现代基因定位技术简介

于伟东

(内蒙古赤峰市元宝山区平煤高级中学 024076)

基因定位(gene mapping)是指利用一定的方法将一个基因确定到染色体上的实际位置。基因定位与基因组作图、基因克隆的关系十分密切。将基因定位在染色体的某一位置上之后，其本身就可作为基因组作图时的一个界标。

同时，当在基因组图谱上确定某一基因所在的位置后，就可以按图来分离克隆基因。因此，基因定位是基因组研究的一个重要组成部分。

1 体细胞杂交定位

离体培养的亲缘关系较远的动物体细胞相互融合后，杂种细胞往往会排除一种亲本细胞的染色体。例如，人和小鼠的体细胞在细胞质和细胞核均合二为一后，这种杂种细胞每分裂一次，就排除人的一些染色体。经过若干次分裂后，杂种细胞在丢失了人的一部分染色体后达到相对稳定的状态。这时杂种细胞包含了小鼠的全套染色体和人的一条或几条染色体。当一些杂种细胞所含的人的染色体，加在一起涵盖了人的全部染色体，即22条常染色体以及X和Y染色体时，这些杂种细胞就构成了整套杂种细胞系，可用于人的基因定位。

例如，利用染色体缺失进行定位。此法无需从患者体内获得染色体异常的相关细胞，而是用人工方法在体外造成杂种细胞内特定染色体的不同位置发生断裂，形成各种类型的末端缺失，获得一套特定染色体缺失的杂种细胞。然后，通过检测缺失杂种细胞内基因产物的存在与否进而对许多基因进行区域定位。1986年，复旦大学遗传研究所利用该法，将编码乙醇脱氢酶基因首先定位在染色体的相应位置上。

2 原位杂交定位

原位杂交定位是分子水平和染色体水平相结合的基因定位方法。将待定位基因的特定DNA序列、该基因转录产生的RNA分子或RNA分子经反转录产生的cDNA作为探针，在标记放射性同位素或非放射性的化学物质后，与变性的染色体DNA分子杂交，该探针就会同染色体DNA中与其互补的核苷酸序列结合成为双链。

通过放射自显影技术或显色技术，可显示标记过的探针在染色体上的相应位置，从而达到基因定位的目的。

3 辐射杂种细胞基因定位

这是杂种细胞基因定位法的发展，其基本原理是：人-鼠杂种细胞中的人染色体是经射线处理后残留下来的带有着丝粒的染色体片段，不同的杂种细胞带有人的不同染色体的不同长度的片段。在进行基因定位时，如果待测基因出现在残留的某个长片段上，而在比该长片段更短一些的片段上却消失不见了，就可把该基因定位在长片段变成短片段时所丢失的那个区域内，这样的基因定位更为精细。为此，需要建立一系列含有不同长度的人的各条染色体的杂种细胞。目前常用的方法是：先利用PCR技术来确定哪条染色体或哪条染色体片段的DNA中，含有待定位的基因，然后用电脑软件分析数据，将待测基因定位在染色体的某一位置上。

4 克隆基因定位法

采用已克隆基因的cDNA探针与保留在杂种细胞内的人染色体DNA按顺序进行分子杂交，以此来确定克隆基因所在的染色体。

例如，要定位人体白蛋白基因，需要应用人体白蛋白基因cDNA作为探针，分别与经过HindⅢ酶切后的人体细胞和中国仓鼠卵巢细胞(CHO)杂交。杂交后的人体细胞DNA显示6.8 kb带型，CHO细胞的DNA显示3.5 kb带型。进一步在含有人体4号染色体的人-CHO杂种细胞中，用HindⅢ酶切后，再与白蛋白基因的cDNA探针杂交，如果出现6.8 kb和3.5 kb带型者，为阳性杂种细胞；而不含有人体第4号染色体的杂种细胞中只显示3.5 kb带型，为阴性细胞。由于人体白蛋白基因的cDNA探针的特异性，HindⅢ杂交带只出现在含有人体4号染色体的杂种细胞中，所以将此基因定位在4号染色体上。