Marcature
Radioattiva:
- a livello dei dideossinucleotidi: [α - 35S],
[α - 33P], [α - 32P] dATP
- a livello del primer (marcato al 5'): [γ - 35S],
[γ - 32P] dATP
Il fosforo 32 è un forte emettitore, quindi possiamo
usare tempi brevi. Tuttavia potrebbe essere che bande molto marcate
coprano bande più piccole. Si è quindi passati ad usare lo Zolfo
35, che emette sempre radiazioni beta ma ha energia nettamente inferiore
rispetto a 32P, quindi dovremo usare tempi di esposizione
radiografica un po' più lunghi, ma otterremo bande più risolute.
(inoltre un forte emettitore potrebbe anche rompere casualmente
legami fosfodiesterici, causando false bande). Meglio di tutti è
il fosforo 33, che emette delle radiazioni beta ma ad energia intermedia
fra 32P e 35S, questo ottimizza la reazione:
buona qualità e buoni tempi.
35S viene inserito
al posto dell'Ossigeno sul primo fosfato in
α del nucleotide (di solito si utilizza 35S
per marcare il deossinucleotide, non il dideossi) il fosfato in
alfa è quello immediatamente legato al desossiribosio.
Fluorescente:
- a livello dei ddNTP;
- a livello dei dNTP;
- a livello dell'oligo (estremità 3');
- a livello del primer (estremità 5').
La fluorescenza consiste nella capacità di alcune sostanze di assorbire
radiazioni elettromagnetiche di una certa λ1 e di
emettere una frazione dell'energia assorbita con radiazione elettromagnetiche
di una lunghezza d'onda differente e superiore a quella assorbita.
Le molecole che sono in grado di dare fluorescenza, usate per questo
tipo di marcatura vengono comunemente chiamate fluorocromi. Per
adoperare questo marcatura abbiamo bisogno di una fonte di radiazione
EB ad una precisa λ (in genere si usa un laser) che emette
radiazione E/B a λ1, che è la λ di assorbimento
del fluorocromo. Dovremo avere un sistema di rilevazione che ci
consenta di misurare la quantità di radiazione E/B λ2 emessa. Il fluorocromo può essere legato al primer (5'), ai deossi,
o in alternativa a dideossi nucleotidi.
I fluorocromi, per essere tali devono essere:
- Stabili
- Presentare elevata intensità di fluorescenza (efficienza
quantica)
- nel caso in cui si utilizzino fluorocromi multipli (2 o 4 -->
ATCG), è necessario che assorbano tutti a λ1 (1
solo laser) e che riemettano radiazione E/B a differenti e distinguibili
λ2 (gli spettri di emissione devono presentare sovrapposizione
minima)
I fluorocromi sono molecole generalmente grandi, che danno quindi
luogo a fenomeni di ingombro sterico, quindi quando un'oligo viene
marcato diventa più grande --> la mobilità elettroforetica sarà
diversa e, di fatto più piccola.
Anche in questo caso, se usiamo più fluorocromi assieme, è auspicabile
che influenzino in maniera uniforme la mobilità elettroforetica
dei nucleotidi a cui sono legati.
La marcatura fluorescente può essere singola o
multipla.
Con la marcatura fluorescente singola (One dye system) si usa
lo stesso fluorocromo su diversi dNTP per i diversi sotocampioni
(similmente alla radioattività), quindi a livello di corsa
elettroforetica devo caricare ogni singolo sottocampione su una
linea diversa del gel.
Con la marcatura multipla (Four dye system) usiamo 4 diversi fluorocromi
che marcano i 4 dNTP. Il vantaggio è che posso compiere le 4 reazione
in una stessa miscela, e i 4 tipi di sottocampione saranno riconosciuti
in base alle 4 diverse emissioni. Possiamo quindi usare lo stesso
tubo (elettroforesi capillare su PAGE denaturante). In questo caso,
potremmo avere problemi per quanto riguarda la mobilità elettroforetica,
quindi per l'interpretazione dei dati dovremo utilizzare un algoritmo
più complesso di quello che si usa nel caso della marcatura con
una singola molecola fluorescente.
Algoritmi di base-coding
I
dati raccolti dal rilevatore devono passare attraverso un algoritmo
per poter essere trasformati in qualcosa di leggibile. Si utilizzano
un computer e dei programmi con degli algoritmi di rilevazione ben
precisi. I dati saranno costituiti da una serie di picchi di fluorescenza
parzialmente sovrapposti l'uno all'altro. Ciascun picco corrisponde
ad un segnale che viene emesso da un singolo frammento (oligo) di
DNA. L'algoritmo di base-coding (rivelazione) è un algoritmo di
processamento del segnale che consente di identificare con precisione
i picchi, separarli, eventualmente shiftarli (soprattutto nel caso
in cui abbiamo utilizzato 4 diversi fluorocromi) e in ultimo attribuire
direttamente la basi.
Se nel caso della marcatura radioattiva noi avevamo una lastra che
dovevamo leggere manualmente, in questo caso abbiamo direttamente,
su file, pronta per essere confrontata con le banche dati, la nostra
sequenza. Questa automatizzazione del metodo rappresenta un vantaggio
doppio, perché riduce i tempi e la probabilità di errore umano.
Tra gli altri vantaggi della fluorescenza è che, rispetto alla radioattività,
non è pericolosa per l'uomo.