PCR. Aleksandra Sałagacka



Podobne dokumenty
Metody badania polimorfizmu/mutacji DNA. Aleksandra Sałagacka Pracownia Diagnostyki Molekularnej i Farmakogenomiki Uniwersytet Medyczny w Łodzi

PCR - ang. polymerase chain reaction

Biologia medyczna, materiały dla studentów

PCR - ang. polymerase chain reaction

Genetyczne modyfikowanie organizmów Kierunek OCHRONA ŚRODOWISKA, II rok semestr letni 2015/16

TaqNovaHS. Polimeraza DNA RP902A, RP905A, RP910A, RP925A RP902, RP905, RP910, RP925

TaqNova-RED. Polimeraza DNA RP20R, RP100R

Farmakogenetyka Biotechnologia Medyczna I o

PCR łańcuchowa reakcja polimerazy

Ćwiczenie 3 Oznaczenie polimorfizmu genetycznego cytochromu CYP2D6 metodą PCR w czasie rzeczywistym (rtpcr) przy użyciu sond typu TaqMan

PCR - ang. polymerase chain reaction

Powodzenie reakcji PCR wymaga właściwego doboru szeregu parametrów:

Glimmer umożliwia znalezienie regionów kodujących

PCR - ang. polymerase chain reaction

Genetyka, materiały dla studentów Pielęgniarstwa

Biologia Molekularna Podstawy

SCENARIUSZ LEKCJI BIOLOGII Z WYKORZYSTANIEM FILMU PCR sposób na DNA.

TECHNIKI ANALIZY RNA TECHNIKI ANALIZY RNA TECHNIKI ANALIZY RNA

Metody odczytu kolejności nukleotydów - sekwencjonowania DNA

PCR PCR. Model replikacji semikonserwatywnej

dr hab. Beata Krawczyk Katedra Mikrobiologii PG Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

PCR PCR. Model replikacji semikonserwatywnej

Klonowanie molekularne Kurs doskonalący. Zakład Geriatrii i Gerontologii CMKP

Zakład Biologii Molekularnej Materiały do ćwiczeń z przedmiotu: BIOLOGIA MOLEKULARNA

TECHNIKI WYKORZYSTYWANE W DIAGNOSTYCE MOLEKULARNEJ CHORÓB JEDNOGENOWYCH TECHNIQUES USED IN MOLECULAR DIAGNOSTICS OF MONOGENIC DISORDERS

Inżynieria genetyczna Ćwiczenie 3

Inżynieria Genetyczna ćw. 3

GRADIENT TEMPERATUR TOUCH DOWN PCR. Standardowy PCR RAPD- PCR. RealTime- PCR. Nested- PCR. Digital- PCR.

Zestaw do wykrywania Chlamydia trachomatis w moczu lub w kulturach komórkowych

Ćwiczenie 3 PCR i trawienie DNA enzymami restrykcyjnymi

Transformacja pośrednia składa się z trzech etapów:

Badanie próbek żywności na obecność Genetycznie Zmodyfikowanych Organizmów. Rozdział 9

Definicje. Białka rekombinowane (ang. recombinant proteins, r-proteins) Ukierunkowana mutageneza (ang. site-directed/site-specific mutagenesis)

Mieszanina trójfosforanów deoksyrybonukleotydów (dntp: datp, dgtp, dctp, dttp) Bufor reakcyjny zapewniający odpowiednie warunki reakcji

Hybrydyzacja kwasów nukleinowych

7. Metody molekularne jako źródło informacji botanicznej i lichenologicznej

METODY MOLEKULARNE STOSOWANE W TAKSONOMII

Zestaw do wykrywania Anaplasma phagocytophilum w kleszczach, krwi i hodowlach komórkowych

Izolowanie i amplifikacja kwasów nukleinowych

RT31-020, RT , MgCl 2. , random heksamerów X 6

Najważniejsze z nich to: enzymy restrykcyjne wektory DNA inne enzymy np. ligazy, fosfatazy, polimerazy, nukleazy

POLIMERAZY DNA- PROCARYOTA

Najważniejsze z nich to: enzymy restrykcyjne wektory DNA inne enzymy np. ligazy, fosfatazy, polimerazy, nukleazy

Zakład Biologii Molekularnej Materiały do ćwiczeń z przedmiotu: BIOLOGIA MOLEKULARNA

Zestaw do wykrywania Babesia spp. i Theileria spp. w kleszczach, krwi i hodowlach komórkowych

Hybrydyzacja kwasów nukleinowych

POLIMERAZY DNA- PROCARYOTA

Oznaczenie polimorfizmu genetycznego cytochromu CYP2D6: wykrywanie liczby kopii genu

Najważniejsze z nich to: enzymy restrykcyjne wektory DNA inne enzymy np. ligazy, fosfatazy, polimerazy, kinazy, nukleazy

PL B1. Sposób amplifikacji DNA w łańcuchowej reakcji polimerazy za pomocą starterów specyficznych dla genu receptora 2-adrenergicznego

Metody badania ekspresji genów

Biochemia: Ćw. 11 Metoda RT-PCR

WYBRANE RODZAJE REAKCJI PCR. RAPD PCR Nested PCR Multipleks PCR Allelo-specyficzny PCR Real Time PCR

Laboratoria.net Innowacje Nauka Technologie

GENOMIKA FUNKCJONALNA. Jak działają geny i genomy? Poziom I: Analizy transkryptomu

Ćwiczenie 3. Amplifikacja genu ccr5 Homo sapiens wykrywanie delecji Δ32pz warunkującej oporność na wirusa HIV

DHPLC. Denaturing high performance liquid chromatography. Wiktoria Stańczyk Zofia Kołeczko

Mikrosatelitarne sekwencje DNA

Inżynieria genetyczna- 6 ECTS

Prowadzący: dr Lidia Boss znacznik fluorescencyjny (np. SYBR Green II)

Elektroforeza kwasów nukleinowych

Jaka jest lokalizacja genu na chromosomie? Jakie jest jego sąsiedztwo?

Elektroforeza kwasów nukleinowych

Markery klasy II -Polimorfizm fragmentów DNA (na ogół niekodujących): - RFLP - VNTR - RAPD

Zestaw dydaktyczny. genotypowanie szczepów 5taphy/ococcus aureus metodą PCR-RFLP

Wstęp. Jak programować w DNA? Idea oraz przykład. Problem FSAT charakterystyka i rozwiązanie za pomocą DNA. Jak w ogólności rozwiązywać problemy

Elektroforeza kwasów nukleinowych

Ziemniak Polski 2014 nr 3

Ampli-LAMP Babesia canis

Instrukcja ćwiczeń Biologia molekularna dla II roku Analityki Medycznej. Reakcja odwrotnej transkrypcji. Projektowanie starterów do reakcji PCR.

AmpliTest Babesia spp. (PCR)

KŁOPOTY Z POLIMERAZĄ KŁOPOTY Z POLIMERAZĄ KŁOPOTY Z POLIMERAZĄ. SPECYFICZNOŚĆ (Specificity)

Substancje stosowane do osadzania enzymu na stałym podłożu Biotyna (witamina H, witamina B 7 ) Tworzenie aktywnej powierzchni biosensorów

ODCZYNNIKI DO BIOLOGII MOLEKULARNEJ

Projektowanie reakcji multiplex- PCR

Metody: PCR, MLPA, Sekwencjonowanie, PCR-RLFP, PCR-Multiplex, PCR-ASO

PL B1. UNIWERSYTET PRZYRODNICZY W LUBLINIE, Lublin, PL BUP 04/14. SYLWIA OKOŃ, Dąbrowica, PL KRZYSZTOF KOWALCZYK, Motycz, PL

Wprowadzenie do genetyki sądowej. Materiały biologiczne. Materiały biologiczne: prawidłowe zabezpieczanie śladów

Ligazy. Zastosowanie ligazy w inżynierii genetycznej:

Oznaczenie polimorfizmu genetycznego cytochromu CYP2D6: wykrywanie liczby kopii genu

PL B1. UNIWERSYTET PRZYRODNICZY W LUBLINIE, Lublin, PL BUP 26/11

Ćwiczenia 1 Wirtualne Klonowanie Prowadzący: mgr inż. Joanna Tymeck-Mulik i mgr Lidia Gaffke. Część teoretyczna:

dr hab. Beata Krawczyk Katedra Mikrobiologii PG

Polimorfizm oksydacji leków Ostateczne unieczynnienie leku w ponad 95% z następuje udziałem cytochromu P-450. Cytochrom P-450

Zakład Biologii Molekularnej Materiały do ćwiczeń z przedmiotu: BIOLOGIA MOLEKULARNA Analityka Medyczna 2016

Elektroforeza kwasów nukleinowych

Biologia Molekularna z Biotechnologią ===============================================================================================

Przeglądanie bibliotek

Technika SSCP. Streszczenie. Abstract

Autor: dr Mirosława Staniaszek

Zastosowanie metody RAPD do różnicowania szczepów bakteryjnych

2. Przedmiot zamówienia: Odczynniki chemiczne do izolacji DNA i reakcji PCR, wymienione w Tabeli 1. Nazwa odczynnika Specyfikacja Ilość*

Ćwiczenie 2. Identyfikacja płci z wykorzystaniem genu amelogeniny (AMGXY)

Anna Litwiniec 1, Beata Choińska 1, Aleksander Łukanowski 2, Żaneta Świtalska 1, Maria Gośka 1

W związku z wydzieleniem pakietów i dodaniem nowych zmianie ulegają zapisy SIWZ.

ANALIZA MOLEKULARNA BIOCENOZ BAKTERYJNYCH Ćwiczenia 2017/18

ĆWICZENIE 1 i 2 Modyfikacja geu wołowej beta-laktoglobuliny przy użyciu metody Overlap Extension PCR (wydłużania nakładających się odcinków)

2. Enzymy pozwalające na manipulację DNA a. Polimerazy DNA b. Nukleazy c. Ligazy

WETERYNARIA Ćwiczenia laboratoryjne X DNA i RNA

Transkrypt:

PCR Aleksandra Sałagacka

Reakcja PCR naśladuje proces replikacji DNA in vitro pozwala na amplifikację określonego krótkiego (kilkadziesiąt kilka tys.pz) fragmentu DNA obecnie najważniejsze narzędzie biologii molekularnej

Polymerase Chain Reaction Polimerazowa reakcja łańcuchowa Łańcuchowa reakcja polimerazy produkt powstały w jednym cyklu reakcji zostaje użyty jako matryca w następnych cyklach reakcja łańcuchowa reakcja katalizowana przez polimerazę DNA

Cechy reakcji PCR szybkość kilka godz. wydajność 10 6 10 9 kopii selektywność powielana jest tylko wybrana sekwencja czułość możliwe powielenie pojedynczej cząsteczki DNA prostota wykonania ryzyko kontaminacji!!!

Kary Mullis opracował metodę PCR 1993 r. Nagroda Nobla z chemii

Składniki reakcji PCR polimeraza DNA katalizuje reakcję bufor zapewnia odpowiednie środowisko reakcji (ph, siła jonowa) Mg 2+ kofaktor polimerazy DNA dntp substraty do budowy nowych nici DNA DNA matryca do budowy nowych nici startery wyznaczają miejsce amplifikacji

Polimeraza DNA termostabilna polimeraza Taq Thermus aquaticus od syntezy nowej nici DNA wymaga istniejącej już nici matrycowe DNA może wydłużać jedynie istniejący już fragment DNA starter (primer)

Startery (primers) oligonukleotydy o dł. 15-30 pz syntetyzowane chemicznie komplementarne do sekwencji otaczających (flankujacych) powielany region konieczna znajomość tych sekwencji do zaprojektowania starterów! zapewniają selektywność reakcji PCR dostarczają wolny koniec 3 do syntezy nowych nici przez polimerazę DNA

dntps trifosforany wszystkich czterech deoksyrybonukleozydów: datp, dctp, dgtp, dttp substraty do syntezy nowych nici DNA NH 2 N N O O - P O - O O P O - O O P O - O N O N HO

Etapy reakcji PCR denaturacja matrycowego DNA 25-40x wydłużanie (elongacja) starterów budowa nowych nici DNA przyłączanie (annealing) starterów do nici matrycowych

Denaturacja 92-96ºC Pod wpływem wysokiej temperatury (92-96ºC) dochodzi do rozerwania wiązań wodorowych między komplementarnymi zasadami dsdna

Annealing 45-65ºC Startery hybrydyzują z sekwencjami komplementarnymi na końcach 3 powielanego fragmentu DNA.

Elongacja 72ºC Polimeraza dobudowuje kolejne nukleotydy do starterów następuje synteza nici komlementarnych do nici matrycowej. Kierunek syntezy: 5 3

94 94 72 72 72 55 55 jeden cykl 55 kolejne etapy reakcji PCR wyznaczane są przez zmianę temperatury termocykler

Teoretycznie, w n cyklach z jednej cząsteczki powstaje jej 2 n kopii.

Wizualizacja produktu reakcji PCR elekroforeza w żelu agarozowym, poliakrylamidowym z użyciem barwników: bromek etydyny, sole srebra

Optymalizacja PCR potencjalnie wiele zmiennych każda para starterów musi być optymalizowana Zwykle optymalizacji wymagają: stężenia Mg 2+ parametry starterów krytyczne matrycy temperatura annealingu czas wydłużania

Stężenie Mg 2+ jony magnezowe kofaktor polimerazy DNA wpływ na aktywność enzymatyczną stężenie zbyt niskie słaby produkt lub brak produktu steżenie zbyt wysokie niespecyficzne produkty

Tepreatura annealingu odpowiednia 5 3 3 5 zbyt wysoka zbyt niska 3 5 3 5 3 5 5 3 5 3 5 3 5 3 5 3 brak przyłaczania brak produktu przyłaczanie niespecyficzne niespecyficzne produkty

Modyfikacje PCR

Modyfikacje PCR AFLP Alu-PCR AS-PCR Asymmetric PCR Colony PCR DD-PCR Degenerate PCR Hot-start PCR Inverse PCR In situ PCR Long-PCR Methylation Specific PCR Multiplex PCR Nested PCR PCR-ELISA PCR-RFLP PCR-SSCP QC-PCR RACE-PCR RAPD Real-Time PCR Rep-PCR RT-PCR Touchdown PCR

Gniazdowy PCR (nested PCR) dwie różne pary starterów zewnętrzne i wewnętrzne dwie reakcje PCR: pierwsza ze starterami zewnętrznymi, druga ze starterami wewnętrznymi produkt pierwszej reakcji stanowi matrycę w reakcji drugiej sekwencja powielana przy użyciu starterów wewnętrznych leży w obrębie sekwencji powielanej przy użyciu starterów zewnętrznych zwiększona czułość i swoistość reakcji

jedna reakcja PCR Multiplex PCR więcej niż jedna para starterów jednoczesne powielanie więcej niż jednej sekwencji, np.: dwóch różnych genów, kilku różnych fragmentów tego samego genu szybkie analizowanie dużych obszarów DNA oszczędność czasu i pracy reakcje z tzw. wzorcem wewnętrznym poza wybranym fragmentem DNA powielany jest matryca standardowa możliwość kontrolowania poprawności przebiegu reakcji i porównawczych analiz ilościowych

Reverse Transcription - PCR PCR poprzedzona reakcją odwrotnej transkrypcji (RT) odwrotna transkrypcja przepisanie sekwencji mrna na tzw. komplementarne DNA (cdna) starter oligo-dt starter specyficzny dla wybranego mrna 6-ciomery tzw. Random Hexamer Primers (RH) odwrotna transkryprtaza ocena ekspresji genów (jakościowa lub półilościowa)

R T P C R

Metody wykrywania mutacji niezdefiniowanych

PCR-SSCP Single strand conformation polymorphism polimorfizm konformacji fragmentów jednoniciowych ssdna przyjmuje w warunkach niedenaturujących unikalną strukturę drugo- i trzeciorzędową konformacja ta jest zależna od sekwencji nukleotydowej różne konformery różnią się ruchliwością elektroforetyczna pojedyncze różnice w sekwencji, wywołane mutacją punktową powodują zróżnicowaną migrację i charakterystyczne położenie w żelu poliakrylamidowym.

PCR-SSCP etapy: 1) reakcja PCR powielenie badanego fragmentu DNA 1) denaturacja dsdna (silna zasada, formamid, wysoka temp.) - powstają ssdna 1) elektroforeza żelowa ssdna w warunkach niedenaturujących 1) wykrywanie konformerów pojedynczych nici w żelu (np. wybarwienie bromkiem etydyny)

PCR-HDA Heteroduplex analysis - analiza heterodupleksów ssdna, powstałe w procesie denaturacji dsdna, podczas powolnej renaturacji łaczą się przypadkowo w struktury dwuniciowe, tzw. dupleksy możliwe jest łączenie się nici w pełni do siebie komplementarnych (homodupleksy), jak i nie (hereodupleksy) homozygoty homodupleksy heterozygoty hetero- i homodupleksy heterodupleksy posiadają mniejszą ruchliwość elektroforetyczną (rozluźnienie struktury w miejscu niepełnego sparowania)

HDA etapy: 1) reakcja PCR powielenie badanego fragmentu DNA 1) denaturacja dsdna (wysoka temp.) powstają ssdna 1) renaturacja ssdna łączenie ssdna w homoi/lub heterodupleksy 1) elektroforeza dupleksów w żelu poliakrylamidowym 1) wykrywanie dupleksów w żelu (np. wybarwienie bromkiem etydyny)

PCR-CMC Chemical mismatch cleavage chemiczne rozszczepianie niesparowanych heterodupleksów podobnie jak HDA wykorzystuje zjawisko powstawania heterodupleksów niesparowane zasady w heterodupleksach poddaje się modyfikacji chemicznej (cytozyna hydroksylamina, tymina czterotlenek osmu) zmodyfikowane cząsteczki DNA ulegają przecięciu pod wpływem piperydyny zmiany w obrazie elektroforetycznym

PCR-DGGE Denaturing Gradient Gel Electrophoresis - elektroforeza w żelu z gradientem czynnika denaturującego dsdna ulega denaturacji przy różnych stężeniach związków denaturujących w zależności od składu zasad i sekwencji nukleotydowej zw. denaturujace: formamid, mocznik, chlorowodorek guanidyny produkty PCR o rożnej sekwencji będą w rożnych miejscach żelu ulegać denaturacji zmiany w obrazie elektroforetycznym jeśli czynnikiem denaturującym jest temperatura PCR-TGGE

Metody wykrywania mutacji zdefiniowanych

PCR-RFLP Restriction Fragment Length Polymorphism polimorfizm długości fragmentów restrykcyjnych mutacja powoduje powstanie lub zanik miejsca rozpoznawanego przez określony enzym restrykcyjny zmiana w obrazie elektroforetycznym po trawieniu e. restrykcyjnym (zmiana liczby i długości fragmentów DNA)

PCR-RFLP etapy: 1) reakcja PCR powielenie badanego fragmentu DNA 1) trawienie produktu PCR enzymem restrykcyjnym 1) elektroforeza produktu reakcji trawienia 1) ocena wzoru prążkowego

Allele Specific PCR (AS-PCR) dwie równoległe reakcje PCR dla tej samej próby badanej jeden starter wspólny dla obu reakcji drugi starter swoisty dla sekwencji zmutowanej lub niezmutowanej komplementarny do sekwencji, w której możliwa jest zmiana mutacyjna ocena mutacji obecność/braku produktu w obydwu reakcjach PCR

PCR-ASO Allele specific oligonucleotide hybrydyzacja z allelowo-specyficznymi sondami oligonukleotydowymi sondy znakowane oligonukleotydy (fluorescencyjnie, izotopowo) dwie sondy - jedna komplementarna do allela dzikiego, druga do allela zmutowanego

PCR-ASO etapy: 1) reakcja PCR powielenie badanego fragmentu DNA 1) naniesienie produktu PCR na membrany nylonowe 1) naniesienie sond na membrany 1) hybrydyzacja sondy-produkt PCR 1) detekcja sygnałów do shybrydyzowanych sond ocena genotypu