Методи досліджень та ідентифікаціi вірусів

Содержание

Слайд 2

Список основної літератури:

Вирусология. Методы. Под ред. Б. Мейхи. -М., Мир, 1988, -344

Список основної літератури: Вирусология. Методы. Под ред. Б. Мейхи. -М., Мир, 1988,
стр.
И.П. Западнюк и др. Лабораторные животные. -К., Вища школа, 1983, -384 стр.
Т. Маниатис, Э. Фрич, Д. Сэмбрук. Молекулярное клонирование. -М. Мир, 1984, - 480стр.
Общая и частная вирусология в 2х т. Под ред. В.М. Жданова -М. Медицина, 1982.
S.A. Hill. Methods in Plant Virology. -Blackwell Oxford 1998 -167 pp.
Феннер Ф. и др. „Биология вирусов животных”. т.1. –М., Мир, 1977. -447 с.
Антитела. Методы. т.1. Под ред. Д. Кетти. -М., Мир, 1991 -288стр.
Моекулярная клиническая диагностика. Методы. Под ред. С. Херрингтона. -М., Мир, 1999, - 558стр.

Слайд 3


Візуальна діагностика (?)
Пряме вивчення (Direct Examination)
Непряме вивчення (Virus Isolation)
Серологія (?)

Візуальна діагностика (?) Пряме вивчення (Direct Examination) Непряме вивчення (Virus Isolation) Серологія (?)

Слайд 4

Опосередковані дослідження вірусу

Методи виділеня, накопичення вірусів на різних модельних системах
Виділення

Опосередковані дослідження вірусу Методи виділеня, накопичення вірусів на різних модельних системах Виділення
та дослідження нуклеїнової кислоти та білків вірусів
Електрофорез білку та нуклеїнової кислоти
Ультрацентрифугування
Рентгеноструктурний аналіз
Гібридизація нуклеїнових кислот
Полімеразна ланцюгова реакція

Слайд 5

Direct Examination

1. Детекція антигенів іммунофлуоресценція, ELISA etc.
2. Електронна мікроскопія морфологія віріонів

Direct Examination 1. Детекція антигенів іммунофлуоресценція, ELISA etc. 2. Електронна мікроскопія морфологія
імунна електронна мікроскпія
3. Світлова мікроскопія гістологічні дослідження
включення
4. Генетична детекція молекулярна гібридація полімеразна ланцюгова реакція (PCR)

Слайд 6

Indirect Examination

1. Культура клітин цитопатичний ефект (CPE)
гемадсорбція
іммунофлуоресценція
2. Курячі ембріони хоріоналантоїсна

Indirect Examination 1. Культура клітин цитопатичний ефект (CPE) гемадсорбція іммунофлуоресценція 2. Курячі
оболонка
гемаглютинація
включення
3. Лаборатоні тварини хвороба або смерть

Слайд 7

Серологічні методи досліджень

Серологічні методи досліджень

Слайд 8

Візуальна діагностика

За симтомами вірусних інфекцій
людина
тварини
рослини
бактерії ??

Візуальна діагностика За симтомами вірусних інфекцій людина тварини рослини бактерії ??

Слайд 9

Симптоми вірусних інфекцій у людини


Вірус віспи

Вірус папіломи

Вірус герпесу

Вірус паротиту

Симптоми вірусних інфекцій у людини Вірус віспи Вірус папіломи Вірус герпесу Вірус паротиту

Слайд 10

Симптоми вірусних інфекцій у тварин

а

в

с

а, в – зовнішні сиптоми ураження
вірусом ящуру
с

Симптоми вірусних інфекцій у тварин а в с а, в – зовнішні
– патологічні зміни серцевого м’язу
при інфекції вірусом ящуру

Слайд 11

Симпотми ураження папіломавірусами у людини і тварин

Симпотми ураження папіломавірусами у людини і тварин

Слайд 12

From Medical Microbiology, 5th ed., Murray, Rosenthal & Pfaller, Mosby Inc., 2005,

From Medical Microbiology, 5th ed., Murray, Rosenthal & Pfaller, Mosby Inc., 2005,
Table 51-1.

Діагностика вірусних інфекцій людини

Слайд 13

Симптоми вірусної інфекції у рослин


Вірус тютюнової мозаїки на томатах

ВЖКЯ на озимій

Симптоми вірусної інфекції у рослин Вірус тютюнової мозаїки на томатах ВЖКЯ на
пшениці

Вірус мозаїки турнепсу на капусті

Вірус огіркової мозаїки на огірках

Слайд 14



Утворення бляшок на газоні E.coli на чашці Петрі.
бляшки малого

Утворення бляшок на газоні E.coli на чашці Петрі. бляшки малого діаметру –
діаметру – “дикий” фаг Т4
бляшки великого діаметру – мутант rII

Електронно-мікроскопічне зображення
бактеріофагу Т4 після виходу з клітини;
Видно окремі “хвости” і стрижні. Морфологія
“дикого” типу Т4 і мутанту rII не відрізняється.
Інструментальне збільшення 40 000

Аналіз біологічних властивостей фагу

Слайд 15

Приклади модельних систем

Модельні системи — системи, що використовуються як моделі для вивчення

Приклади модельних систем Модельні системи — системи, що використовуються як моделі для
властивостей, процесів та явищ в живій природі (оскільки вони мають багато спільного з іншими живими системами, які ще не так добре вивчені; результати вивчення модельних систем можуть на них екстраполюватися).
тютюн- вірус тютюнової мозаїки
бактерія E. coli – бактеріофаг Т4
курячий ембріон – вірус грипу
Новонароджені білі миші – вірус поліомієліту
Культура клітин HeLa - аденовірус

Слайд 16


бактерія E. coli – бактеріофаг Т4

бактерія E. coli – бактеріофаг Т4

Слайд 17


Arabidopsis thaliana

157 000 000 пнп, 5 хромосом, 25,498 генів.

Arabidopsis thaliana 157 000 000 пнп, 5 хромосом, 25,498 генів.

Слайд 18


Caenorhabditis elegans

100 000 000 пнп 20,000 генів

Caenorhabditis elegans 100 000 000 пнп 20,000 генів

Слайд 19



Використання тварин, рослин та бактерій для ідентифікації вірусів

Використання тварин, рослин та бактерій для ідентифікації вірусів

Слайд 20

Лабораторні тварини

для безпосереднього виділення вірусів з оточуючого середовища;
для виявлення (індикації) вірусу в

Лабораторні тварини для безпосереднього виділення вірусів з оточуючого середовища; для виявлення (індикації)
патологічному матеріалі, тобто для проведення біологічної проби;
для накопичення вірусів у значній кількості;
для пасування вірусів у лабораторних умовах з метою тривалого підтримання їх в активному стані;
для титрування вірусів, тобто встановлення їх концентрації у патологічному матеріалі;
для одержання вакцин та гіперімунних сироваток;
для оцінки ефективності профілактичних та лікувальних засобів;
для вивчення прояву вірусної інфекції на всіх стадіях хвороби, тобто патогенезу захворювання на рівні організму;
для дослідження імунної відповіді організму на ураження вірусом.

Використовуються:

Слайд 21

Використання курячих ембріонів

Davis, Duylbecco, Eisen, Ginsberg “Microbiology” 4th ed, J.B. Lippincott 1990,

Використання курячих ембріонів Davis, Duylbecco, Eisen, Ginsberg “Microbiology” 4th ed, J.B. Lippincott 1990, Fig. 48-1
Fig. 48-1

Слайд 22

Первинна культура клітин


Первинна культура клітин

Слайд 23

Субкультура

фермент


Субкультура фермент

Слайд 24

Цитопатичний ефект

Cytopathic effect of enterovirus 71 and HSV in cell culture: note

Цитопатичний ефект Cytopathic effect of enterovirus 71 and HSV in cell culture:
the ballooning of cells. (Virology Laboratory, Yale-New Haven Hospital, Linda Stannard, University of Cape Town)

Слайд 25

Використання рослин для ідентифікації вірусів


Визначення:
Рослини-індикатори – це рослини, які дають чітку

Використання рослин для ідентифікації вірусів Визначення: Рослини-індикатори – це рослини, які дають
специфічну
реакцію на даний вірус, що легко відрізняється від реакції цієї
рослини на інший вірус.
Приклади симтомів:
Мозаїка хлорози некрози

Слайд 26

Використання бактерій

Негативні колонії (форма, розмір, ореол)

Використання бактерій Негативні колонії (форма, розмір, ореол)

Слайд 27

Світлова мікроскопія

Заокруглення клітин у випадку зараження культури клітин вірусом простого герпесу

Світлова мікроскопія Заокруглення клітин у випадку зараження культури клітин вірусом простого герпесу

Слайд 28

Електронна мікроскопія


Електронна мікроскопія

Слайд 29


Імуносорбентна електронна мікроскопія

Імуносорбентна електронна мікроскопія

Слайд 30

Атомно-силова мікроскопія


АСМ зображення фагу Т4

АСМ зображення ВТМ

Атомно-силова мікроскопія АСМ зображення фагу Т4 АСМ зображення ВТМ

Слайд 31

Рентгено-структурний аналіз вірусів

The phase problem

preliminary model

refined model

The solving of
the structure

Ωκ={r: ρS(r)

Рентгено-структурний аналіз вірусів The phase problem preliminary model refined model The solving
> κ}

Слайд 32

Серологічні методи досліджень в вірусології

Всі серологічні реакції базуються на специфічній взаємодії антигену

Серологічні методи досліджень в вірусології Всі серологічні реакції базуються на специфічній взаємодії
з антитілом. З поняттям “антигенність” пов’язують три властивості:
1. Здатність індукувати утворення антитіл при введенні тваринам або викликати імунологічну реакцію.
2. Здатність виявляти специфічність утворених антитіл.
3. Здатність специфічно з’єднуватись з утвореними антитілами.

Слайд 33

Основні компоненти серологічних реакцій

Антигени
Антитіла (поліклональні та моноклональні)

Основні компоненти серологічних реакцій Антигени Антитіла (поліклональні та моноклональні)

Слайд 34

Імунофлюоресцентні методи

Імунофлюоресцентні методи

Слайд 36

Імунофлуоресцентний аналіз

Виявлення АГ вірусу грипу типу А

Імунофлуоресцентний аналіз Виявлення АГ вірусу грипу типу А

Слайд 37

Імуно-голд (Immunogold) електронна мікроскопія


Антитіла до ВЖМЦ (вірусу жовтої мозаїки цукіні)
кон’юговані

Імуно-голд (Immunogold) електронна мікроскопія Антитіла до ВЖМЦ (вірусу жовтої мозаїки цукіні) кон’юговані колоїдним золотом
колоїдним золотом

Слайд 38

Імуноферментний аналіз

Початком використання імуноферментних методик у вірусологічних дослідженнях вважають появу перших повідомлень

Імуноферментний аналіз Початком використання імуноферментних методик у вірусологічних дослідженнях вважають появу перших
про можливість приєднання ферментів до білків, в тому числі і до імуноглобулінів. Зусилля дослідників зконцентрувались на розробці методів кількісного імунохімічного аналізу, заснованого на використанні антигенів (Аг) та антитіл (Ат), мічених ферментами.
На початку 1970-х років був запропонований метод, який поєднує ферментативний та імунохімічний підходи, що призвело до створення імуноферментного аналізу (ІФА), в якому антитіло виступає як специфічний детектор речовини, що визначається, а фермент – як маркер імунохімічної реакції, з допомогою якого візуалізується утворення комплексів.

Слайд 39

Компоненти ІФА

Антиген
Специфічні антитіла
Антитіла специфічні мічені ферментом або антивидові антитіла, мічені ферментом
Субстрат

Компоненти ІФА Антиген Специфічні антитіла Антитіла специфічні мічені ферментом або антивидові антитіла, мічені ферментом Субстрат

Слайд 40

Основні етапи ІФА (непрямого)

Основні етапи ІФА (непрямого)

Слайд 41

Прямий імуноферментний аналіз

АГ

ПХ

Прямий імуноферментний аналіз АГ ПХ

Слайд 42

Непрямий імуноферментний аналіз

АГ

ПХ

Непрямий імуноферментний аналіз АГ ПХ

Слайд 43

Сендвіч - імуноферментний аналіз (сендвіч-метод)

АГ

ПХ

Сендвіч - імуноферментний аналіз (сендвіч-метод) АГ ПХ

Слайд 46

Імуноелектроблотинг (вестерн –блотинг)

Імуноелектроблотинг (вестерн –блотинг)

Слайд 47

Імуноелектроблотинг (вестерн –блотинг)

1 етап – електрофорез білків в денатуруючих умовах (за Леммлі)
2

Імуноелектроблотинг (вестерн –блотинг) 1 етап – електрофорез білків в денатуруючих умовах (за
етап – ренатурація розділених поліпептидів та перненіс їх на нітроцелюлозну мембрану
3 етап – додавання антитіл, відмивка та фарбування
(див. імуноферментний аналіз)

Слайд 48


Імуноелектроблотинг (вестерн –блотинг)

Імуноелектроблотинг (вестерн –блотинг)

Слайд 49

Молекулярно-генетичні методи детекції вірусів


Молекулярно-генетичні методи детекції вірусів

Слайд 50

Генетичні методи детекції

Гібридизація нуклеїнових кислот (Саузерн,- нозерн–блотинг, гібридизація in situ)
Рестрикційний аналіз
Полімеразна ланцюгова

Генетичні методи детекції Гібридизація нуклеїнових кислот (Саузерн,- нозерн–блотинг, гібридизація in situ) Рестрикційний
реакція (ПЛР, ЗТ-ПЛР, ПЛР в реальному часі)
Сіквенування НК
DNA-array

Слайд 51

Використання ПЛР

ПЛР використовується не тільки для детекції аномальних генів та вірусів, але

Використання ПЛР ПЛР використовується не тільки для детекції аномальних генів та вірусів,
і для фундаментальних досліджень в області молекулярної біології.
Завдяки ПЛР стало можливим досліджувати віруси, вбудовані в геном клітини-господаря, а також віроіди та вірусоіди.
ПЛР дає можливість протягом дня з одієї молекули ДНК отримати 100 млрд. подібних по структурі молекул.
Ця реакція дуже проста у виконанні, необхідні лише пробірка, декілька відносно простих реагентів, джерело тепла та охолодження.
Препарат ДНК, якій необхідно копіювати, може бути очищеним, а може представляти собою складну суміш біологічних речовин.
Як джерело ДНК підходить і біоптат з тканини пацієнта, і тотальна НК з рослин, і одна волосина, і крапля крові, знайдена на місці злочину, і мозок мумії і навіть тіло мамонта, який пролежав 40 000 років у вічній мерзлоті.

Слайд 52

Процес ампліфікації

Процес ампліфікації складається з циклів, що повторюються:
температурної денатурації ДНК,
відпалу праймерів

Процес ампліфікації Процес ампліфікації складається з циклів, що повторюються: температурної денатурації ДНК,
з комплементарними послідовностями та
послідуючою добудовою полінуклеотидних ланцюгів за допомогою ДНК-полімерази.
Праймери орієнтовані таким чином, що синтез за допомогою полімерази відбувається тільки між ними, подвоюючи кількість копій цієї ділянки ДНК

Слайд 53



1й крок

1й крок

Слайд 54



2й крок

2й крок

Слайд 55



3й крок

3й крок

Слайд 56

Експоненційне збільшення ділянок ДНК, які утворюються за допомогою ПЛР.

А= М x(2n-n-1) ≈

Експоненційне збільшення ділянок ДНК, які утворюються за допомогою ПЛР. А= М x(2n-n-1)
2 n , де
А- кількість специфічних (обмежених праймерами) продуктів реакції ампліфікації;
М - початкова кількість ДНК-мішеней;
n - число циклів ампліфікації.

Слайд 57

Обладнання для ПЛР

Реакції зазвичай проводять у 0,2 чи 0,5 мл мікропробірках Епендорф.

Обладнання для ПЛР Реакції зазвичай проводять у 0,2 чи 0,5 мл мікропробірках
Обладнання для нагрівання та охолодження може бути зовсім простим, як наприклад набір водяних бань з різною температурою води, якими користувався Керрі Мюлліс, або складним та включати нагрівальний блок, який керується мікропроцесором .
Такий блок використовується для автоматичної ампліфікації. Він називається термоциклер, ампліфікатор, або просто ПЛР - машина. Контролюємий комп’ютером блок, розроблений виключно для ПЛР, сьогодні можна придбати у багатьох молекулярно-біологічних фірм.

Слайд 58

Компоненти реакції

Для проведення ПЛР необхідні такі складові частини:
послідовність ДНК, що досліджується;
буфер;
дезоксирибонуклеозидтрифосфати

Компоненти реакції Для проведення ПЛР необхідні такі складові частини: послідовність ДНК, що
(dNTP);
два праймери, специфічних у відношенні зв’язування з дослідним зразком;
Tag-полімераза.

Слайд 59

Послідовність ДНК, що досліджується, має бути попередньо підготована для аналізу (повинно бути

Послідовність ДНК, що досліджується, має бути попередньо підготована для аналізу (повинно бути
проведено виділення нуклеїнової кислоти з дослідного матеріалу.)
Буферна система має забезпечити оптимальні умови для проведення реакції.
Буфер для ПЛР, при використанні Tag-полімерази , вміщує 50мМ KCl, 10mM Tris-HCl, pH 8,4, 2,5 mM MgCl2 та 100 мкг/мл желатини. При використання комерційних ферментів цей буфер надається разом з ДНК-полімеразою.
Нейтральні розчини dNTP. Краще всього використовувати ліофілізовані порошки і робити з них водні розчини. Обов’язково робити аліквоти в декількох пробірках для можливості часткового використання, зберігати їх при –20С.
Праймери (штучно синтезовані олігонуклеотиди) для ПЛР частіше мають довжину 18-25 нуклеотидів. Можливий синтез і більш довгих затравок, але вони рідко бувають необхідні. Їх можливо синтезувати за допомогою автоматичних синтезаторів ДНК. Кількості олігонуклеотидів, які отримують таким чином (0,2-1 мкмолів) достатні для проведення декількох сотен або тисяч реакцій.

Компоненти реакції

Слайд 60

Параметри температурних циклів

ПЛР передбачає інкубацію зразків при трьох температурах, які відповідають трьом

Параметри температурних циклів ПЛР передбачає інкубацію зразків при трьох температурах, які відповідають
етапам циклу ампліфікації – денатурації, відпалу, добудові.
Звичайно длДНК денатурують шляхом короткочасного нагрівання зразку до 90-95С,
потім проводять відпалювання, охолоджуючи зразок до 40-60С (в залежності від довжени праймера та вмісту ГЦ пар). Цю температуру можливо оцінити за формулою:
4˚С х (Г+С) +2˚С х (А+Т)-3).
За рахунок великого надлишку затравок в реакційній суміші гібридизація відбувається майже миттєво та не вимагає довгої інкубації при температурі відпалювання.
Далі суміш нагрівають до 70-75˚С для синтезу (добудови) затравок. Оптимальна температура для роботи Tag-полімерази – 72С. Час інкубації при цій температурі залежить від довжини ділянки, що ампліфікується (вважається, що Tag -полімераза синтезує послідовність в 1000 нуклеотидів за 1 хв.)

Слайд 61

Аналіз ПЛР-ампліфікованої ДНК

Для аналізу продукту, отриманого в ПЛР, використовують різні методи, такі

Аналіз ПЛР-ампліфікованої ДНК Для аналізу продукту, отриманого в ПЛР, використовують різні методи,
як: гель-електрофорез, дот-блот-гібридизацію та блот-гібридизацію за Саузерном. З їх допомогою можливо аналізувати більшість ПЛР-продуктів, але абсолютно достовірні результати можливо отримати тільки сіквенуванням.
Частіше всього для швидкої візуалізації результатів ПЛР використовують гель-електрофорез в агарозному гелі за загальноприйнятими методиками.

Слайд 62

Діагностика вірусу сказу


Діагностика вірусу сказу

Слайд 63

Праймери, специфічні до послідовності гену капсидного білка ВШМЯ

left - 5’GTGAGGAGGTGATGGGTAAT3’;
right -

Праймери, специфічні до послідовності гену капсидного білка ВШМЯ left - 5’GTGAGGAGGTGATGGGTAAT3’; right
5’TTCCAGTCTTTCAGAATCTCTC3’
продукт ампліфікації 417 bp

Слайд 64

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
12 13 14 15 16 17 18 19

1 - 2 дослідні рослини; 3 - 9 зразки здорових рослин з Таq-полімеразою (Sigma); 10 - маркери; 11 - 12 позитивні контролі; 13 - 19 зразки здорових рослин з Тaq-полімеразою (Gibco)

Детекція ВШМЯ за допомогою IC-RT-PCR

Слайд 66

«nested» PCR

Для збільшення чутливості та специфічності методу ПЛР була розроболена так звана

«nested» PCR Для збільшення чутливості та специфічності методу ПЛР була розроболена так
«гніздова» полімеразна ланцюгова реакція («nested» PCR), при якій друга пара праймерів сідає на ділянку ДНК-мішені, ообмежену першою парою праймерів.

Слайд 67

«nested» PCR


ДНК-мішень

Перша пара
праймерів

Друга пара
праймерів

Амплікони
Внутрішньої послідовності

«nested» PCR ДНК-мішень Перша пара праймерів Друга пара праймерів Амплікони Внутрішньої послідовності

Слайд 68

10 причин, з яких ПЛР може «не йти»
Неякісний дизайн праймерів
Невірна концентрація праймерів
Занадто

10 причин, з яких ПЛР може «не йти» Неякісний дизайн праймерів Невірна
багато dNTP або ж деградовані dNTP
Не перемішаний розчин MgCl2
Невірна концентрація MgCl2
Нявність інгібіторів
Неякісне мінеральне масло
Занадто багато ферменту
Помилки в програмі ампліфикатора
Недостатність або надлишок матриці

Проблеми при використанні ПЛР

Високий ризик контамінації продуктами ПЛР
Суб’єктивізм в оцінці результатів (аналіз електрофорезу)
Складність процесу автоматизації ПЛР
ВІдсутність залежності кількості продукту ПЛР від вихідної концентрації мішені

Слайд 69

Real-time PCR


ПЛР з детекцією накопичення продуктів
в режимі реального часу
Основний принцип:
Накопичення

Real-time PCR ПЛР з детекцією накопичення продуктів в режимі реального часу Основний
продуктів ПЛР – накопичення
флуоресціюючого сигналу – детекція
флуоресціюючого сигналу

Слайд 70

Детекція флуоресціюючого сигналу


Ампліфікатор

Флюориметр

Випромінювач

Детектор

Детекція флуоресціюючого сигналу Ампліфікатор Флюориметр Випромінювач Детектор

Слайд 71

Оптична система iQ5™

Збудження: вольфрам-галогенова лампа
Детектування: 12-bit CCD камера

Оптична система iQ5™ Збудження: вольфрам-галогенова лампа Детектування: 12-bit CCD камера

Слайд 72

Real-time PCR

Інтеркалюючі фарбники
SYBR green
Гібридизаційні зонди
Taqman
Molecular beacons
FRET probes

Real-time PCR Інтеркалюючі фарбники SYBR green Гібридизаційні зонди Taqman Molecular beacons FRET probes

Слайд 73

Real-time PCR

Інтеркалюючі фарбники
SYBR green
Гібридизаційні зонди
Taqman
Molecular beacons
FRET probes

Real-time PCR Інтеркалюючі фарбники SYBR green Гібридизаційні зонди Taqman Molecular beacons FRET probes

Слайд 74

SYBR green

Цей спосіб детекції заснований на тому факті, що флуоресценція бромистого етидію

SYBR green Цей спосіб детекції заснований на тому факті, що флуоресценція бромистого
та SYBR Green I значно підвищується при їх інтеркаляції в дволанцюгові молекули ДНК. Таким чином, можна спостерігати за накопиченням продуктів ампліфикації.
Однак збільшення флуоресценції може бути пов’язано як з накопиченням специфічного продукту, так і неспецифічного (праймери-димери, шмери). Для отримання коректных результатів необхідно додаткове вивчення отриманих ампліконів за дрпомогою так званих "кривих плавлення" (melting curves).

Слайд 75

SYBR green


Ампліфікація

Інтеркаляція

SYBR green

олДНК

длДНК

SYBR green Ампліфікація Інтеркаляція SYBR green олДНК длДНК

Слайд 76


SYBR green

SYBR green

Слайд 77

Van der Velden, Leukemia 2003 (www)

Van der Velden, Leukemia 2003 (www)

Слайд 78

Real-time PCR

Інтеркалюючі фарбники
SYBR green
Гібридизаційні зонди
Taqman
Molecular beacons
FRET probes

Real-time PCR Інтеркалюючі фарбники SYBR green Гібридизаційні зонди Taqman Molecular beacons FRET probes

Слайд 79

PCR Real - Time
На відміну від класичного ПЛР методу в реакції ПЛР

PCR Real - Time На відміну від класичного ПЛР методу в реакції
в реальному часі використовується крім праймерів зонд.
Зонд – олігонуклеотид, до якого приєднані молекули флуорофора та молекула гасника флуорисценції. Зонд відпалюється на матрицю між прямим і зворотним праймером – флуорисценція флуорофора потушена
Флюорофор – молекули, які при поглинанні фотону випромінюють світло з більшою довжиною хвилі –флуорисциюють
Гасник флуоресценції – молекула, спектр поглинання якої лежить в області довжин хвиль спектра випромінювання флуорофора.

Слайд 80

Mocellin et al.
Trends Mol Med 2003 (www)

5' Екзонуклеазна активність ДНК-полімерази (TaqMan

Mocellin et al. Trends Mol Med 2003 (www) 5' Екзонуклеазна активність ДНК-полімерази (TaqMan Assay)
Assay)

Слайд 81

Дана методика заснована на використанні 5'-екзонуклеазної активності полімерази. В реакційну суміш додають

Дана методика заснована на використанні 5'-екзонуклеазної активності полімерази. В реакційну суміш додають
ДНК-зонди, в склад яких входить флуоресцентна мітка в 5'-положенні и гасник флуоресценції в 3'-положенні, а також фосфатна група в 3'-положенні. Ці зонди мають місця посадки всередині облсті, що ампліфікується. Гасник поглинає випромінювання флуоресцентної мітки, а фосфатна група в 3'-положенні блокує полімеразу.

5' Екзонуклеазна активність ДНК-полімерази (TaqMan Assay)

Слайд 82

В ході ПЛР під час стадії відпалу праймерів відбувається приєднання ДНК-зонду до

В ході ПЛР під час стадії відпалу праймерів відбувається приєднання ДНК-зонду до
комплементарного ланцюга ДНК, причому чим більше продуктів ампліфикації утвориться в ході ПЛР, тим більше молекул зондів зв’яжеться з відповідними ампліконами. Під час стадії елонгації полімераза синтезує комплементарний ланцюг ДНК і при досягненні зонду починає його розщеплювати завдяки наявності 5'-екзонуклеазної активності. Таким чином відбувається роз’єднанняе флуоресцентної мітки і гасника, що приводить до збільшення сигналу (свічення), що детектується. Очевидно, що чим більше ампліконів напрацьовується в ході ПЛР на даний момент часу, тим інтенсивнішим буде сигнал (свіченння).

5' Екзонуклеазна активність ДНК-полімерази (TaqMan Assay)

Слайд 83

The TaqMan 5’ Exonuclease Assay
In addition to two conventional PCR primers, P1

The TaqMan 5’ Exonuclease Assay In addition to two conventional PCR primers,
and P2, which are specific for the target sequence, a third primer, P3, is designed to bind specifically to a site on the target sequence downstream of the P1 binding site. P3 is labelled with two fluorophores, a reporter dye (R) is attached at the 5 end, and a quencher dye (D), which has a different emission wavelength to the reporter dye, is attached at its 3 end. Because its 3 end is blocked, primer P3 cannot by itself prime any new DNA synthesis. During the PCR reaction, Taq DNA polymerase synthesizes a new DNA strand primed by P1 and as the enzyme approaches P3, its 5 3 exonuclease activity processively degrades the P3 primer from its 5 end. The end result is that the nascent DNA strand extends beyond the P3 binding site and the reporter and quencher dyes are no longer bound to the same molecule. As the reporter dye is no longer in close proximity to the quencher, the resulting increase in reporter emission intensity is easily detected.

Human Molecular Genetics 2. NCBI Books (www)

Слайд 84

Схема розщеплення зонду під час реакції


Схема розщеплення зонду під час реакції

Слайд 85


Схема розщеплення зонду під час реакції

Схема розщеплення зонду під час реакції

Слайд 86

Схема розщеплення зонду під час реакції

Схема розщеплення зонду під час реакції

Слайд 87

Molecular beacons

Дана методика відрізняється від попередньої (TaqMan Assay) тим, що кінцеві послідовності

Molecular beacons Дана методика відрізняється від попередньої (TaqMan Assay) тим, що кінцеві
зонду являють собою взаємно комплементарні області, тому при температурі відпалу праймерів вони «злипаються»і утворюють шпильки. Внутрішня область зондів має нуклеотидну послідовність, комплементарну області, що ампліфікується. При відпалі праймерів зонди, що не прєдналися до ДНК- матриці, залишаються в «злипнутому" стані (це означає, що відбувається гасіння флуоресценції). Ті ж зонди, які відпалилися на матрицю, розвертаються, тому флуоресцентна мітка и гасник розходяться. Таким чином, інтенсивність свіченням збільшується.

Слайд 88

Mocellin et al. Trends Mol Med 2003 (www)

Molecular beacons

Mocellin et al. Trends Mol Med 2003 (www) Molecular beacons

Слайд 89

Застосування 2-х зондів з резонансним переносом энергії (LightCycler assay)

Даний спосіб детекції накопичення

Застосування 2-х зондів з резонансним переносом энергії (LightCycler assay) Даний спосіб детекції
продуктів ампліфікації відрізняється підвищеною специфічністю, оскільки збільшення флуоресценції відбувається при комплементарному зв’язуванні з ампліконами відразу 2-х ДНК зондів. Принцип методу заключається в переносі енергії від одного флуорофора, який знаходиться на 3` кінці першого зонду, до другого флуорофору, який знаходиться на 5` кінці другого зонду, причому відстань між флуорофорами складає 1-3 нуклеотида. При одночасному зв’язуванні обох зондів з ДНК- матрицею випрмінювання першого флуорофора передається на другий флуорофор, а його випромінювання детектується приладом. Таким чином, зрастає специфічність аналізу.

Слайд 90

Застосування 2-х зондів з резонансним переносом энергії (LightCycler assay)

Застосування 2-х зондів з резонансним переносом энергії (LightCycler assay)

Слайд 91

Застосування 2-х зондів з резонансним переносом энергії (LightCycler assay)

Застосування 2-х зондів з резонансним переносом энергії (LightCycler assay)

Слайд 92

FRET = Förster/fluorescence resonance energy transfer

ABI: Real-Time PCR vs Traditional PCR

FRET = Förster/fluorescence resonance energy transfer ABI: Real-Time PCR vs Traditional PCR (www)
(www)

Слайд 93

Nigel Walker, NIEHS (www)

Nigel Walker, NIEHS (www)

Слайд 94


ДНК-чіпи
(DNA-array)

ДНК-чіпи (DNA-array)

Слайд 95

Технологія ДНК-чіпів

Технологія ДНК-чіпів

Слайд 97

ДНК-чіп


ДНК-чіп

Слайд 99

Microarrays

Microarrays

Слайд 101


Визначення філогенетичних зв’язків українських ізолятів вірусів рослин за допомогою порівняльного та

Визначення філогенетичних зв’язків українських ізолятів вірусів рослин за допомогою порівняльного та філогенетичного
філогенетичного аналізу ділянок гену білку оболонки

Слайд 102

побудова філогенетичних дерев

The time will come, I believe, though I shall

побудова філогенетичних дерев The time will come, I believe, though I shall
not live to
see it, when we shall have fairly true genealogical trees
of each great kingdom of Nature.

Charles Darwin

Математичне завдання – завдання комбінаторної оптимізації
: на основі «первинних» біологичних даних отримати дерево, можливо більш узгоджене з цими даними.

Біологічні завдання:
порівняння 3-х і більше об єктів
(хто на кого подібний .... )
реконструкція еволюції
(хто від кого, як і коли пішов…)

Слайд 103

Реальні події : Дані: Побудоване дерево

еволюція в природі чи

Реальні події : Дані: Побудоване дерево еволюція в природі чи в наприклад,
в наприклад, дерево,
лабораторії, н.к. послідо- розраховане на основі
компьютерна симуляція вності даних, може
відображати чи не
відображати реальні
події

>Seq4 GCGCTGFKI
. . . . .

>Seq1 ASGCTAFKL
. . .

>Seq3 GCGCTLFKI

A -> G

I -> L

Слайд 104

Поширення PPV в світі

Поширення PPV в світі

Слайд 105

ВШС (PPV, Potyvirus, Potyviridae)

Гнучні палички без оболонки, близько 760 нм довжиною і

ВШС (PPV, Potyvirus, Potyviridae) Гнучні палички без оболонки, близько 760 нм довжиною
20 нм в діаметрі
Вірус складається з однієї молекули лінійної плюс одноланцюгової РНК, оточеної одним типом субодиниць капсидного білку.

Ниткуваті часточки ВШС з соку рослин сливи (ІСЕМ) Бар 200 нм

Слайд 106

Геном ВШС
Для діагностики вірусу шарки сливи використовували
праймери специфічні до послідовності капсидного білка

Геном ВШС Для діагностики вірусу шарки сливи використовували праймери специфічні до послідовності
left- 5’ GGCTACGTCGCCGAATCGGA,
right- 5’GGGTAACG GGGGGATTCGA
продукт ампліфікації 243 bp

Слайд 107

Електрофореграма продуктів RT-PCR в агарозному гелі по виявленню вірусу шарки сливи 1 –

Електрофореграма продуктів RT-PCR в агарозному гелі по виявленню вірусу шарки сливи 1
маркери (HyperLadder 1); 2 – зразок сливи з Київської області (Жуляни); 3 - зразок сливи з Київської області (Жуляни); 4 - зразок сливи з Одеської області.

1 2 3 4

243 bp

Слайд 108

TGCATGTTGCGATTAACGTCACCAGCGGTGTGTCTCTCTGTGTCCTCTTCTTGTGTTCCGACGTTTCCATCCAAGCCAAATAAACGATTTTGAACATTTCTCAATGCTGCTGCCTTCATCTGGATATGAGCTTCACGTGCCCGTACGGGTGTCGTTGAAGTCATTTCGTAAAAATCAAAGGCATATCTGGCGAGGCTGTAGTCT

Нуклеотидна послідовність амплікону, отриманого з інфікованих зразків сливи

Сиквенс кДНК

TGCATGTTGCGATTAACGTCACCAGCGGTGTGTCTCTCTGTGTCCTCTTCTTGTGTTCCGACGTTTCCATCCAAGCCAAATAAACGATTTTGAACATTTCTCAATGCTGCTGCCTTCATCTGGATATGAGCTTCACGTGCCCGTACGGGTGTCGTTGAAGTCATTTCGTAAAAATCAAAGGCATATCTGGCGAGGCTGTAGTCT Нуклеотидна послідовність амплікону, отриманого з інфікованих зразків сливи Сиквенс кДНК

Слайд 109


Вигляд таблиці результатів вирівнювання нуклеотидних послідовностей гену капсидного білка з послідовностями

Вигляд таблиці результатів вирівнювання нуклеотидних послідовностей гену капсидного білка з послідовностями генів
генів капсидного білка, представлених в Генбанку, засобами пакету GENEDOC

Слайд 110

Філогенетичне дерево нуклеотидних послідовностей капсидного білка українського ізоляту та відомих ізолятів ВШС,

Філогенетичне дерево нуклеотидних послідовностей капсидного білка українського ізоляту та відомих ізолятів ВШС,
побудоване за методом NJ (найближчих сусідів), модель Кімура з 1000 бутстреп реплікацій (філограма). Філогенетичний аналіз проведений за допомогою програми MEGA.

Ukraine

Poland

Слайд 111

Піросеквенування


Піросеквенування
Имя файла: Методи-досліджень-та-ідентифікаціi-вірусів.pptx
Количество просмотров: 392
Количество скачиваний: 7