DNA분할

DNA fragmentation

DNA 조각은 DNA 가닥이 조각으로 분리되거나 분해되는 것입니다.이는 실험실 직원이나 세포에 의해 의도적으로 수행되거나 자발적으로 발생할 수 있습니다.자발적이거나 우발적인 DNA 조각은 세포에 점차 축적되는 조각이다.Comet 검사 또는 TUNEL 검사를 통해 측정할 수 있습니다.

정자 운동성 결함이 있는 남성들은 종종 높은 수준의 정자 DNA [1]분열을 가지고 있다.정자 세포의 DNA 조각의 정도는 시험관내[2] 수정(IVF)과 그 확장 세포내[3] 정자 주입(ICSI)의 결과를 예측할 수 있다.정자 염색질 분산 검사(SCD)와 TUNEL 검사는 모두 정자 DNA [4][5]손상 검출에 효과적이다.밝은 영역 현미경 검사를 사용하면 SCD 테스트가 TUNEL [5]검사보다 더 민감한 것으로 보입니다.

주요 측정 단위는 DNA 조각 지수(DFI)[3]입니다.20% 이상의 DFI는 ICSI 이후의 [3]성공률을 크게 낮춥니다.

DNA 조각화는 윌리엄슨이 1970년 1차 신생아 간 배양에서 세포사망 중에 발생하는 이산 올리고머 조각들을 관찰했을 때 처음 기록되었다.그는 배양 후 쥐의 간세포에서 분리된 세포질 DNA를 분자량이 135kDa의 배수인 DNA 조각으로 특징짓는다고 설명했다.이 발견은 이 DNA 조각들이 핵 [6]DNA의 특정 분해 산물이라는 가설과 일치했다.

의도적

DNA 조각화는 종종 DNA 염기서열을 위해 라이브러리 구축 또는 하위 복제 전에 필요합니다.DNA의 기계적 파괴와 관련된 다양한 방법들이 실험실에 있는 사람들에 의해 DNA를 조각화시키는 데 사용되어 왔다.이러한 방법에는 초음파 처리, 니들 전단, 분무화, 포인트 싱크 전단 및 압력 [7]셀 통과가 포함됩니다.

  • 제한 다이제스트는 실험실에서 의도적으로 DNA 가닥을 파괴하는 것이다.이것은 DNA를 더 작은 가닥으로 잘라 개인 간 또는 유전자 복제를 위해 사용되는 [8]효소 기반의 치료법이다.이 방법은 두 가닥의 동시 절단 또는 dsDNA의 각 가닥에 대한 칼집을 발생시켜 dsDNA [9]절단을 생성함으로써 DNA를 조각화합니다.
  • DNA 라이브러리에 전달되는 고주파 음향 에너지파의 전달을 위한 음향 전단.변환기는 파동이 [9]관심의 대상으로 수렴되도록 사발 모양을 하고 있습니다.
  • 분무는 DNA를 분무기의 작은 구멍으로 밀어 넣어 미세한 미스트를 형성합니다.조각 크기는 분무기를 통해 DNA를 밀어내는 데 사용되는 가스의 압력, DNA 용액이 구멍을 통과하는 속도, 용액의 점도 및 [9][10]온도에 의해 결정됩니다.
  • 유체역학적 전단(hydroadynamic shearing)의 일종인 sonation은 짧은 음파 처리 기간에 노출됨으로써 DNA를 음향 캐비테이션(cavation)과 유체역학적 전단(hydroadynamic shearing)에 노출시키고, 일반적으로 700bp fragment를DNA 플래그멘테이션에서는 일반적으로 프로브 타입의 [11]소닉레이터를 사용하여 버스트사이클로 음파를 적용합니다.
  • 유체역학적 전단법의 일종인 포인트싱크 전단법은 주사기 펌프를 사용하여 DNA 라이브러리를 작고 갑작스러운 수축으로 밀어 유체역학적 전단력을 생성합니다.파편 길이의 약 90%는 2배 범위에 [9]속합니다.
  • 바늘 전단술은 작은 게이지 [9]바늘을 통해 DNA 라이브러리를 통과시킴으로써 전단력을 발생시킨다.DNA는 물리적으로 미세한 조각으로 찢기 위해 게이지 바늘을 여러 번 통과합니다.
  • 프랑스의 압력 셀은 높은 전단력을 [9]만들기 위해 좁은 밸브를 고압으로 통과시켜 DNA를 통과시킵니다.프렌치 프레스를 사용하면 피스톤 압력을 조정하여 전단력을 신중하게 조정할 수 있습니다.Press는 최대 전단력의 지점을 단일 통과하여 다른 교란 방법에서와 같이 반복적인 전단 때문에 섬세한 생물학적 구조의 손상을 제한한다.
  • 트랜스포좀 매개 파편화(태그먼테이션)에서 트랜스포좀은 나중에 절단된 DNA를 사용하여 제조되며, 전치 이벤트가 (삽입 대신) 어댑터와 함께 파편화된 DNA를 낳는다.트랜스포좀과 DNA의 상대적인 농도는 적절해야 한다.

자발적

아포토시스 DNA 조각화는 세포들이 아포토시스(프로그램된 세포사망)에서 수행하는 자연 조각이다.DNA 조각은 아포토시스의 생화학적 특징이다.죽어가는 세포에서 DNA는 염색질을 약 180-bp 올리고머의 배수인 핵염색체단위로 파쇄하는 엔도핵산가수분해효소에 의해 분해되며, [12]아가로스겔 상에서 실행될 때 DNA 사다리로 나타난다.아포토시스 DNA 조각화에 관여하는 효소는 카스파아제 활성 DNase이다.CAD는 보통 다른 단백질인 Caspase Activated DNase 억제제(ICAD)에 의해 억제된다.아포토시스 중에 아포토시스 이펙터 카스파아제인 카스파아제3이 ICAD를 절단하여 CAD를 [13]활성화시킨다.

A DNA double strand wrapped around a core of histone proteins
DNA(회색)로 구성된 뉴클레오솜으로 히스토네트레이머(색깔)를 감싸고 있습니다.아포토시스 DNA 단편화에서 DNA는 히스톤을 감싸지 않은 DNA의 일부인 핵간 결합체 영역에서 절단된다.

CAD는 염색질에서 약 180-bp 간격으로 발생하는 단백질을 포함한 구조인 뉴클레오솜 사이의 핵간 결합체 부위에서 DNA를 절단한다.이것은 DNA가 보통 뉴클레오솜의 핵심 단백질인 히스톤에 단단히 싸여 있기 때문입니다.링커 사이트는 DNA 가닥 중 CAD에 노출되어 액세스 가능한 유일한 부분입니다.

사용하다

DNA 조각화는 법의학, 특히 DNA 프로파일링에서 중요한 역할을 한다.

  • RFLP(Restriction Fragment Length Polymorphism)는 제한 엔도핵산가수분해효소(Endonuclease)를 사용하여 DNA 샘플을 소화함으로써 발생하는 DNA 조각의 가변 길이를 분석하는 기술입니다.제한 엔도핵산가수분해효소는 제한 엔도핵산가수분해효소 인식 부위로 알려진 특정 배열 패턴에서 DNA를 절단한다.DNA 샘플에서 특정 인식 부위의 유무는 다양한 길이의 DNA 단편을 생성하며, 이들은 겔 전기영동을 사용하여 분리된다.그런 다음 그들은 [14]샘플의 상보적인 DNA 배열에 결합하는 DNA 프로브와 교배된다.
  • 중합효소 연쇄반응(PCR) 분석에서는 생물학적 샘플로부터 수백만 개의 DNA가 정확하게 복사된다.그것은 DNA 가닥의 특정 영역(DNA 표적)을 증폭시키는 데 사용되었다.대부분의 PCR 방법은 일반적으로 0.1~10킬로 염기쌍(kb)의 DNA 단편을 증폭하지만 일부 기술은 최대 [14]40kb 크기의 단편을 증폭할 수 있습니다.PCR은 또한 DNA 가닥을 분리하기 위해 열을 사용한다.
  • 1~20개의 뉴클레오솜 크기의 아포토시스 동안 단편화된 DNA는 변성 고정 에탄올에 고정된 세포에서 선택적으로 분리될 수 있다.

레퍼런스

  1. ^ Belloc S, Benkhalifa M, Cohen-Bacrie M, Dalleac A, Chahine H, Amar E, Zini A (2014). "Which isolated sperm abnormality is most related to sperm DNA damage in men presenting for infertility evaluation". J. Assist. Reprod. Genet. 31 (5): 527–32. doi:10.1007/s10815-014-0194-3. PMC 4016368. PMID 24566945.
  2. ^ Simon L, Brunborg G, Stevenson M, Lutton D, McManus J, Lewis SE (May 2010). "Clinical significance of sperm DNA damage in assisted reproduction outcome". Hum Reprod. 25 (7): 1594–1608. doi:10.1093/humrep/deq103. PMID 20447937.
  3. ^ a b c Speyer BE, Pizzey AR, Ranieri M, Joshi R, Delhanty JD, Serhal P (May 2010). "Fall in implantation rates following ICSI with sperm with high DNA fragmentation". Hum Reprod. 25 (7): 1609–1618. doi:10.1093/humrep/deq116. PMID 20495207.
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  6. ^ Williamson, Robert (1970). "Properties of rapidly labelled deoxyribonucleic acid fragments isolated from the cytoplasm of primary cultures of embryonic mouse liver cells". Journal of Molecular Biology. 51 (1): 157–168. doi:10.1016/0022-2836(70)90277-9. PMID 5481278.
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  13. ^ Enari, Masato; Sakahira, Hideki; Yokoyama, Hideki; Okawa, Katsuya; Iwamatsu, Akihiro; Nagata Shigekazu (January 1998). "A caspase-activated DNase that degrades DNA during apoptosis, and its inhibitor ICAD". Nature. 391 (6662): 43–50. Bibcode:1998Natur.391...43E. doi:10.1038/34112. PMID 9422506. S2CID 4407426. Retrieved 8 April 2013.
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