核酸結構

核酸雜交(nucleic acid hybridization)

如果說熔解是把雙螺旋拉開,那麼雜交就是它自己重新拉上拉鍊的魔法。把兩條已分開的互補鏈冷卻下來,它們會在茫茫一片其他分子中找到彼此、重新配對,在序列相匹配的地方精確地扣合到一起。這種重新配對,是分子生物學工具箱中極大一部分的根基。

雜交(也叫退火或復性)是從序列互補的單鏈形成雙鏈雙體的過程,靠的是同樣的 A-T 和 G-C 氫鍵。關鍵在於,這兩條鏈不必來自同一來源:你可以把一條單鏈 DNA 與一條互補的 RNA 混在一起,或把一段短的合成探針與基因組 DNA 混在一起,它們就會配對、形成一個雜合體。這種配對是序列專一的,所以探針只會黏在它找到互補序列的地方——而匹配得越嚴絲合縫,雜合體就越穩定。

這正是一系列了不起的方法背後那台主力機器的原理。一個帶標記的探針與匹配的基因雜交,從而在印跡上(Southern 和 northern 印跡)或在細胞內(螢光原位雜交)把它點亮;PCR 引物雜交以夾住一個靶點;微陣列和現代測序也全都依賴鏈找到它們的夥伴。雜交把「互補的會黏在一起」這條簡單規則,變成了從複雜混合物中找到、測量並抓出你想要的任何序列的辦法。

在螢光原位雜交(FISH)中,一種螢光探針被鋪灑在一個細胞的染色體上;它只黏在匹配的基因上、在那裡發光,讓臨床醫生真的能看出一個基因是存在、缺失,還是被複製了。

互補的彼此尋找——印跡、探針與 PCR 背後的原理。

雜合體不必完美匹配才能形成。通過調節溫度和鹽濃度(即「嚴謹度」),人們可以允許近似匹配也配上對,或要求嚴絲合縫的匹配——這是一個可調的旋鈕,既是強大的特性,若設錯了也是假信號的來源。

又稱
hybridizationannealingrenaturation杂交退火复性