В молекулярной биологии ампликон — это фрагмент ДНК или РНК , который является источником и/или продуктом событий амплификации или репликации . Он может быть сформирован искусственно, с использованием различных методов, включая полимеразные цепные реакции (ПЦР) или лигазные цепные реакции (ЛЦР), или естественным путем через дупликацию генов . В этом контексте амплификация относится к производству одной или нескольких копий генетического фрагмента или целевой последовательности, в частности ампликона. Поскольку он относится к продукту реакции амплификации, ампликон используется взаимозаменяемо с общепринятыми лабораторными терминами, такими как «продукт ПЦР».
Искусственное усиление используется в исследованиях , [1] судебной экспертизе , [2] и медицине [1] для целей, которые включают обнаружение и количественную оценку инфекционных агентов , [3] идентификацию человеческих останков, [4] и извлечение генотипов из человеческих волос. [2]
Естественная дупликация генов играет важную роль в эволюции . Она также участвует в нескольких формах рака человека, включая первичную медиастинальную В-клеточную лимфому и лимфому Ходжкина . [5] В этом контексте термин ампликон может относиться как к участку хромосомной ДНК, который был вырезан, амплифицирован и повторно вставлен в другое место генома , так и к фрагменту внехромосомной ДНК, известному как двойная минута , каждый из которых может состоять из одного или нескольких генов . Амплификация генов, кодируемых этими ампликонами, обычно увеличивает транскрипцию этих генов и, в конечном итоге, объем связанных белков . [6]
Ампликоны в целом представляют собой прямые повторы (голова к хвосту) или инвертированные повторы (голова к голове или хвост к хвосту) генетических последовательностей и могут иметь как линейную, так и кольцевую структуру. [7] Кольцевые ампликоны состоят из несовершенных инвертированных дупликаций, отожженных в кольцо [8] и, как полагают, возникают из линейных ампликонов-предшественников. [9]
При искусственной амплификации длина ампликона определяется целями эксперимента. [10]
Анализ ампликонов стал возможным благодаря развитию методов амплификации, таких как ПЦР , и все чаще благодаря более дешевым и высокопроизводительным технологиям секвенирования ДНК или секвенирования следующего поколения , таким как ионно-полупроводниковое секвенирование , обычно называемое брендом разработчика Ion Torrent. [11]
Технологии секвенирования ДНК, такие как секвенирование следующего поколения, сделали возможным изучение ампликонов в геномной биологии и генетике , включая исследования генетики рака , [12] филогенетические исследования и генетику человека . [13] Например, используя ген 16S рРНК , который является частью каждого бактериального и архейного генома и является высококонсервативным, бактерии могут быть таксономически классифицированы путем сравнения последовательности ампликона с известными последовательностями. Это работает аналогично в грибковом домене с геном 18S рРНК , а также с некодирующей областью ITS1 . [14]
Независимо от подхода, используемого для амплификации ампликонов, необходимо использовать определенную методику для количественной оценки амплифицированного продукта. [15] Как правило, эти методики включают этап захвата и этап обнаружения, хотя то, как эти этапы включены, зависит от конкретного анализа .
Примерами служат анализ Amplicor HIV-1 Monitor Assay ( RT-PCR ), который способен распознавать ВИЧ в плазме ; HIV-1 QT ( NASBA ), который используется для измерения вирусной нагрузки в плазме путем амплификации сегмента РНК ВИЧ; и транскрипционно-опосредованная амплификация , которая использует анализ защиты гибридизации для различения инфекций Chlamydia trachomatis . [15] В каждом подходе для оценки продукта амплификации, или ампликона, задействованы различные этапы обнаружения и захвата. При секвенировании ампликона большое количество различных ампликонов, полученных в результате амплификации обычного образца, объединяются и секвенируются. После классификации контроля качества различными методами подсчеты идентичных таксонов представляют их относительное обилие в образце.
ПЦР может использоваться для определения пола из образца ДНК человека. [16] Локусы вставки элемента Alu выбираются, амплифицируются и оцениваются с точки зрения размера фрагмента. Анализ пола использует AluSTXa для X -хромосомы , AluSTYa для Y-хромосомы или оба AluSTXa и AluSTYa, чтобы уменьшить вероятность ошибки до незначительного количества. Вставленная хромосома дает большой фрагмент, когда гомологичный регион амплифицируется. Самцы отличаются тем, что имеют два присутствующих ампликона ДНК, в то время как самки имеют только один ампликон. Набор, адаптированный для проведения метода, включает пару праймеров для амплификации локуса и, необязательно, реагенты для полимеразной цепной реакции. [17]
LCR может использоваться для диагностики туберкулеза . [18] Последовательность, содержащая белковый антиген B, нацелена на четыре олигонуклеотидных праймера — два для смысловой цепи и два для антисмысловой цепи . Праймеры связываются рядом друг с другом, образуя сегмент двухцепочечной ДНК, который после разделения может служить мишенью для будущих раундов репликации. В этом случае продукт может быть обнаружен с помощью иммуноферментного анализа микрочастиц (MEIA) .
{{cite journal}}: CS1 maint: DOI неактивен по состоянию на ноябрь 2024 г. ( ссылка )«Что такое ампликон? Смотрите примеры различных применений». Видео на YouTube . 13 ноября 2013 г.