Генотипируем гиков: опыт полевой генетики

в 11:46, , рубрики: DRD4, geekpicnic, Биотехнологии, гикпикник, днк, Здоровье гика, Научно-популярное, полиморфизм, пцр, метки:

У нас было четыре центрифуги, тысяча пипеток Пастера, наборы реактивов, морозилка на минус двадцать, термоциклер, форезная камера и трансиллюминатор, который включался, только если нажать off. Единственное, что вызывало сомнения, — как мы будем делать ПЦР в полевых условиях, но мы знали, что рано или поздно мы попробуем и это.

Мы сделали это впервые на московском ГикПикнике 13-14 июня в парке Красная пресня. Расставили столы, рассадили волонтеров, наварили агарозного геля в микроволновке из нашего офиса (получались прекрасные брикеты прозрачного, как слеза младенца, холодца для электрофореза) и начали генотипирование. Хотелось показать всем, что генетика — это весело!

Генотипируем гиков: опыт полевой генетики - 1

Команда компании «Атлас» делала генотипирование DRD4 — гена рецептора дофамина, известного как гормон удовольствия. Ген DRD4 отвечает за то, чтобы клетки нашего мозга «ощущали» присутствие дофамина. Конец этого гена образован повторяющимися участками. Количество повторов может быть разное — от 2 до 11. Соответсвующим образом будут нумероваться аллели: 2R, 4R, 7R и т.д. В зависимости от количества повторов в гене, белок будет реагировать на дофамин сильнее или слабее. Это влияет на интенсивность чувства удовольствия от событий или еды и, как следствие, на уровень азарта человека. Людям с семикратным повторением (7R-полиморфизмом) нужно больше дофамина для достижения удовлетворения, им вряд ли будет достаточно вкусняшек или подобных им простых удовольствий. Часто им приходится ради этого отправляться в путешествия, заниматься рискованными видами спорта — им вообще не сидится на месте. Это подтверждают исследования, которые выявили связь между аллелем 7R и дальностью миграции древних людей из Африки по Евразии.

Для определения полиморфизма, нужно было выделить ДНК, провести полимеразную цепную реакцию (ПЦР), а её результаты прогнать на электрофорезе: устроить гонки отрезков гена DRD4 в агарозном холодце. Но обо всем по порядку.
На этапе выделения ДНК из слюны могли принимать участие все желающие. Сначала нужно было сделать соскоб с внутренней стороны щеки с помощью ватной палочки и прополоскать её в пробирке с водой.
Затем мы покатали пробирку в центрифуге, и под действием центробежной силы эпителиальные клетки осели и образовали осадок. Воду выливаем, а в пробирку для разрушения стенок клетки добавляем лизисный буфер (детергент) и греем на водяной бане.

В результате в пробирке вместо целых клеток оказывается смузи, как из блендера: остатки мембран, цитоплазма с растворенными в ней белками, клеточные органеллы и ДНК. Излекаем её в три приёма.
Первый этап основан на полярности. Все молекулы разделяются на две группы — полярные (то есть, имеющие заряд) и неполярные (без всяких зарядов на поверхности). Полярные молекулы любят полярные растворители (так соль растворяется в воде), а неполярные молекулы растворяются только в неполярных жидкостях (эфирные масла — в спирте).

Генотипируем гиков: опыт полевой генетики - 2

Поэтому мы добавляем в пробирку неполярный растворитель хлороформ (ДНК в нем не растворяется, а клеточные мембраны — да) и отправляем центрифугировать.
В результате мы получаем двухфазный раствор: вода с пленкой ДНК наверху и опустившийся на дно хлороформ. Нужно аккуратно вытянуть пипеткой Пастера водную часть с ДНК и переложить в другую пробирку, а хлороформ вылить. К чести гиков скажем, что даже самые юные ребята отважились провести эту ювелирную операцию.
Затем мы добавили осадочный раствор для того, чтобы еще раз отмыть ДНК от детергентов.
ДНК — заряженная частица, поэтому для её осаждения мы добавили раствор соли с большой ионной силой. (В какой-то момент он у нас закончился, пришлось бежать на фуд-корт, занимать обычную поваренную соль и разводить её). Под занавес — шоковая терапия: добавляем ледяной 96% этанол. Десять минут в морозилке, десять тысяч кругов в центрифуге — и мы можем видеть ДНК на дне пробирки.
Сливаем жидкость, а сам осадок растворяем в деионизированной воде. Такая вода не нарушает работу ферментов, которые используются в молекулярной биологии, поэтому её можно использовать для ПЦР.

Всё остальное проходило в нашем лабораторном шатре (читай — в чистом поле).

Генотипируем гиков: опыт полевой генетики - 3

С помощью ПЦР мы получали множество копий участка самого конца нашего гена.
Два праймера определили начало и конец участка с повторами гена DRD4. Вырезали его и многократно скопировали, используя фермент полимеразу, воспроизводящую последовательность нуклеотидов по образу и подобию изначально имеющегося отрезка гена. Этот процесс называется амплификацией. Это всё происходило автоматически в специальном амплификаторе.

Генотипируем гиков: опыт полевой генетики - 4

Для определения полиморфизма мы провели электофорез — те самые гонки, о которых мы уже говорили. Наш эксперт молекулярный биолог Вера Башмакова капала в лунки агарозного геля получившиеся после ПЦР образцы.

Генотипируем гиков: опыт полевой генетики - 5

Потом через гель пропускали электрический ток. Заряженные молекулы ДНК двигались в электрическом поле, и скорость их перемещения зависела от числа повторов в гене: чем их больше, тем отрезок ДНК медленнее. В гель мы добавили специальный раствор, который подсвечивал ДНК, если просветить гель ультрафиолетом на трансиллюминаторе. Расстояние замерили маркером молекулярного веса — и вуаля, у вас определился авантюрный «медленный» аллель 7R.

Генотипируем гиков: опыт полевой генетики - 6

Весь анализ занимал около двух часов (без учета процесса выделения ДНК).

Всего за два дня пикника генотипирование прошли около 150 человек, из которых генетических авантюристов было 13%. При этом в среднем для российской популяции вариант 7R встречается всего у 5% людей. Получается, концентрация генетических авантюристов на ГикПикнике повышена.

Кстати, один из авантюристов субботы так увлекся полевой генетикой, что пришел к нам в воскресенье уже как волонтер :)

Генотипируем гиков: опыт полевой генетики - 7

Автор: babi4

Источник

Поделиться новостью

* - обязательные к заполнению поля