MLPA i tehnike prenosa (blot)
Prethodna stranica je pokrila kako se sekvenca DNK čita ili umnožava. Ova stranica pokriva drugačiji pristup - kako se ciljano traži POZNATA promjena (delecija, duplikacija, specifičan protein) preko tehnika prenosa na membranu, plus MLPA kao noviji, brži pandan tim starijim metodama.
MLPA - ciljano brojanje kopija. Multiplex ligation-dependent probe amplification (MLPA) koristi parove proba dizajniranih da hibridizuju jedna pored druge na tačno određenom regionu DNK; nakon hibridizacije, probe se ligiraju (spoje) i amplifikuju PCR-om preko zajedničkih prajmera. Dužina i količina nastalog produkta odražavaju broj kopija ciljanog regiona u uzorku - detektuje se kapilarnom elektroforezom, istom tehnologijom koja se koristi i za automatizovano Sanger sekvenciranje na prethodnoj stranici. MLPA popunjava prostor između FISH-a/citogenetske analize (uključujući mikroniz/CMA, genom-širok, ali gleda krupnije promjene, već obrađen na stranici o molekularnoj citogenetici) i finijih tehnika koje vide pojedinačne nukleotide poput sekvenciranja - posebno je koristan za otkrivanje kompletnih ili pojedinačnih/više-egzonskih delecija i duplikacija. Klinički primjeri: otkrivanje delecija/duplikacija u genima predispozicije za nasljedni rak (BRCA1, BRCA2, MLH1, MSH2 - isti geni već predstavljeni na stranici o nasljednim kancer sindromima), kod Duchenne mišićne distrofije (gdje PCR sam po sebi detektuje do 98% mutacija, a MLPA otkriva delecije/duplikacije dystrophin gena koje PCR gen-po-gen pristup ne hvata), i kod Charcot-Marie-Tooth bolesti tip 1A, gdje se MLPA koristi za potvrdu duplikacije PMP22 gena (1,5 megabaza na hromozomu 17, efektivno trizomija tog gena). Glavno ograničenje: MLPA detektuje SAMO promjene za koje su probe unaprijed dizajnirane - inverzije i translokacije ostaju nevidljive, a pojedinačan nalaz delecije jednog egzona se po pravilu potvrđuje drugom, nezavisnom metodom (multipleks PCR ili sekvenciranje) prije konačnog izvještaja, zbog rizika lažnog rezultata.
Southern blot - prva "blot" tehnika. Naziv nosi po britanskom biologu Edvinu Sadernu, koji ju je prvi objavio 1975. Princip: uzorak DNK se razgradi restrikcionim enzimima (koji sijeku DNK na kratkim, prepoznatljivim sekvencama), nastali fragmenti se razdvoje gel elektroforezom po veličini, prenesu ("blot") na membranu, pa se hibridizuju sa obilježenom probom koja otkriva prisustvo i veličinu tražene sekvence. Iako je danas u velikoj mjeri istisnut bržim PCR-baziranim metodama, Southern blot zadržava nišnu ulogu tamo gdje PCR sam po sebi ne daje potpun odgovor - kod Fragilnog X sindroma (FXS), rane PCR tehnike su bile manje osjetljive na veće premutacije i nisu uspijevale amplifikovati pune mutacije CGG ponavljanja; iako su moderne PCR tehnike to uglavnom prevazišle, Southern blot za sada i dalje ostaje standardni način da se u jednom testu istovremeno dobiju SVE veličine alela (uključujući najveće pune mutacije) I status metilacije FMR1 promotora - podatak koji obično PCR-brojanje ponavljanja ne pruža, iako novije PCR-metilacione metode postepeno smanjuju tu potrebu.
Western blot - ime po kompasu, ne po prezimenu. Nakon što je Southern blot postao standard za DNK, tehnika za RNK dobila je ime Northern blot (1977), a tehnika za PROTEINE Western blot (1981, Burnette) - "sjeverni" i "zapadni" su smišljena igra riječi na Sadernovo prezime, ne stvarni geografski pravci ili nešto treće. Western blot razdvaja proteine po molekulskoj masi gel elektroforezom, prenosi ih na membranu, pa ih detektuje specifičnim antitijelima - princip je isti "razdvoji, prenesi, detektuj obilježenom probom" kao kod Southern blota, samo je "proba" antitijelo umjesto komplementarne DNK sekvence, a cilj je protein umjesto nukleinske kiseline. U genetskoj dijagnostici, Western blot otkriva POSLJEDICU mutacije na nivou proteina, ne samu DNK promjenu - kod Duchenne mišićne distrofije, na primjer, "dystrophin immunoblotting" mjeri količinu distrofin proteina u uzorku mišića (pacijenti sa DMD imaju manje od 5% normalne količine) i time pomaže da se predvidi težina bolesti, dopunjujući DNK nalaz dobijen PCR-om ili MLPA-om iznad.
RFLP - istorijski prethodnik, danas uglavnom zastarjeo. Restriction fragment length polymorphism (RFLP) je bila prva DNK profilna tehnika dovoljno jeftina za širu primjenu - u suštini, primjena Southern blot procedure na PRIRODNE varijacije u restrikcionim mjestima: ako mutacija ili polimorfizam uništi ili stvori mjesto koje restrikcioni enzim prepoznaje, dužina nastalih fragmenata se mijenja, i ta razlika se vidi na Southern blotu. RFLP je bio važan rani alat za mapiranje genoma, lokalizaciju gena bolesti i testiranje očinstva, prije nego što su jeftinije tehnologije sekvenciranja i mapiranje SNP-ova (Projekat ljudskog genoma) učinile veći dio te uloge suvišnim. Danas je RFLP analiza uglavnom zastarjela: analiza VNTR alela, nekad srž RFLP metode, danas se po pravilu radi PCR metodama, a i forenzički DNK profil koristi PCR-bazirane STR tehnike, ne klasičnu RFLP - dobar primjer kako je čitava porodica starijih, sporijih blot tehnika djelomično ustupila mjesto bržim, PCR-baziranim pristupima sa prethodne stranice, zadržavajući samo uske niše (Southern blot kod Fragilnog X, Western blot za proteinsku potvrdu) gdje daje nešto što PCR sam po sebi ne pruža.
Klinička korelacija
Duchenne mišićna distrofija je dobar primjer gdje se sve tri porodice tehnika sa ove dvije stranice prirodno nadovezuju: PCR prvo detektuje većinu (do 98%) mutacija dystrophin gena, MLPA dodatno otkriva delecije/duplikacije koje PCR gen-po-gen pristup može promašiti, a dystrophin immunoblotting (Western blot) na kraju mjeri stvarnu količinu proteina u mišićnom tkivu i time predviđa težinu kliničke slike - tri nivoa dokaza (DNK sekvenca, broj kopija regiona, količina proteina) koja se međusobno dopunjuju, ne zamjenjuju.
Česta zabuna
Nazivi Southern, Northern i Western blot zvuče kao da opisuju geografsko porijeklo ili neku tehničku razliku u postupku - u stvarnosti, samo je "Southern" pravo prezime (Edvin Sadern, izumitelj tehnike za DNK); "Northern" (RNK) i "Western" (protein) su naknadno smišljena igra riječi na kompasne pravce, bez ikakve stvarne geografske ili istorijske veze. Sve tri tehnike dijele isti osnovni princip (razdvoji elektroforezom, prenesi na membranu, detektuj obilježenom probom) - razlika je isključivo u tome šta se razdvaja i detektuje: DNK (Southern), RNK (Northern) ili protein (Western).
Izvori
- StatPearls (NCBI Bookshelf): "Molecular Genetics Testing" - MLPA princip, primjena i ograničenja; "Western Blot: Principles, Procedures, and Clinical Applications" - Western blot princip i istorijat imena; "Duchenne Muscular Dystrophy" - MLPA i Western blot (dystrophin immunoblotting) klinička primjena; "Charcot-Marie-Tooth Disease" - MLPA i PMP22
- GeneReviews (NCBI Bookshelf): "FMR1 Disorders" - Southern blot uloga kod Fragilnog X sindroma naspram PCR-a
- Wikipedia: "Southern blot" - istorijat i princip; "Restriction fragment length polymorphism" - princip, istorijska uloga, razlozi zastarijevanja
