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        生物知識

        PCR技術應用八:DMS/BMD基因診斷

        作者:admin 來源:本站 發(fā)布時間: 2011-01-05 11:07  瀏覽次數:
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        DMD(Duchenne Muscular Dystrophy)和BMD(Becker Muscular Dystrophy)是一種常見的X連鎖隱性遺傳病,主要發(fā)生于男性,其發(fā)病率為1/3500活產男嬰,其發(fā)生的原因是Dystrophin(抗肌萎縮蛋)其固缺陷所致.

        一、DMD/BMD的臨床表現

          在臨床上DMD較BMD常見,發(fā)病早,癥狀重,正常于2-3歲即出現骨骼肌無力的表現,一般從骨盒帶肌肉無力開始而出現一系列的特殊癥狀:走路困難呈鴨步,出現Gower's征,腓腸肌進行性肥大.逐漸出現心肌細胞受損,約30%的小兒智能力缺陷.在12歲左右失去能力,至20歲時正常死于呼吸衰竭和心力衰竭.而BMD相對來說癥狀較輕,進展亦較慢.

        二、DMD/BMD的遺傳病

          (一)遺傳方式:X-連鎖隱性遺傳,發(fā)病者多為男性,其母親為致癌基因攜帶者,尚有1/3的患者為散發(fā)病例,則新生突變引起.

          (二),DMD/BMD的致病基因:1.基因定位:DMD/BMD是因位于Xq21,其基因非常大約為2400Kb.2.基因結構:該基因共有79個外顯子,78個內含子,其CDNA全長約為13974個時,編碼的肽鏈含3685aa殘基,編碼蛋白命名為dystrophine,其基本5個獨立的啟動子,在DMD基因內還存在一些STR,已知有13個STR,其中5'端編碼區(qū)有8個,3'端編碼區(qū)有1個,44,45,49,30,50內含子各有一個STR,是多為DNDR核心是(CA)n.等位基因數目為2-19個.

        三、DMD基因的突變類型

          (一)缺失與重復:研究表明約65%的DMD/BMD是由于基因內的部分缺失所致,尚有12.5%病例有基因內重復,這種突變變有兩個高頻發(fā)生區(qū),一個在基因的5端,另一個大致在第45~55外顯子區(qū)域,而5'端的缺失重復熱點大致在第1~7外顯子區(qū)域.缺失的范圍從1至數個外顯子,甚至整個DMD基因亦可發(fā)生缺失,啟動子區(qū)亦有缺失發(fā)生.

          (二)單堿量換:近年來的研究還發(fā)現,在DMD基因內尚有單堿其置換,目前已發(fā)現的約有6種,根認為在DMD患者中由此型突變引起者占30%左右.

          (三)基因內連接形成和mRNA剪接異常:以上兩種類型的突變亦在DMD人群中有抗,但因研究的病印例尚少,需要進上步的研究.

        四、利用PCR技術診斷DMD的途徑

        (一)用PCR技術檢測缺失型突變.

          利用PCR可直接檢出DMD/BMD的缺失型突變,由于DMD/BMD發(fā)生時,其65%的患者為基因缺失所致,因此直接檢測缺失可使65%的患者得到診斷.在DMD/BMD基因的缺失中,其缺失范圍,缺失的位置具有高度異質性,加之DMD/BMD基因較大,很難用一對引物確定其缺失部位,隨著DMD/BMD基因的克隆及其精結構的闡明,有人開發(fā)了多時引物進行多重PCR,從而可使幾乎全部的缺失型DMD/BMD得到診斷.

          1.利用6對引物擴增處于缺失熱點區(qū)域的6個外顯子,即外顯子8,16,19,44,45和48,再加上外顯子4,12,51的3對引物,可檢測80%的缺失,若再用Beggs等設計的另外九對引物即外顯子3,6,13,46,47,49,50,52,30,60及啟動子的引物,進行多重PCR,可使98%的缺失型患者得到診斷,各引物的序列及擴增片段大小見表.

          在用多重PCR進行DMD/BMD基因的缺失型檢測時方便簡便,快速,在擴增后,用瓊脂糖凝膠電泳溴乙錠染色可根據擴增產物的有無判斷結果.擴增時的分清情況見下表:

        DMD基因PCR擴增引物

        外顯子
        引物序列(5'--3')
        產物片段
        Pm
        GAAGATCTAGACAGTGGATAC
        ATAACAAATGCATG
        535
         
        TTCTCCGAAGGTAATTGCCTC
        CCAGATCTGAGTCC
         
        3
        TCATCCATCATCTTCGGCAG
        ATTAA
        410
         
        CAGGCGGTAGAGTATGCCA
        AATGAAAATCA
         
        4
        TTGTCGGTCTCCTGCTGGTC
        AGTG
        196
         
        GAAAGCCCTCACTCAAAC
        ATGAAGC
         
        6
        CCACATGTAGGTCAAAAA
        TGTAATGAA
        202
         
        GTCTCAGTAATCTTCTTAC
        CTATGACTATGG
         
        8
        GTCCTTTACACACTTTAC
        CTGTTGAG
        360
         
        GGCCTCATTCTCATGTTC
        TAATTAG
         
        12
        GATAGTGGGCTTTACTTA
        CATCCTTC
        331
         
        GAAAGCACGCAACATAA
        GATACACCT
         
        13
        AATAGGAGTACCTGAGAT
        GTAGCAGAAAT
        238
         
        CTGACCTTAAGTTGTTCT
        TCCAAAGCAG
         
        17
        GACTTTCGATGTTGAGAT
        TACTTTCCC
        416
         
        AAGCTTGAGATGCTCTCA
        CCTTTTCC
         
        19
        TTCTACCACATCCCATT
        TTCTTCCA
        459
         
        GATGGCAAAAGTGTTG
        AGAAAAAGTC
         
        43
        GAACATGTCAAAGTCA
        CTGGACTTCATGG
        357
         
        ATATATGTGTTACCTAC
        CCTTGTCGGTCC
         
        44
        CTTGATCCATATGCTTT
        TACCTGCA
        268
         
        TCCATCACCCTTCAGA
        ACCTGATCT
         
        45
        AAACATGGAACATCCT
        TGTGGGGAC
        547
        CATTCCTATTAGATCTG
        TCGCCCTAC
         
        47
        CGTTHTTHCSTTTHTCT
        HTTTCAGTTAC
        181
         
        GTCTAACCTTTATCCA
        CTGGAGATTTG
         
        48
        TTGAATACATTGGTTA
        AATCCCAACATG
        506
         
        CCTGAATAAAGTCTT
        CCTTACCACAC
         
        49
        GTGCCCTTATGTACCA
        GGCAGAAATTG
        439
         
        GCAATGACTCGTTAAT
        AGCCTTAAGATC
         
        50
        CACCAAATGGATTAA
        GATGTTCATGAAT
        271
         
        TCTCTCTCACCCAGT
        CATCACTTCATAG
         
        51
        GAAATTGGCTCTTTA
        GCTTGTGTTTC
        388
         
        GGAGAGTAAAGTGA
        TTGGTGGAAAATC
         
        52
        AATGCAGGATTTGGA
        ACAGAGGCGTCC
        113
         
        TTCGATCCGTAATGA
        TTGTTCTAGCCTC
         
        60
        AGGAGAAATTGCGCC
        TCTGAAAGAGAACG
        139
         
        CTGCAGAAGCTTCCA
        TCTGGTGTTCAGG
         

        ()單個堿基置換的檢測

          單堿是置換在DMD/BMD的發(fā)生中占有重要地位,但DMD/BMD是因單堿基置換近年來才受到人們的重視,它對發(fā)現新突變,確定單堿基置換與DMD/BMD發(fā)生的關系具有重要意義,推測的方法主要是用RT-PCR-SSCP及全套式RF-PCR檢測.

        ()利用PCR-RFLPAmp-FLP進行連鎖分析診斷DMD/BMD

          若在一個家庭中,已有一個先證者,則首先利用多重PCR檢測其缺失,若不能確定其缺失的部位或不能診斷,或其它條件所限,則可用PCR-RFLPAmp-FLP進行連鎖分析,確定風險染色體.

          1.PCR-RFLP

          用多重PCR不能檢出非缺失型DMD/BMD患者及攜帶者,現在可用PCR方法擴增多態(tài)性位點區(qū)域,同適當的內切酶酶解擴增產物,電泳分離后可對多態(tài)性位點進行分布,利用PCR-RFLP連鎖分析,即可進行DMD/BMD風險個體的攜帶者的檢出,下表序列即為常用的幾個多態(tài)性位點檢測時的引物及擴增酶解情況.

        擴增區(qū)域
        引物序列
        限制性酶
        擴增產物
        水解片段
        PERT87-1 5'GTCAGTTGGTCAGT
        AAAAGCC3'
        B5N 400bp 400/250150
        PERT87-8 5'CCAATTAAAACCA
        CAGCAG3'
        Taq 155bp 14510/74
        7110
        pERT87-15 5'GACTGGAGCAAGG
        GTCGCC3'
        Xma 740bp 73010/520
        21010
        PERT87-15 5'ACAATTTCCCTTT
        CATTCCAG3'
        BamH 226bp 21610/166
        5010
        MPIP 5'TCCAGTAACGGA
        AAGTGC3'
        Alu 60bp 60/56or52
        841Q 5'ATAATTCTGAATA
        GTCACAAAAG3'
        Mae 252bp 23616/128
        10816

          2.AmP-FLP

          在DMD/BMD基因區(qū)內有多個(CA)n重復區(qū)域,這些區(qū)域可用OCR方法進行擴增,增產物同聚丙烯酰胺凝膠電泳技術進行分析擴增片段大小,然后與先證者及母親進行對比,亦是檢出患者與攜帶者的理想多態(tài)性標記,現將在我國人群中已作分析的(CA)n區(qū)引物及多態(tài)性片段,PIC列表示下:

        位置
        名稱
        等位基因
        引物序列
        片段
        PIC
        5'腦組織特異啟動子
        DYS-
        8
        F5'TCTTGATATATAGGGA
        TTATTTGTGTTTGTTATAC
        214-218 0.750
         
         
         
        R5'ATTATGAAACTATAAG
        GAATAACTCATTTAGC
           
        3'非翻譯區(qū)
        3'CA
        4
        F5'GAAAGATTGTAAACTA
        AAGTGTGC
        119-137 0.375
         
         
         
        R5'GGATGCAAAACAATG
        CGCTGCCTC
           
        內含子
        44CA
        9
        F5'TCCAACATTGGAAAT
        CACATTTCAA
        174-204 0.072
         
         
         
        R5'TCATCACAAATAGAT
        GTTTCACAG
           
         
        45CA
        7
        F5'GAGGCTATAATTCTTT
        AACTTTGGC
        156-184 0.772
         
         
         
        R5'CTCTTTCCCTCTTTAT
        TCATGTTAC
           
         
        49CA
        11
        F5'CGTTTACCAGCTCAA
        ATCTCAAC
        227-257 0.870
         
         
         
        R5'CATATGATACGATTC
        GTGTTTTGC
           
         
        50CA
        4
        F5'AAGGTTCCTCCAGTA
        ACAGATTTGG
        233-251 0.718
         
         
         
        R5'TATGCTACATAGTAT
        GTCCTCAGAC
           

          不應用內含子進行連鎖分析時,可用44/4945/50兩組雙重PCR同時擴增,亦可在這些組中,將缺失熱點的引物加入,形成多復PCR,連鎖分機與缺失檢測同時進行.

        五、DMD/BMD的PCR快速前診斷

          過去DMD/BMD的PCR快速產前基因診斷主要采用RFLP連鎖分析,由于該方法探作復雜費時,提供的信息量有限,因此不能滿足臨床診斷的要求,目前主要應用PCR法進行產前診斷.

        產前快速基因診斷常用以下兩種途徑

          1.四步法:

          (1)性別確定.━━(SRY引物+DMD課題內對照)

          (2)先證者缺失型基因檢測(多重PCR)

          (3)胎兒缺失型的確定(多重PCR+單對引物PCR)

          (4)Amp-FLP+PCR-RFLP確定非缺失型式攜帶者

          2.一步列位法:董尚志等人在上述方法的基礎上建立了一步到位快速法,該系統(tǒng)包括以下三組多重PCR體系.

          ①5'pmCA+e12+MP1P

          ②e17+44CA+49CA

          ③e17+45CA+50CA

          應用上述三組多重PCR不僅可將女性的兩條×染色體分開.而且能檢出染色體的.另有一組,SRr+e44定胎兒性別及44外顯子的缺失.一步到位法快速,方便,它不僅能檢測缺失,亦可對非缺失型的DMD/BMD進行連鎖分析.

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