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单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism,SNP)SNP作为第三代遗传标记,具有数量多、密度大、分布广等特点,可用于疾病基因的定位与克隆、关联分析等,并在疾病的早期诊断、预防和治疗等方面体现重要功能和应用价值。目前SNP的分型检测技术种类繁多,各有利弊,探索和建立准确、快速、高通量的SNP检测方法十分必要。
DNA微阵列由于其平行性、高通量检测等特点,在SNP分型上有很大的优势。然而传统DNA微阵列检测SNP的方法有着杂交效率低、错配识别能力差而导致分型错误率高的缺点,限制了其在大规模SNP分型检测中的应用。如果能够通过设计和改进DNA微阵列的探针结构来提高其杂交效率和特异性,那么DNA芯片技术将在SNP的检测上有更大的应用前景。
本论文从DNA微阵列探针结构方面研究和优化其杂交效率以及错配识别能力,发展了一种引入内错配碱基的公共茎干区发卡结构探针,并将其应用于检测一个冠心病SNP位点。主要内容如下:
1.不同结构的固定化DNA探针的杂交性能比较
比较直链探针(Linear Probe,LP)、普通发卡结构探针(Hairpin structure Probe,HP)和公共茎干区的发卡结构探针(Share-stem hairpin structure Probe,SHP)三种不同结构的探针用于固定化DNA芯片检测时的杂交效率以及单碱基错配识别能力。结果表明,公共茎干区的发卡结构探针(SHP)的杂交能力最强,其杂交结果荧光信号强度最高。其次是直链探针(LP),而发卡结构探针(HP)的杂交能力最差。而它们的错配识别能力,即杂交特异性正好相反。
2.SHP探针结构与杂交性能关系的进一步研究
这部分实验中进一步研究了SHP探针的茎干区长度对其杂交特性的影响,并在此基础上改进和发展出不同结构的SHP探针,同时研究其杂交特性。实验结果证明,引入内错配碱基结构的SHP探针在与靶标杂交时能够获得良好的杂交效率,并且可以通过对正配与错配探针对不同的设计获得较高杂交特异性。
3.将引入内错配碱基的SHP探针对用于一个冠心病相关SNP位点的检测
利用生物信息学筛选出一个冠心病相关基因的功能性SNP,设计引物,从人外周血中提取基因组DNA,扩增包含该SNP位点的DNA片段,同时设计相应的检测SHP探针,对其进行检测,并通过直接测序的方法验证其检测结果。