子检测丨RFLP检测技术介绍

Mia丶Wei 基因Talks 2023-01-13



前 言

基因的变异类型有多种(点击查看),对应的分子检测方法亦有多种,当前资本市场驱动着分子检测市场,并极力追捧NGS技术,因为其通量高,灵敏度高且性价比高。小编承认NGS是分子检测的必然发展趋势,但是短时间内,NGS并不会取代其他分子检测方法,因为针对不同的需求,都有对应的理想检测方法,每个检测平台都有着自己的优势,比如:


操作简单:PCR,ARMS-PCR,HRM等

时间快速:ARMS-PCR,HRM等

成本低:PCR,PCR-RFLP,MassARRAY等

准确:Sanger等

通量高:NGS等

灵活性:Pyrosequencing等

结果分析简单:ARMS-PCR等

自动化:核酸提取等

......


一直认为:没有最好的技术,只有最合适的技术!最好的,不一定是最合适的;最合适的,才是真正最好的。



今天,我们聊一聊PCR-RFLP技术,上一篇我们已经介绍过PCR电泳技术,两者主要原理类似,只是实验中多了一步“限制性内切酶的剪切”,首先,我们先了解下什么是RFLP技术?

RFLP:限制性片段长度多态性(Restriction Fragment length Polymorphism,RFLP),是一种基于PCR扩增和限制性内切酶特异识别序列并切割的基因分型方法。该法不依赖自动化设备,是实验室对较少量的标本进行基因分型的实用方法。

限制性内切酶通常可以特异性识别双链DNA的某一段序列,并在特定位置或附近进行DNA双链切割,进而产生短的DNA片段。由于限制性内切酶识别序列的严格性,识别序列发生一个碱基的变化都使得酶切位点不能被酶切,从而保持原有序列长度(原理见下图)。


Pst I酶的识别序列和酶切切口


RFLP法用于基因分型时,限制性内切酶的识别序列选择主要依据SNP位点上的已知等位基因,根据待测的SNP等位基因和位点附近序列,查找符合序列的限制性内切酶。设计引物扩增含有SNP位点的DNA片段。当限制性内切酶与PCR产物共同孵育时,该酶将仅识别一个等位基因(野生型或变异型),然后在该位点切割DNA分子。依据个体携带的等位基因不同,酶切可以产生不同的切割片段,应用凝胶电泳,通过DNA片段大小判断SNP基因型。


RFLP检测原理



RFLP法应用实例介绍


比如现在需要研究柔红霉素药物浓度的相关基因,拟选择对ABCC1 基因的Arg723Gln位置进行检测分析(2168G>A, rs4148356 )。(今天的实例比较有特点)


daunorubicin浓度与Arg723Gln关联性


当我们知道需要检测的位点后,RFLP的检测流程大致分以下三步:

1,选择合适的限制性内切酶,该酶能够特异性识别SNP位点的碱基种类,当SNP位点碱基变化时,能够使该酶失去原有的识别位点;

2,设计扩增引物,将包含SNP位点的一段DNA扩增下来,且保证其中只有一个该酶的识别位点;

3,使用限制性内切酶对产物进行电泳,通过产物带型来确定SNP的碱基种类。


首先,通过NCBI查找rs4148356位点的序列,选择合适的限制性内切酶;并在UCSC数据库中下载ABCC1基因序列,准备下一步引物设计。

rs4148356位点的序列找出后,我们在WatCut(SnapGene软件可能更直观)软件中查找此位置的内切酶,可惜并没有找到合适的位点内切酶(见下图)。


Arg723Gln的限制性内切酶选择


我们知道RFLP的技术方法不能适用于所有SNP位点分型,因为并非所有SNP位点均能找到合适的限制性内切酶,那么Arg723Gln是否可以用RFLP来检测呢?答案是可以的,接着往下看。

如果没有合适的酶切位点,我们是否可以将引物设计在酶切位点附近,并在引物上做一些修改呢?于是,我们先设计引物,并使上游引物的3’端靠近检测位置,3’端碱基不能修改,因为Taq DNA酶必须在引物3’末端与模板完全互补情况下才能进行有效的聚合反应,那我们在倒数第二个碱基位置进行修改(下面中绿色的C位置),将C变成T,以期找到合适的内切酶。(产物长度为150~1000bp,且酶切位点左右序列长度差异>100 bp以保证电泳带型明显)


Arg723Gln的引物修改


修改完成后,我们再次将序列导入WatCut软件中查找内切酶,可以发现此时出现了我们需要的内切酶,此时我们可选择Ags I酶和Taq I酶都可以,因为我们修改过一个碱基,此时选择Taq I酶进行实验,因为Taq I酶剪切T CGA位置:


引物修改后出现可选择内切酶


为了验证此RFLP方法是否可行,检测结果将RFLP法与Sanger法进行了对比(见下图),如果是野生型,那就是T CGA,可以被Taq I酶剪切,结果便会出现132bp及25bp两条带;如果是纯合突变型那就是T CAA,不可被Taq I酶剪切,结果便会出现一条157bp条带;如果是杂合突变型,那就是T CGA和T CAA共存,一半可被Taq I酶剪切一半不可被Taq I酶剪切,结果便会出现132bp、25bp及157bp三条带。通过PCR-RFLP法便可准确的进行Arg723Gln的检测。(今天的实例比较特殊,有些SNP的位点很好选择限制性内切酶的)


RFLP法与Sanger法



整个实验主要操作步骤




PCR-RFLP检测技术点评

优点:

1,操作简单;

2,无需探针标记;

3,实验设备比较普及;

4,成本低。


缺点:

1,通量低;

2,部分SNP无合适限制性内切酶;

3,部分结果不容易判断。

4,时间较长,目前市场较少见。


此方法适宜于硬性条件不好的实验室进行低通量的分子检测。


 延伸阅读: 


1,分子检测丨常见遗传变异类型

2,分子检测丨PCR电泳技术介绍





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