بهینه کردن کیفی و کمی محصول واکنش زنجیره ای پلیمراز ژن FOXE1 به عنوان ژنی غنی از GC

نوع مقاله : Original Article(s)

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه ژنتیک و بیولوژی مولکولی، دانشکده‌ی پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی اصفهان، اصفهان، ایران

2 استادیار، گروه ژنتیک و بیولوژی مولکولی، دانشکده‌ی پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی اصفهان و مرکز کنترل و پیشگیری سرطان ایرانیان، اصفهان، ایران

3 دانشیار، مرکز تحقیقات بیماری‌های ارثی کودکان، پژوهشکده‌ی پیش‌گیری اولیه از بیماری‌های غیرواگیردار و گروه ژنتیک و بیولوژی مولکولی، دانشکده‌ی پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی اصفهان، اصفهان، ایران

چکیده

مقاله پژوهشی




مقدمه: تقریباً 3 درصد از ژنوم انسان غنی از GC است. این نواحی اغلب در پروموتر ژن‌ها، به ویژه ژن‌های خانه‌دار و ژن‌های سرکوب‌گر تومور یافت می‌شوند. تکثیر این مناطق غنی از GC می‌تواند چالش برانگیز باشد. زیرا پایداری توالی DNA غنی از GC بیشتر بوده، همچنین ساختارهای ثانویه به آسانی در این مناطق تشکیل می‌شوند. ژن FOXE1 به خانواده بزرگی از فاکتورهای رونویسی تعلق دارد که برای مورفوژنز غده‌ی تیروئید ضروری می‌باشد و به‌عنوان فاکتور مستعد‌کننده در سرطان تیروئید غیر مدولاری نوع 4 معرفی شده است.
روش‌ها: مطالعه‌ی حاضر از نوع تجربی است که به نحوه‌ی تکثیر قسمتی از توالی ژن FOXE1 با درصد بالای GC که با واکنش زنجیره‌ای پلیمراز معمولی قابل انجام نمی‌باشد پرداخته است.
یافته‌ها: نتایج این مطالعه نشان داد، استفاده از مواد تقویت‌کننده‌ی تکثیر مناطق غنی از GC، نظیر بتائین ودی متیل سولفوکسید (DMSO) به همراه واکنش زنجیره‌ای پلیمراز از نوع Touchdown در تکثیر توالی این ناحیه از ژن FOXE1 با تخریب ساختارهای ثانویه تشکیل شده در توالی و افزایش محصول واکنش مؤثر می‌باشد.
نتیجه‌گیری: این روش می‌تواند برای تکثیر نواحی غنی از GC در ژن‌های دیگر، که درصد مشابهی از GC با ژن FOXE1 دارند به‌کار گرفته شود.

تازه های تحقیق

زهره محمدی زانیانی: PubMed 

مهرداد زینلیان: Google Scholar, PubMed

محمد امین طباطبایی فر: Google Scholar, PubMed

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Qualitative and Quantitative Optimization of FOXE1 Gene Polymerase Chain Reaction Product as a GC-Rich Gene

نویسندگان [English]

  • Zohreh Mohammadi Zaniani 1
  • Mehrdad Zeinalian 2
  • Mohammad Amin Tabatabaiefar 3
1 MSc, Department of Genetics and Molecular Biology, School of Medicine, Isfahan University of Medical Sciences, Isfahan, Iran
2 Assistant Professor, Department of Genetics and Molecular Biology, School of Medicine, Isfahan University of Medical Sciences AND Iranian Cancer Control and Prevention Center, Isfahan, Iran
3 PhD, Department of Genetics and Molecular Biology, School of Medicine, Isfahan University of Medical Sciences, Isfahan, Iran
چکیده [English]

Background: Approximately 3% of the human genome is rich in GCs. These regions are often found in the promoter of genes, especially housekeeping genes and tumor suppressor genes. Amplification of these GC-rich regions can be challenging. Because the stability of GC-rich DNA sequences is higher, secondary structures are easily formed in these regions. Type 4 non-medullary thyroid carcinoma has been linked to the FOXE1 gene as a risk factor. FOXE1 belongs to a large family of transcription factors principal for the development of the thyroid gland's morphology.
Methods: With a high proportion of GC, a portion of the FOXE1 gene sequence cannot be amplified using the usual polymerase chain reaction. This work is an experimental study that deals with this issue.
Findings: The results of the present study showed that the Touchdown polymerase chain reaction, in combination with CO-amplification materials such as betaine and Dimethyl Sulfoxide (DMSO), is effective in amplifying the sequence of this region of the FOXE1 gene by destruction of the secondary structures formed in the sequence and increasing the reaction product.
Conclusion: Using this method, GC-rich regions in additional genes with a similar degree of GC as the FOXE1 gene can be amplified.

کلیدواژه‌ها [English]

  • GC-rich sequence
  • FOXE1
  • Betaine
  • DMSO
  • Touchdown PCR

مراجع

  1. Seib CD, Sosa JA. Evolving understanding of the epidemiology of thyroid cancer. Endocrinol Metab Clin North Am 2019; 48(1): 23-35.
  2. Global Cancer Obseratory (gco). [Online]. [cited 2020]; Available from: URL: https://gco.iarc.fr/
  3. Sung H, Ferlay J, Siegel RL, Laversanne M, Soerjomataram I, Jemal A, et al. Global Cancer Statistics 2020: GLOBOCAN estimates of incidence and mortality worldwide for 36 cancers in 185 countries. CA Cancer J Clin 2021; 71(3): 209-49.
  4. Chrisoulidou A, Boudina M, Tzemailas A, Doumala
    E, Iliadou PK, Patakiouta F, et al. Histological subtype is the most important determinant of survival in metastatic papillary thyroid cancer. Thyroid Res 2011; 4(1): 1-5.
  5. Landa I, Ruiz-Llorente S, Montero-Conde C, Inglada-Pérez L, Schiavi F, Leskelä S, et al. The variant rs1867277 in FOXE1 gene confers thyroid cancer susceptibility through the recruitment of USF1/USF2 transcription factors. PLoS Gene. 2009; 5(9): e1000637.
  6. Wiese S, Emmerich D, Schröder B, Murphy DB,
    Grzeschik KH, Van Kessel AG, et al. The novel human UNF-3/fork head-like 5 gene: Chromosomal localization and expression pattern. DNA Cell Biol 1997; 16(2): 165-71.
  7. Venza I, Visalli M, Teti D, Venza M. FOXE1 (forkhead box E1 (thyroid transcription factor 2)). Atlas of Genetics and Cytogenetics in Oncology and Haematology; 2011. p. 182.
  8. Cuesta I, Zaret KS, Santisteban P. The forkhead factor FoxE1 binds to the thyroperoxidase promoter during thyroid cell differentiation and modifies compacted chromatin structure. Mol Cell Biol 2007; 27(20): 7302-14.
  9. Fernandez LP, Lopez-Marquez A, Martinez AM, Gomez-Lopez G, Santisteban P. New insights into FoxE1 functions: identification of direct FoxE1 targets in thyroid cells. PLoS One 2013; 8(5): e62849.
  10. Bullock M, Duncan EL, O’Neill C, Tacon L, Sywak M, Sidhu S, et al. Association of FOXE1 polyalanine repeat region with papillary thyroid cancer. J Clin Endocrinol Metab 2012; 97(9): E1814-9.
  11. Gibbs RA. DNA amplification by the polymerase chain reaction. Anal Chem 1990; 62(13): 1202-14.
  12. Varadaraj K, Skinner DM. Denaturants or cosolvents improve the specificity of PCR amplification of a G + C-rich DNA using genetically engineered DNA polymerases. Gene 1994; 140(1): 1-5.
  13. McDowell DG, Burns NA, Parkes HC. Localised sequence regions possessing high melting temperatures prevent the amplification of a DNA mimic in competitive PCR. Nucleic Acids Res 1998; 26(14): 3340-7.
  14. Kool ET. Hydrogen bonding, base stacking, and steric effects in DNA replication. Annu Rev Biophys
    Biomol Struct 2001; 30(1): 1-22.
  15. Sahdev S, Saini S, Tiwari P, Saxena S, Saini KS. Amplification of GC-rich genes by following a combination strategy of primer design, enhancers and modified PCR cycle conditions. Mol Cell Probes 2007; 21(4): 303-7.
  16. Bachmann HS, Siffert W, Frey UH. Successful amplification of extremely GC-rich promoter regions using a novel ‘slowdown PCR’technique. Pharmacogenetics 2003; 13(12): 759-66.
  17. Hubé F, Reverdiau P, Iochmann S, Gruel Y. Improved PCR method for amplification of GC-rich DNA sequences. Mol Biotechnol 2005; 31: 81-4.
  18. Suguna S, Nandal DH, Kamble S, Bharatha A, Kunkulol R. Genomic DNA isolation from human whole blood samples by non enzymatic salting out method. Int J Pharm Pharm Sci 2014; 6(6): 198-9.
  19. Gellert M, Lipsett MN, Davies DR. Helix formation by guanylic acid. Proc Natl Acad Sci U S A 1962; 48(12): 2013-8.
  20. Zhang Z, Yang X, Meng L, Liu F, Shen C, Yang W. Enhanced amplification of GC-rich DNA with two organic reagents. Biotechniques 2009; 47(3): 775-9.
  21. Zhou M, Hatahet Z. An improved ligase-free method for directional subcloning of PCR amplified DNA. Nucleic Acids Res 1995; 23(6): 1089-90.
  22. Don RH, Cox PT, Wainwright BJ, Baker K, Mattick JS. ’Touchdown’PCR to circumvent spurious priming during gene amplification. Nucleic Acids Res 1991; 19(14): 4008.
  23. Duckworth AW, Rule SAJ. The use of ‘touchdown’polymerase chain reaction increases the sensitivity and specificity of t (11; 14)(q13; q32) detection in patients with mantle cell lymphoma. Br J Haematol 2003; 121(6): 952-3.
مجله دانشکده پزشکی اصفهان
دوره 41، شماره 743
هفته 3، دی
آذر و دی 1402
صفحه 1004-1010

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 21 تیر 1402
  • تاریخ پذیرش: 27 دی 1402

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار