Dau van tay ADN

Việc sử dụng các mô hình VNTR hiếm gặp hay kết hợp nhiều mô hình VNTR để tạo ra một mô hình VNTR cần thiết sẽ làm tăng độ tin cậy trong việc kết luận hai mẫu ADN phù hợp thực sự (tức là [r]

Dấu vân tay ADN ADN

ADN (Deoxyribonucleic acid) chất hố học góp phần tạo nên nhiễm sắc thể Một phần định nhiễm sắc thể quy định cho tính trạng gọi gen Về mặt cấu trúc ADN chuỗi xoắn kép bao gồm hai sợi đơn xoắn quanh Mỗi sợi chứa trình tự base (cịn gọi nucleotide) Có bốn loại base Adenin, Guanin, Cytosine Thymin

Hai sợi ADN liên kết với qua base Mỗi base với base định khác: Adenin (A) liên kết với Thymine (T) Guanin (G) liên kết với Cytosine (C) Giả sử có sợi đơn sau: A-A-C-T-G-A-T-A-G-G-T-C-T-A-G Sợi liên kết với có trình tự:

T-T-G-A-C-T-A-T-C-C-A-G-A-T-C Sợi kép ADN là: T-T-G-A-C-T-A-T-C-C-A-G-A-T-C

A-A-C-T-G-A-T-A-G-G-T-C-T-A-G

Trình tự ADN đọc theo chiều cố định, từ phía đầu (gọi đầu 5’) tới phía cuối (gọi đầu 3’) Trong chuỗi kép hai sợi đơn có chiều ngược

5'T-T-G-A-C-T-A-T-C-C-A-G-A-T-C3'

3'A-A-C-T-G-A-T-A-G-G-T-C-T-A-G5'

2 ADN Fingerprinting gì?

ADN tất sinh vật giống Sự khác nhấtgiữa cá thể lồi trình tự cặp base Có hàng tỉ cặp base ADN cá nhân, trình tự base người khác

Mọi cá thể nhận dạng dựa trình tự cặp base họ Tuy nhiên, có hàng tỷ cặp base nên cơng việc vơ khó khăn Thay vào nhà khoa học sử dụng phương pháp ngắn hơn, đơn giản nhiều dựa vào mơ hình lặp lại ADN

Các mơ hình lặp lại khơng biểu diễn “dấu vân tay” cá thể chúng khẳng định liệu hai mẫu ADN từ người, từ hai người có liên quan huyết thống hay từ hai người khơng có quan hệ Các nhà khoa học sử dụng số lượng nhỏ trình tự ADN có sựbiến đổi cá thể để phân tích khả liên hệ có

3 ADN Fingerprinting tiến hành ? 3.1 Southern Blot

Southern Blot phương pháp phân tích mơ hình di truyền ADN cá nhân Các bước thực Southern Blot bao gồm:

3.1.1 Tách chiết ADN cần làm rõ từ mẫu mô, máu, huyết Công việc tiến hành theo phương pháp hố học theo biện pháp sử dụng máy móc

3.1.2 Cắt ADN thành đoạn nhỏ với kích thước khác cách sử dụng một hay nhiều Enzymgiới hạn

gian di chuyển quãng đường xa so với đoạn lớn Như vật điện di đồ người ta phân tách trình tự ADN theo kích thước

3.1.4 Biến tính ADN làm cho phân tử ADN từ dạng mạch kép trở thành dạng mạch đơn Q trình thực nhiệt độ hoá chất 3.1.5 Thấm ADN (Blotting the ADN) Bản gel, có ADN phân tách theo kích thước, áp vào màng nitrocellulose nén chặt cho ADN dính lên màng Lúc ADN sẵn sàng để phân tích

Để phân tích Southern Blot người ta sử dụng mồi đánh dấu phóng xạ phản ứng lai với ADN nghi vấn Sau mẫu dò lai với ADN mạch đơn màng nitrocellulose người ta chiếu tia X có vùng có mẫu dị bám vào hiển thị phim Điều giúp nhà nghiên cứu nhận diện mơ hình di truyền cá nhân

3.2 Tạo mẫu dị phóng xạ

3.2.1 Dùng enzym ADN polymerase để tổng hợp mẫu dị phóng xạ Đầu tiên cho ADN dùng để làm mẫu dò vào ống

3.2.2 Tạo "vết khía", hay nói cách khác chỗ đứt dọc theo chiều dài của ADN cần tạo mẫu dò Tiếp theo bổ xung nucleotide tự có nucleotide, chẳng hạn nucleotide C, đánh dấu phóng xạ

3.2.3 Cho ADN polymerase vào ống chúng bám vào vết cắt 3.2.4 ADN polymerase bắt đầu sửa chữa ADN theo chiều 5' - 3' Enzym phá huỷ liên kết phía trước (hoạt tính exonuclease 5' - 3') thay nucleotide (hoạt tính ADN polymerase) Khi nucleotide C đánh dấu phóng xạ liên kết với nucleotide G Kết ADN ban đầu trở thành ADN đánh dấu phóng xạ

3.2.5 ADN sau nhiệt độ làm biến tính sợi kép thành hai sợi đơn. Trong hai sợi đơn có sợi đánh dấu phóng xạ cịn sợi khơng Sợi đánh dấu phóng xạ lúc gọi mẫu dò sẵn sàng cho công việc

3.3 Phản ứng lai phân tử

3.3.1 Lai phân tử trình kết hợp lại hai mạch đơn ADN Cơ sở việc lai phân tử mối liên kết hydro base hai mạch Giữa base A base T hình thành hai liên kết hydro cịn G C hình thành ba liên kết 3.3.2 Để tiến hành phản ứng lai phân tử trước hết ADN mạch kép phải biến tính Đó q trình liên kết hydro mạch ADN kép ban đầu bị phá vỡ giải phóng hai mạch đơn với tồn base sẵn sàng tiếp nhận liên kết hydro

3.3.3 Khi ADN biến tính, mẫu dò mà chất đoạn ADN sợi đơn đánh dấu phóng xạ sử dụng để xem liệu đoạn ADN có chứa trình tự bổ xung với trình tự mẫu dị hay khơng ADN mẫu dò trộn với túi nhựa dung dịch muối phù hợp Túi nhựa lắc máy lắc để tạo điều kiện tốt cho trình tự chuyển động gặp Khi mẫu dị tìm trình tự phù hợp chúng liên kết với trình tự

3.3.4 Sự tương hợp mẫu dò ADN thực tế khơng thiết phải hồn tồn xác Các trình tự mẫu dò độ sai khác định bám vào ADN cho dù tương hợp không cao Lẽ dĩ nhiên, độ tương hợp thấp có mối liên kết hydro mẫu dị ADN mạch đơn Người ta tính tốn khả mẫu dị có độ tương hợp thấp bám vào ADN cách thay đổi nhiệt độ phản ứng lai hay thay đổi lượng muối dung dịch đệm

Tất sợi ADN có đoạn chứa thơng tin di truyền sinh vật gọi exon đoạn dường không chứa thông tin di truyền gọi intron Mặc dù intron vơ dụng chúng có chứa trình tự base lặp lại Những trình tự này, gọi Các trình tự lặp lại đa dạng số lượng (VNTRs), xuất chỗ với kích thước khoảng từ 20 đến 100 cặp base

Mỗi người có số lượng VNTR Để xác định dạng VNTR đặc trưng cá thể người ta tiến hành phản ứng Southern Blot, sau sản phẩm từ Southern Blot đem lai với mẫu dò phản ứng lai phân tử Mẫu dò sử dụng phiên đánh dấu phóng xạ trình tự lặp lại (VNTR) nghi vấn Mơ hình di truyền có sau q trình thường gọi Ỏ Dấu vân tay ADN Õ

Mỗi mơ hình VNTR cá thể xác định lại bắt nguồn từ thông tin di truyền nhận từ bố mẹ cá thể Có thể bố, mẹ kết hợp từ hai nguồn trường hợp cá thể khơng nhận VNTR bố mẹ Hình minh họa mơ hình VNTR gia đình Các băng mầu xanh người mẹ băng mầu vàng người bố Mẫu D1 gái hai vợ chồng, mẫu D2 bà Nguyễn người chồng cũ, mẫu S1 trai hai vợ chồng mẫu S2 nuôi họ Ta thấy mẫu D1 S1 nhận băng xanh vàng với kích thước tương ứng với số băng bố mẹ, mẫu D2 có băng mầu xanh người mẹ cịn mẫu S2 khơng có băng

Do mơ hình VNTR di truyền nên mơ hình người nhiều mang tính Càng nhiều mẫu dò sử dụng để phân tích phản ứng lai phân tử mơ hình VNTR (dấu vân tay ADN) có tính riêng biệt cá nhân hoá

5 Các ứng dụng ADN Fingerprinting 5.1 Xác định mối quan hệ huyết thống

Bởi người thừa hưởng mơ hình VNTR từ bố mẹ nên VNTR sử dụng để xem xét mối quan hệ huyết thống Các mơ hình đủ đặc hiệu để tái xây dựng VNTR bố mẹ biết mơ hình VNTR Dĩ nhiên có nhiều “Dấu vân tay ADN” thuận lợi việc xây dựng VNTR bố mẹ mức độ tin cậy mơ hình VNTR xây dựng cao Việc phân tích mơ hình VNTR bố mẹ – áp dụng thực tế để giải trường hợp xác định huyết thống thông thường trường hợp phức tạp xác định quốc tịch, rơi

5.2 Nhận dạng tội phạm khoa học hình

ADN thu từ tế bào máu, tóc, da hay chứng di truyền khác mà tội phạm bỏ lại trường đem so sánh với mẫu VNTR từ ADN người bị tình nghi, từ xác định người phạm tội hay vơ can Các mơ hình VNTR hữu ích việc xác định thân phận nạn nhân trường hợp giết người, từ ADN chứng tìm thấy từ thể nạn nhân

5.3 Xác định đặc trưng cá thể

tay có nhiều ưu điểm thực tế việc dùng chúng để xác định cá thể lựa chọn hợp lý

6 Những vấn đề thường gặp

Cũng giống nhiều vấn đề khác giới khoa học, khía cạnh ADN Fingerprinting khơng bảo đảm 100% Thuật ngữ ADN Fingerprinting (Dấu vân tay ADN) xét theo nghĩa ngơn ngữ khơng xác Nếu dùng thuật ngữ tức giống dấu vân tay mơ hình VNTR cá thể phải cá thể Thực tất mà mơ hình VNTR đưa khả cá thể nghi vấn có cá thể (một đứa trẻ, dấu vết tội phạm ) cung cấp mơ hình VNTR hay khơng

6.1 Độ tin cậy

Khả dấu vân tay ADN thuộc cá thể xác định đặc biệt cần độ xác cao trường hợp tội phạm, lĩnh vực mà sai sót nhỏ huỷ hoại đời người Việc sử dụng mơ hình VNTR gặp hay kết hợp nhiều mơ hình VNTR để tạo mơ hình VNTR cần thiết làm tăng độ tin cậy việc kết luận hai mẫu ADN phù hợp thực (tức loại bỏ nhiều trường hợp hai mẫu ADN giống thực chúng khơng phải người) hay có mối liên quan (trong trường hợp xác định huyết thống)

6.2 Di truyền học quần thể

Bởi VNTR kết kế thừa di truyền nên chúng không phân bố chéo qua tất quần thể người MộtVNTR định khơng thể có xác suất xuất ổn định mà thay đổi phụ thuộc vào tảng di truyền cá thể Sự khác xác suất xuất VNTR định tỏ đặc biệt rõ ràng chủng tộc Một vài VNTR xuất thường xuyên chủng người Tây Ban Nha lại xuất chủng người Cáp ca hay chủng người Phi-Mỹ Hiện người ta chưa biết đủ tần số phân bố VNTR dân tộc để khẳng định cách xác nét riêng biệt chúng Thành phần di truyền hỗn tạp số lượng lớn cá thể lai tạo câu hỏi hoàn toàn Các thí nghiệm xa lĩnh vực di truyền học quần thể bị cản trở nhiều tranh cãi, bút chiến xung quanh ý kiến việc nhận dạng cá thể dựa vào bất thường di truyền

6.3 Những khó khăn ký thuật

Xác suất xảy sai sót q trình lai phân tử bắt cặp với mẫu dò cần phải làm sáng tỏ Lẽ dĩ nhiên sai sót khơng chấp nhận Tất người cho người vô tội bị tống vào tù, tên tội phạm không phép nhởn nhơ đường phố hay người mẹ phải quyền nuôi nấng đứa Tất điều lại phụ thuộc vào người kỹ thuật viên Nếu tiến hành thí nghiệm cách cẩn thận việc tốt đẹp ngược lại Giả sử có lượng ADN mẫu nhỏ người kỹ thuật viên phải làm thật thận trọng, hay thí nghiệm có phản ứng nhân gen gen nhân lên gen từ tế bào da người làm thí nghiệm rơi vào kết qủa hoàn toàn sai Cho đến tiêu chuẩn để khẳng định trùng hợp dấu vân tay ADN, dùng phịng thí nghiệm để làm giảm sai sót, chưa soạn thảo nghiêm ngặt tồn thể Chính điều nên dấu vân tay ADN nhiều bị xã hội phản đối

http://protist.biology.washington.edu/fingerprint/ADNintro.html

Tác giả: Kate Brinton Kim-An Lieberman