現代基因定位技術簡介

于偉東

(內蒙古赤峰市元寶山區平煤高級中學 024076)

基因定位(gene mapping)是指利用一定的方法將一個基因確定到染色體上的實際位置。基因定位與基因組作圖、基因克隆的關系十分密切。將基因定位在染色體的某一位置上之后，其本身就可作為基因組作圖時的一個界標。

同時，當在基因組圖譜上確定某一基因所在的位置后，就可以按圖來分離克隆基因。因此，基因定位是基因組研究的一個重要組成部分。

1 體細胞雜交定位

離體培養的親緣關系較遠的動物體細胞相互融合后，雜種細胞往往會排除一種親本細胞的染色體。例如，人和小鼠的體細胞在細胞質和細胞核均合二為一后，這種雜種細胞每分裂一次，就排除人的一些染色體。經過若干次分裂后，雜種細胞在丟失了人的一部分染色體后達到相對穩定的狀態。這時雜種細胞包含了小鼠的全套染色體和人的一條或幾條染色體。當一些雜種細胞所含的人的染色體，加在一起涵蓋了人的全部染色體，即22條常染色體以及X和Y染色體時，這些雜種細胞就構成了整套雜種細胞系，可用于人的基因定位。

例如，利用染色體缺失進行定位。此法無需從患者體內獲得染色體異常的相關細胞，而是用人工方法在體外造成雜種細胞內特定染色體的不同位置發生斷裂，形成各種類型的末端缺失，獲得一套特定染色體缺失的雜種細胞。然后，通過檢測缺失雜種細胞內基因產物的存在與否進而對許多基因進行區域定位。1986年，復旦大學遺傳研究所利用該法，將編碼乙醇脫氫酶基因首先定位在染色體的相應位置上。

2 原位雜交定位

原位雜交定位是分子水平和染色體水平相結合的基因定位方法。將待定位基因的特定DNA序列、該基因轉錄產生的RNA分子或RNA分子經反轉錄產生的cDNA作為探針，在標記放射性同位素或非放射性的化學物質后，與變性的染色體DNA分子雜交，該探針就會同染色體DNA中與其互補的核苷酸序列結合成為雙鏈。

通過放射自顯影技術或顯色技術，可顯示標記過的探針在染色體上的相應位置，從而達到基因定位的目的。

3 輻射雜種細胞基因定位

這是雜種細胞基因定位法的發展，其基本原理是：人-鼠雜種細胞中的人染色體是經射線處理后殘留下來的帶有著絲粒的染色體片段，不同的雜種細胞帶有人的不同染色體的不同長度的片段。在進行基因定位時，如果待測基因出現在殘留的某個長片段上，而在比該長片段更短一些的片段上卻消失不見了，就可把該基因定位在長片段變成短片段時所丟失的那個區域內，這樣的基因定位更為精細。為此，需要建立一系列含有不同長度的人的各條染色體的雜種細胞。目前常用的方法是：先利用PCR技術來確定哪條染色體或哪條染色體片段的DNA中，含有待定位的基因，然后用電腦軟件分析數據，將待測基因定位在染色體的某一位置上。

4 克隆基因定位法

采用已克隆基因的cDNA探針與保留在雜種細胞內的人染色體DNA按順序進行分子雜交，以此來確定克隆基因所在的染色體。

例如，要定位人體白蛋白基因，需要應用人體白蛋白基因cDNA作為探針，分別與經過HindⅢ酶切后的人體細胞和中國倉鼠卵巢細胞(CHO)雜交。雜交后的人體細胞DNA顯示6.8 kb帶型，CHO細胞的DNA顯示3.5 kb帶型。進一步在含有人體4號染色體的人-CHO雜種細胞中，用HindⅢ酶切后，再與白蛋白基因的cDNA探針雜交，如果出現6.8 kb和3.5 kb帶型者，為陽性雜種細胞；而不含有人體第4號染色體的雜種細胞中只顯示3.5 kb帶型，為陰性細胞。由于人體白蛋白基因的cDNA探針的特異性，HindⅢ雜交帶只出現在含有人體4號染色體的雜種細胞中，所以將此基因定位在4號染色體上。