Τι είναι η μικροσυστοιχία γονιδιώματος;

Η μικροσυστοιχία του γονιδιώματος, γνωστή και ως μικροσυστοιχία Deoxyribonucleic Acid (DNA), είναι ένας τύπος τεχνολογίας γενετικής που επιτρέπει στους επιστήμονες να καθορίζουν τα επίπεδα γονιδιακής έκφρασης.Στους ζωντανούς οργανισμούς, ένα γονίδιο εκφράζεται όταν το DNA αυτού του γονιδίου αποκωδικοποιείται μέσω μιας σειράς διεργασιών σε μια πρωτεΐνη, η οποία εξυπηρετεί μια συγκεκριμένη λειτουργία σε ένα κύτταρο.Με τη μέτρηση των επιπέδων γονιδιακής έκφρασης σε ένα δεδομένο δείγμα, οι ερευνητές μπορούν να μάθουν ποια γονίδια είναι πιο ενεργά.Η τεχνολογία μικροσυστοιχίας χρησιμοποιείται ιδιαίτερα στην ιατρική για να μάθει για τις γενετικές πτυχές των ασθενειών όπως ο καρκίνος

Όταν ένα γονίδιο εκφράζεται σε έναν οργανισμό, το DNA αποκωδικοποιείται σε μια πρωτεΐνη μέσω μιας σειράς βημάτων.Τα τμήματα του γονιδίου μεταγράφονται σε πρότυπο αγγελιοφόρου ριβονουκλεϊκού οξέος (mRNA), ένα μόνο λανθάνοντα μόριο που συμπληρώνουν ένα κλώνο του αρχικού μορίου DNA.Αυτό το mRNA μεταφέρει τις γενετικές πληροφορίες από τον πυρήνα του κυττάρου στη θέση της πρωτεϊνικής σύνθεσης.Μια μικροσυστοιχία γονιδιώματος αποκαλύπτει ποια γονίδια δημιουργούν το μεγαλύτερο mRNA mdash;και, κατ 'επέκταση, τα οποία τα γονίδια λειτουργούν στο υψηλότερο επίπεδο έκφρασης.

Η μικροσυστοιχία του γονιδιώματος είναι ένα γυαλί ή τσιπ πυριτίου με μια σειρά μικροσκοπικών κουκίδων DNA που συνδέονται με την επιφάνεια του.Οι συγκεκριμένες αλληλουχίες του DNA, που ονομάζονται ανιχνευτές, επιλέγονται με βάση τα γονίδια που επιθυμούν να μελετήσουν οι ερευνητές.Μια μικροσυστοιχία ολόκληρου του γονιδιώματος περιέχει αλληλουχίες από όλο το γονιδίωμα, ενώ μια εστιασμένη μικροσυστοιχία περιέχει DNA μόνο από ορισμένα γονίδια.Πρώτον, ένα δείγμα υγιούς ιστού και ασθενούς ιστού θα ληφθεί από το θέμα.Το mRNA και από τα δύο δείγματα θα απομονωθεί μέσω μιας σειράς χημικών τεχνικών.Κάθε δείγμα θα συνδυαστεί με διαφορετικό διάλυμα επισήμανσης που αποτελείται από υπομονάδες γνωστές ως νουκλεοτίδια, τροποποιημένα ώστε να περιλαμβάνουν φθορισμό, το οποίο στη συνέχεια θα δεσμεύεται στα μόρια mRNA για να δημιουργήσει φθορίζοντα συμπληρωματικό DNA (cDNA).Για παράδειγμα, το ασθενή δείγμα μπορεί να επισημανθεί με κόκκινο φθορισμό και το υγιές δείγμα με πράσινο φθορισμό.

Όταν κάθε δείγμα ξεπλυθεί πάνω σε μικροσυστοιχία γονιδιώματος, μερικά από τα cDNA από τα δείγματα υβριδοποιούνται ή δεσμό, με το DNA στο τσιπ.Αυτό προκαλεί διαφορετικά χρώματα και επίπεδα φθορισμού.Εάν ένα γονίδιο σε ένα δείγμα ήταν ιδιαίτερα δραστικό, για παράδειγμα, θα παρήγαγε πολλά mRNA, το οποίο θα εμφανιζόταν στο μικροσυστοιχίας ως έντονο φθορίζον χρώμα.Με τη συγχώνευση των δεδομένων οπτικών δειγμάτων χρησιμοποιώντας έναν σαρωτή, οι ερευνητές μπορούν να καθορίσουν εάν ένα συγκεκριμένο γονίδιο εκφράζεται περισσότερο στον ασθενή ιστό ή στον υγιή ιστό.

Στο παραπάνω παράδειγμα, μια πράσινη κουκκίδα θα έδειχνε ότι το γονίδιο εκφράστηκε περισσότερο στον υγιή ιστό, δεδομένου ότι η κυριαρχία του πράσινου φθορισμού δείχνει ότι τα υγιή mRNAs δείγματος ήταν πιο πολυάριθμα από τα ανθυγιεινά.Μια κόκκινη κουκκίδα δείχνει ότι το γονίδιο παράγει περισσότερα mRNAs στον ασθενή ιστό και ήταν πιο ενεργό υπό συνθήκες ασθένειας.Οι κίτρινες κουκίδες θα σήμαιναν ότι το γονίδιο εκφράζεται εξίσου τόσο σε υγιή όσο και σε άρρωστο ιστό.Οι ερευνητές μπορούν να χρησιμοποιήσουν αυτές τις πληροφορίες για να καθορίσουν ποια γονίδια είναι πιο δραστικά σε ένα ασθενή κύτταρο και πώς τέτοιες αλλαγές επηρεάζουν άλλα γονίδια στο κύτταρο.Οι μικροσυστοιχίες γονιδιώματος μπορούν να χρησιμοποιηθούν όχι μόνο για την έρευνα και τη διάγνωση ασθενειών όπως ο καρκίνος και οι καρδιακές παθήσεις, αλλά και ενδεχομένως να μάθουν πώς να τα αντιμετωπίζουν μέσω στοχοθετημένης θεραπείας.