Аналіз експресії геному

Проаналізувати повну програму транскрипції організму чи клітин певного типу за певних фізіологічних умов або у процесі розвитку, а також вирішувати інші завдання, пов’язані з вивченням функціонування цілого геному, дозволяють методи, що базуються на використанні так званих ДНК-мікроареїв (DNA-microarrays) або ДНК-чіпів (DNA-microchips).

Фрагмент ДНК довжиною до 1 тис. пар основ, для якого відомо його розташування в геномі, ампліфікується, і одноланцюгові продукти ампліфікації пришивають до невеликої зони на поверхні предметного скла мікроскопа. Скло розміром 2 × 2 см – ДНК-мікроарей – покрито сіткою ~6 тис. таких мікроплям, кожна з яких містить ДНК певної геномної ділянки. На поверхні ДНК-чіпів синтезуються короткі (до 20 нуклеотидів) олігонуклеотиди: кілька олігонуклеотидів, які походять із однієї ділянки геному, синтезуються поряд.

Таким чином, невелика зона містить ДНК, комплементарну індивідуальній геномній ділянці.

Одну з типових схем використання мікроарея зображено на рис. 14. Сумарна мРНК, отримана з клітин певного типу, використовується як матриця в реакції зворотної транскрипції. Поряд зі звичайними, до реакційної суміші додається флуоресцентний аналог одного з NTP.

Рис. 14. Аналіз сумарної мРНК за допомогою ДНК-мікроарея.

У результаті отримують препарат флуоресцентно міченої кДНК. Після гібридизації з цією кДНК мікроарей аналізують за допомогою флуоресцентного мікроскопа: наявність флуоресцентної плями свідчить про активність певного гена, інтенсивність флуоресценції – про рівень цієї активності.

Експерименти такого типу дозволяють з’ясувати зміни загальної програми експресії генів при змінах зовнішніх умов, активність різних генів у різних тканинах багатоклітинного організму, зміни активності груп генів у процесі диференціювання клітин. Техніка ДНК-мікроареїв широко використовується також у дослідженнях ДНК-білкових взаємодій.