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  在1984年,Noumi等人在研究大腸桿菌正常與突變F1-ATPase基因的研究中發現,F1-ATPase基因在經過酵素切割後,跑電泳的過程中,含有突變位點的單股正常的單股核酸片段,在中性聚丙烯醯胺凝膠具有不同移動速度,即使相同長度的DNA片段,僅有一個鹼基不同,也能夠清楚地區分出來。這種因鹼基不同導致遷移速度不同的現象稱做單股結構多樣性(Single-Strand Conformation Polymorphism, SSCP),經過許多科學家不斷的開發及研究,此方法已成為目前偵測DNA突變誘導損傷基因多型性分析重要檢測得方法之一[1]

  SSCP的主要原理為,由於核酸分子的特異鹼基互補配對,造成雙股DNA形成雙股螺旋的結構[2]。但單股DNA片段的結構呈複雜的三度空間折疊結構,主要是因為內部鹼基的配對等分子相互作用力產生的不同結構,因此當一個鹼基發生改變時,會影響單股DNA的立體結構,因此在通過非變性聚丙烯醯胺凝膠電泳(PAGE)時,電泳的速度快慢不一,故能區別鹼基不同的單股DNA,而此方法稱為單股結構多樣性 (Single-Strand Conformation PolymorPhism, SSCP)分析[3]

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圖一、SSCP的基本原理

  接著,又將SSCP用於檢測PCR擴增產物的基因突變,進而建立PCR-SSCP的技術,此技術提高了突變檢測方法的便利性及靈敏度,其基本操作流程為[3]

1. 透過PCR擴增DNA片段

2. 將產物DNA變性,再快速復性,形成具有一定空間結構的單股DNA分子

3. 將單股的DNA在非變性的聚丙烯醯胺凝膠上進行電泳

4. 透過放射線顯影、銀染或溴化乙錠偵測DNA並分析結果

5. 比較實驗組跟控制組的單股DNA電泳移動率

透過移動率的分析,就可以推測單股核酸構形是否發生改變,進而推斷該DNA片段突變與否,如果需要能夠再進一步做定序,能更清楚突變的序列為何。如果只單純以PCR做分析,則無法區分出突變的差異(圖二)。

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圖二、單純PCR與SSCP的結果差異

  SSCP提供一個基因突變檢測的方式,其優點為簡便、快速、靈敏,不需要特殊檢測儀器,適合用於臨床,但其不足的地方為,只能檢測突變與否,還需要搭配其他的方式才能更確認突變的位置與類型,另外SSCP是根據點突變所導致的單股DNA立體構形的改變做分析,所以當某些突變位點對構形影響不大時,再電泳的過程中無法區分開來,就可能會有偽陰性的結果產生。因此,對於SSCP的技術而言,在未來還需要有更多的改善或技術的輔助,讓其在基因突變檢測上更為完善。

 

參考資料:

1. PCR-SSCP技術在昆蟲學研究中的應用http://t.cn/Rnvn1Zv

2. 教育部顧問室「生物技術科技教育改進計畫」http://t.cn/RnPvJsf

3. 中生網http://www.seekbio.com/biotech/exp/PCR/2012/g885111109.html

 

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