Reliable discrimination of a single nucleotide mismatch was demonstrated using arrays with peptide nucleic acid (PNA) probes. The newly developed PNA probes immobilization method and hybridization conditions for PNA arrays gave excellent specificity and sensitivity. In addition we compared the specificity, sensitivity, and stability obtained with the PNA and DNA arrays in discriminating single nucleotide mismatches. The PNA arrays had superior perfect match-to-mismatch signal ratios and sensitivities. The relative signal intensities of mismatch PNA probes ranged from 1.6% to 12.1% of the perfect-match PNA probes. These results demonstrated that the PNA arrays were 2.0 to 37.3 times more specific and about 10 times more sensitive than DNA arrays. The PNA array showed the same specificity and sensitivity after 12-month storage at room temperature.
Mattarucchi, Elia;Marsoni, Milena;Binelli, Giorgio;Passi, Alberto;Lo Curto, Francesco;Pasquali, Francesco;Porta, Giovanni
BMB Reports
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제38권5호
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pp.555-562
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2005
Single nucleotide polymorphisms (SNPs) are becoming the most common type of markers used in genetic analysis. In the present report a SNP has been chosen to test the applicability of Real Time PCR to discriminate and quantify SNPs alleles on DNA pools. Amplification Refractory Mutation System (ARMS) and Mismatch Amplification Mutation Assay (MAMA) has been applied. Each assay has been pre-validated testing specificity and performances (linearity, PCR efficiency, interference limit, limit of detection, limit of quantification, precision and accuracy). Both the approaches achieve a precise and accurate estimation of the allele frequencies on pooled DNA samples in the range from 5% to 95% and don't require standard curves or calibrators. The lowest measurement that could be significantly distinguished from the background noise has been determined around the 1% for both the approaches, allowing to extend the range of quantifications from 1% to 99%. Furthermore applicability of Real Time PCR assays for general diagnostic purposes is discussed.
Zhang, Jia;Chen, Lin-Ling;Guo, Zi-Fen;Peng, Cui-Ying;Liao, Duan-Fang;Li, Kai
BMB Reports
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제36권6호
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pp.529-532
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2003
The potential physiological role and technological application of the premature termination of DNA polymerization through the off-switch of exo+ polymerases were studied using 3' phosphorothioate-modified or unmodified primers with single base mismatch distal to the 3' terminus. With exonuclease-digestible unmodified primers, a gradient premature termination of DNA polymerization was observed when amplified with exo+ polymerases. With 3' allele specific phosphorothioate-modified primers, an efficient off-switch effect occurred in the discrimination of a single nucleotide polymorphism when directly using genomic DNA. Clearly, the off-switch of exo+ polymerases is useful in biomedical research.
Background: Cultivated ginseng is often introduced as a substitute and adulterant of Russian wild ginseng due to its lower cost or misidentification caused by similarity in appearance with wild ginseng. The aim of this study is to develop a simple and reliable method to differentiate Russian wild ginseng from cultivated ginseng. Methods: The mitochondrial NADH dehydrogenase subunit 7 (nad7) intron 3 regions of Russian wild ginseng and Chinese cultivated ginseng were analyzed. Based on the multiple sequence alignment result, a specific primer for Russian wild ginseng was designed by introducing additional mismatch and allele-specific polymerase chain reaction (PCR) was performed for identification of wild ginseng. Real-time allele-specific PCR with endpoint analysis was used for validation of the developed Russian wild ginseng single nucleotide polymorphism (SNP) marker. Results: An SNP site specific to Russian wild ginseng was exploited by multiple alignments of mitochondrial nad7 intron 3 regions of different ginseng samples. With the SNP-based specific primer, Russian wild ginseng was successfully discriminated from Chinese and Korean cultivated ginseng samples by allele-specific PCR. The reliability and specificity of the SNP marker was validated by checking 20 individuals of Russian wild ginseng samples with real-time allele-specific PCR assay. Conclusion: An effective DNA method for molecular discrimination of Russian wild ginseng from Chinese and Korean cultivated ginseng was developed. The established real-time allele-specific PCR was simple and reliable, and the present method should be a crucial complement of chemical analysis for authentication of Russian wild ginseng.
Background: The mixed-cultivation of different Panax ginseng cultivars can cause adverse effects on stability of yield and quality. K-1 is a superior cultivar with good root shape and stronger disease resistance. DNA markers mined from functional genes are clearly desirable for K-1, as they may associate with major traits and can be used for marker-assisted selection to maintain the high quality of Korean ginseng. Methods: Five genes encoding pathogenesis-related (PR) proteins of P. ginseng were amplified and compared for polymorphism mining. Primary, secondary, and tertiary structures of PR5 protein were analyzed by ExPASy-ProtParam, PSSpred, and I-TASSER methods, respectively. A coding single nucleotide polymorphism (SNP)-based specific primer was designed for K-1 by introducing a destabilizing mismatch within the 3' end. Allele-specific polymerase chain reaction (PCR) and real-time allele-specific PCR assays were conducted for molecular discrimination of K-1 from other cultivars and landraces. Results: A coding SNP leading to the modification of amino acid residue from aspartic acid to asparagine was exploited in PR5 gene of K-1 cultivar. Bioinformatics analysis showed that the modification of amino acid residue changed the secondary and tertiary structures of the PR5 protein. Primer KSR was designed for specific discrimination of K-1 from other ginseng cultivars and landraces. The developed real-time allele-specific PCR assay enabled easier automation and accurate genotyping of K-1 from a large number of ginseng samples. Conclusion: The SNP marker and the developed real-time allele-specific PCR assay will be useful not only for marker-assisted selection of K-1 cultivar but also for quality control in breeding and seed programs of P. ginseng.
The 5′-region of Potato virus X (PVX) RNA, which contains an AC-rich, single-stranded region and stem-loop structure 1 (SL1), affects RNA replication and assembly. Using Systemic Evolution of Ligands by EXponential enrichment (SELEX) and the electrophoretic mobility shift assay, we demonstrate that SL1 interacts specifically with tobacco protoplast protein extracts (S100). The 36 nucleotides that correspond to the top region of SL1, which comprises stem C, loop C, stem D, and the tetra loop (TL), were randomized and bound to the S100. Remarkably, the wild-type (wt) sequence was selected in the second round, and the number of wt sequences increased as selection proceeded. All of the selected clones from the fifth round contained the wt sequence. Secondary structure predictions (mFOLD) of the recovered sequences revealed relatively stable stem-loop structures that resembled SL1, although the nucleotide sequences therein were different. Moreover, many of the clones selected in the fourth round conserved the TL and C-C mismatch, which suggests the importance of these elements in host protein binding. The SELEX clone that closely resembled the wt SL1 structure with the TL and C-C mismatch was able to replicate and cause systemic symptoms in plants, while most of the other winners replicated poorly only on inoculated leaves. The RNA replication level on protoplasts was also similarly affected. Taken together, these results indicate that the SL1 of PVX interacts with host protein(s) that play important roles related to virus replication.
콩과(Fabaceae) 작물 해충인 팥나방(Matsumuraeses phaseoli)과 어리팥나방(M. falcana) (나비목: 잎말이나방과)은 형태적으로 매우 유사하여 종 구별이 힘든 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 PCR-SSP(PCR with Sequence Specific Primers) 방법으로 두 종을 빠르고 정확하게 구별할 수 있는 판별법을 찾고자 두 종의 미토콘드리아 시토크롬 옥시다제 I(mtCOI) DNA 부분영역(439 bp)의 염기서열을 해독하였다. 그리고 다른 나방 종의 mtCOI 염기서열과 함께 나열하여 비교한 후 팥나방과 어리팥나방에서 종 특이적으로 차이가 나는 단일 뉴클레오티드를 프라이머의 3' 말단으로 하는 염기서열 특이 프라이머 조합을 만들었다. PCR 산물들을 전기영동 한 결과, 어리팥나방은 245 bp, 팥나방은 409 bp와 245 bp의 특이적 밴드 패턴을 보여 두 종을 구별할 수 있었다.
국제 무역 및 전세계 수산물 소비의 증가로 인해 다양한 수산물이 국내로 수입되어 유통되고 있다. 최근 수입 수산물의 종명 및 원산지 표시사항을 허위로 기재하는 경우가 급증하여 식품안전성에 심각한 문제가 야기되고 있다. 불법적으로 유통되는 수산물의 안전관리를 위해 DNA 기반 기술을 이용한 종 판별법 마련이 시급하다. 본 연구에서는 전세계적으로 중요한 대형선망어업 어종 중 하나인 전갱이속 어류의 종을 판별하기 위해 duplex-PCR을 사용한 검출 방법을 개발하였다. 국내에 유통되는 T. japonicus과 T. novaezelandiae의 시료를 확보하여 COI 영역의 염기서열 분석을 통하여 종간 특이성을 나타내는 단일염기다형성 유전자를 탐색하였으며, PCR 증폭 산물의 크기를 고려하여 2개의 종 특이적인 정방향 primer를 설계하였다. Duplex-PCR 분석 결과, T. japonicus (103 bp), T. novaezelandiae (214 bp)와 같은 단일 밴드를 전기영동상에서 확인 할 수 있었으며 상호간의 비 특이적 밴드는 형성되지 않았다. 또한 duplex-PCR 방법을 통한 T. japonicus과 T. novaezelandiae에서 최저 $0.01ng/{\mu}l$까지 검출됨을 확인 할 수 있었다. 따라서 본 연구에서 개발된 duplex-PCR 분석법을 이용한 전갱이속 어류의 종 판별법은 정확도와 민감도가 우수하여 수산물의 수출입 및 시중에 불법적으로 유통 가능성이 있는 제품을 신속하고 과학적으로 판별할 수 있어 수산물안전관리에 활용도가 매우 클 것으로 기대된다.
Objective: This study was carried out to assess the haplotype diversity and population dynamics in cattle populations of Ethiopia. Methods: We sequenced the complete mitochondrial cytochrome b gene of 76 animals from five indigenous and one Holstein Friesian${\times}$Barka cross bred cattle populations. Results: In the sequence analysis, 18 haplotypes were generated from 18 segregating sites and the average haplotype and nucleotide diversities were $0.7540{\pm}0.043$ and $0.0010{\pm}0.000$, respectively. The population differentiation analysis shows a weak population structure (4.55%) among the populations studied. Majority of the variation (95.45%) is observed by within populations. The overall average pair-wise distance ($F_{ST}$) was 0.049539 with the highest ($F_{ST}=0.1245$) and the lowest ($F_{ST}=0.011$) $F_{ST}$ distances observed between Boran and Abigar, and Sheko and Abigar from the indigenous cattle, respectively. The phylogenetic network analysis revealed that all the haplotypes detected clustered together with the Bos taurus cattle and converged to a haplogroup. No haplotype in Ethiopian cattle was observed clustered with the reference Bos indicus group. The mismatch distribution analysis indicates a single population expansion event among the cattle populations. Conclusion: Overall, high haplotype variability was observed among Ethiopian cattle populations and they share a common ancestor with Bos taurus.
옥수수 품종판별 마커 개발을 위하여 SNAP 방법을 변형하여 2bp 불일치 SNP PCR 방법을 옥수수 품종판별에 적용하였다. SNP 마커개발을 위하여 MaizeGDB 웹사이트(www.maizegdb.org)를 통해서 200 SNP 위치를 확인하였으며, 표준맵으로 알려진 B73 옥수수 게놈서열을 바탕으로 2bp 불일치 Primer을 디자인하였다. PCR 생성물은 200-500bp 사이에서 결정되었으며 SNP site가 있을시 PCR 생성물이 생성되지 않게 디자인 되었다. 선행연구에서 선발된 16개의 Primer조합을 이용해서 농촌진흥청에서 개발된 사료용 옥수수 10품종(강다옥, 광평옥, 다평옥, 안다옥, 양안옥, 신광옥, 장다옥, 청다옥, 평광옥, 평안옥)과 수입 사료용 옥수수 40품종과의 판별 가능성을 검정하였다. SNP PCR 결과를 바탕으로 한 Cluster분석에서 신광옥과 PI1395 그리고 몇몇 수입 사료용 옥수수를 제외하고는 모두 판별 가능한 것으로 검정되었다. SNP 통한 품종판별 최소조합수를 선발한 결과 강다옥은 IBM911과 IBM1798, 장다옥은 IBM440과 IBM549, 평강옥은 IBM440과 IBM1269, 평안옥은 IBM795와 IBM1601였다. 이는 SNP 마커 개발을 통해 빠르고, 손쉽게 품종판별이 가능한 마커로 활용가능하다는 것을 보여준다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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