Хүний геномын генийн байршлалыг тогтоосон олон төрлийн зураглал (карт) бий. Цитогенетик, генетик, физик карт, макрорестрикциийн, биеийн эсийн эрлийз удмын, BAC, YAC клонийн, экспресси бүхий генийн карт, хромосомын нэгдмэл карт гээд олон карт судлаачид зохион бүтээсэн байдаг.
Эхэлж гарч ирсэн цитогенетик ба генетик картаар хүний кариотип (хромосомын эухроматин, гетерохроматины бүсийн ялгаа), хромосомын бүтэц түүний өөрчлөлтийг (делеци, инверси, инсерци, дупликаци, транслокаци) харуулсан байдаг. Генийн байршлалыг тусгасан хромосом тус бүрийн генетик карт бий. Эхэн үеийн генетик картанд ген хооорондын зай асар урт, тодорхойлогдсон генүүд цөөн байсан.
Молекул биологийн олон шинэ арга, аргачлал гарч ирснээр тухайн өвчнийг хариуцсан генийг тодорхойлж хромосом дээрх байршлалыг тогтоох боломжтой болсон. Хүний геном төслийн хүрээнд хийгдсэн өргөн хүрээний судалгаа шинжилгээний ажлын үр дүнд макрорестрикцийн карт, биеийн эсийн эрлийз удмын, BAC, YAC клонийн, экспресси бүхий генийн карт, хүний геномын физик карт, хромосомын нэгдмэл картыг бүтээсэн.
Хромосомын нэгдмэл картаас бүсад нь хромосомыг хэсэгчилэн судалж, хэрэглэсэн аргын дагуу нэрлэсэн байдаг. Жишээ нь макрорестрикцийн карт гэдэг маань урт урт хэрчмээр ДНХ молекулыг хайчилдаг эндонуклеаз фермент ашиглаж гаргаж авсан ДНХ молекулын сан, түүний зураглал юм. Ялгаж авсан урт хэмжээний ДНХ молекулыг өөр эндонуклеаз ферментээр үйлчилж, шинээр үүссэн урт богино ДНХ молекулын хэрчмийг ВАС юмуу YAC векторт оруулснаар ВАС, YAC –ийн клоны сан түүний картыг зохион бүтээнэ. Клоны сангаас жижиг хэрчим агуулсан нэг клоныг сонгон авч ДНХ молекулыг ялган секвенсийн аргаар нуклеотидын дарааллыг тогтоодог. Хромосомын нэгдсэн карт нь хамгийн бүрэн мэдээлэлтэй олон картын мэдээллийг хамтатгасан карт юм. Хүний геномын физик карт бол ДНХ молекулын нуклеотидын дарааллын бүрэн тогтоосон нуклеотидаар хэмжигддэг карт юм.
ДНХ технологийн аргууд
Орчин үед судалгаа шинжилгээний ажил ихэнхдээ молекул биологи, молекул генетикийн түвшинд хийгдэж байна. Өөрөөр хэлбэл молекул генетикийн аргууд болох ДНХ молекул ялгах, цэвэршүүлэх, эндонуклеазаар хэрчих, гибридизаци хийх, нуклеотидын дарааллыг тогтоох, шинэ рекомбинант ДНХ молекул гаргаж авах, генийн дарааллыг нарийвчлан
судлах, хромосомын байршлалыг тодорхойлох зэрэг ДНХ молекултай холбоотой арга зүйг ажилдаа өргөн хэрэглэдэг болсон.
ДНХ молекулыг ялгаж авах арга
ДНХ молекулыг уусмалаас хурилдуур (центрифуг)-ын аргаар тундасжуулж авдаг. ДНХ молекулын гомоген чанар нь хэрэглэсэн уусмал, хурилдуурын эргэлтийн хурдаас шууд хамаарна. Дээд зэргийн цэвэршилттэй ДНХ молекул гаргаж авахад хэт хурилдуурын арга (ultra centrifuge) хэрэглэдэг. Өдөр тутмын ажилд минутанд 12000 эргэлттэй ширээний микроцентрифуг ашигладаг.
Электрофорезийн арга
ДНХ молекулыг гель электрофорезийн аргаар жингээр нь салгаж хэрэгцээт молекулаа сонгон авч болдог. Үндсэн зарчим нь: ДНХ молекул өөрөө хасах цэнэгтэй учир хасах (-) туйлаас нэмэх (+) туйл руу молекул жингийн дагуу гель дээр байрлана. Гель нь сийрэг бүтэцтэй агароз юм уу полиакрилмидаас тогтсон зуурмаг юм.
Агарозын хэмжээ өндөр, зуурмаг өтгөн байвал ДНХ молекулын гүйлт удааширна, агароз бага байвал гүйлт хурдан байна. ДНХ молекулын гүйлт агарозын концентрациас гадна өөрийнх нь жингээс хамаарна. Жин багатай молекул түргэн гелийн өмнө хэсэгт гүйж, жин ихтэй молекул хоцорч гараатайгаа ойр байрласан байна. ДНХ молекулын гүйлт ойролцоогоор хаана явж байгааг мэдэхийн тулд будагч бодис метилен хөхийг дээжинд маркер ДНХ-ийн хамт нэмж өгнө.
Электрофорез дууссаны дараа ДНХ молекултай холбогддог гэрэлтэгч бодис- этилен бромидтай уусмалд гелийг хийж авна. Будагдсан гелийг хэт ягаан туяан дор харахад ДНХ молекулын судлууд туяарч тод харагддаг.
Секвенс – ДНХ-ийн нуклеотидын дарааллыг тогтоох арга
Цэвэрлэж авсан ДНХ молекулыг цацраг идэвхит (α-32P-фосфор) бодисоор үйлчилж тэмдэгт ДНХ молекул болгож нуклеотидын дараалал тогтоох ба гибридизацид хэрэглэгдэх ДНХ-зонд болгон ашиглаж болно.Тэмдэгт ДНХ молекулыг хоёр аргаар гаргаж авдаг.
Нэгд: E.coli-ийн ДНХ полимераза I фермент ашиглаж ДНХ молекулын нийлэгжилд тэмдэгт нуклеотидыг оруулж өгдөг.
Хоёрд: полинуклеотидкиназа фермент ашиглан АТФ молекулаас ДНХ гинж тус бүрийн 5’ төгсгөл рүү тэмдэгт бодис 32P фосфорын үлдэгдлийг шилжүүлж тэмдэгт ДНХ молекул гаргаж авдаг.
Энэ аргаар гаргаж авсан ДНХ-молекулын гинж зөвхөн нэг талдаа тэмдэгтэй байдаг учир нуклеотидын дараалал тогтооход их тохиромжтой. Жишээ нь богино хэмжээний ДНХ молекулын 5’ төгсгөлийг 32P –оор тэмдэглэж, аль нэгэн нуклеотидаар задалдаг химийн бодисоор зөөлөн үйлчилж, радиоавтографи хийх юм бол задралд орсон тэмдэгт дарааллууд эгнээ үүсч байрласан байна. А, Т, Г, Ц нуклеотид тус бүрээр хийх юм бол нуклеотид тус бүрийн дараалал гарч ирнэ. Уг дарааллыг доороос нь алгасахгүй уншина. Энэ бол нуклеотидын дараалал тогтоох химийн арга.
Гибридизацийн арга
Уг арга нь ДНХ молекулын денатураци, ренатурацийн хувирах чадвар дээр суурилдаг. Өөрөөр хэлбэл 100 хэмийн халуунд ДНХ молекулын хос гинж салж дан болсон гинж халууны хэм 65 хүртэл буурхад ахин хос гинж үүсэх чадвартай юм. Дан гинжийн комплементар өөр хэсэг тааралдах юм бол ДНХ-ДНХ, ДНХ-РНХ, РНХ-РНХ хэлбэрийн эрлийз молекул үүсэх боломжтой.
Эрлийзжүүлэх арга хэрэглэхийн өмнө судлах ДНХ молекулыг цэврээр ялган авч, электрофорез тавьсан байна. Гельд байгаа ДНХ молекулыг шүлтээр үйлчлэж денатурацид оруулна.
Денатурацид орсон ДНХ молекулыг мембранан фильтр рүү шилжүүлэхдээ энгийн диффузи аргыг ашиглана. Мембран дээр олон давхар шингээдэг цаас, түүн дээр хүнд жинтэй ачаа тавьж хонуулдаг.
ДНХ молекулыг шилжүүлсэний дараа цаас, ачаа, мембранаа дэс дараалан авч мембран дээр гибридизаци явуулна. Үүний тулд тэмдэгт ДНХ зондтой уусмалд мембрана хийж үлдээнэ.
ДНХ зондтой комплементар хэсэг байвал судал гарч ирнэ. Хамжаа хэсэг байхгүй бол судал гарахгүй. Гарах судлыг радиоавтографийн аргаар илрүүлдэг.
Гибридизацинд ямар ДНХ молекул сонгож авснаас хамаарч
1. Саузерн-блот - ДНХ-ДНХ молекулын эрлийзжүүлэг
2. Ноузерн-блот -ДНХ-РНХ, РНХ-РНХ молекулын эрлийзжүүлэг
3. Вестерн блот - Уургийн эрлийзжүүлэг ба иммуноблот гэж хооронд нь ялгаж нэрлэдэг.
Гибридизаци аргын ач холбогдол:
1. Гибридизацийн аргыг пренаталь оношлогоонд хэдийнээ хэрэглэж эхэлсэн. Удамшлын хүнд өвчинг урьдчилан тогтоож сэргийлэх арга хэмжээ авах боломжтой
2. In situ гибридизацийн (FISH ) аргаар аливаа генийн хромосомын байршил эсэд оршиж байгаа эсэхийг тогтоож болдог. Ингэхдээ тэмдэгт бодисын оронд гэрэлтүүлэгч бодис хэрэглэнэ.
Полимеразын гинжин урвал
ДНХ молекулыг богино хугацаанд их хэмжээгээр олшруулах арга бол полимеразын гинжин урвал юм. Полимеразын гинжин урвалд
1. Олшруулах ДНХ молекул (template)
2. ДНХ полимераза фермент(Tag –DNA poly – thermus aquaticus халууны хэлбэлзлийг даах чадвартай фермент)
3. Химийн аргаар нийлэгжүүлсэн өдөөгч богино праймер
4. Нуклеотидууд (дезоксирубонуклеотид) оролцож K, Mg, Cl, Zn ион агуулсан уусмал хэрэглэдэг.
Полимеразын гинжин урвалын дараалал:
1. Олшруулах ДНХ молекулыг 94С-95С хэм хүртэл халааж денатурацинд оруулна.
2. Орчны температурыг алгуурхан 65-40 хэм хүртэл буулгахад өдөөгч праймер ДНХ молекулын комплементар захад сууж холбогдоно.
3. ДНХ полимераза фермент өдөөгчийн 3’ төгсгөлөөс эхлэл авч ДНХ молекулын дагуу нийлэгжил явуулна. Энэ үед орчны температур 70-75 хэм байна.
Полимеразын гинжин урвалын дараалал олон дахин давтагдахад цөөн тоотой байсан ДНХ молекул хэд дахин олширсон байдаг.Үүнийг гель электрофорезоор шалгаж илрүүлдэг.