Bu makale, modifiye edilmiş bir ortak DNA ekstraksiyon kiti kullanılarak taze ve eski nekrofilik sinek DNA ekstraksiyonu için bir protokolü açıklamaktadır.
Yöntem makalesi
* These authors contributed equally
Bu makale, modifiye edilmiş bir ortak DNA ekstraksiyon kiti kullanılarak taze ve eski nekrofilik sinek DNA ekstraksiyonu için bir protokolü açıklamaktadır.
Chrysomya megacephala örneklerinin toplam beş örneği - üç taze örnek, 2 yıl boyunca alkolde saklanan bir örnek ve 2 yıl boyunca sadece ışıktan korunan kuru kapalı depoda saklanan bir örnek - bir kan DNA ekstraksiyon kitinin nekrofilik sineklerden DNA çıkarıp çıkaramayacağını araştırmak ve alkolün nekrofilik sineklerin DNA'sının korunmasını uzatıp uzatamayacağını belirlemek için seçildi. İlk olarak, göğüs dokularından DNA'yı çıkarmak için kan DNA ekstraksiyon kiti kullanıldı. Daha sonra, DNA saflığı ve konsantrasyonu bir mikroplaka okuyucu ve bir florometre kullanılarak incelendi. Son olarak, ekstrakte edilen DNA'nın PCR amplifikasyonu ve elektroforezi, mitokondriyal CO I gen dizisinde bulunan nekrofilik sinek spesifik primerler ile yapıldı. Sonuçlar, tüm örneklerin DNA saflığının 2.0'dan büyük olduğunu gösterdi. DNA konsantrasyonunun şu sırada olduğu gözlendi: taze numuneler > alkolle korunmuş eski numuneler > işlenmemiş, eski numuneler. PCR amplifikasyonundan sonra tüm örneklerde spesifik elektroforetik bantlar vardı. Sonuç olarak, nekrofilik sineklerden DNA'yı başarılı bir şekilde çıkarmak için bir kan DNA ekstraksiyon kiti kullanılabilir ve taze sinek örneklerinin DNA konsantrasyonu eski sinek örneklerinden daha fazladır. Sinekler uzun süre alkolde saklanabilir.
Ölüm zamanının çıkarımı, yargı pratiğinde her zaman çözülmesi gereken kilit ve zor konulardan biri olmuştur. Adli tıp pratiğinde, bir ceza davası için, ölüm sonrası aralığın belirlenmesi, suçun zamanının çıkarılmasında, şüphelinin kilitlenmesinde ve soruşturmanın kapsamının daraltılmasında çok önemli bir rol oynar. Ölüm zamanını belirlemenin geleneksel yöntemleri, esas olarak, genellikle yalnızca 24 saat içindeki ölüm zamanını çıkarmak için kullanılabilen erken ölüm sonrası olaylara dayanır. Bununla birlikte, uzun ölüm süresi ölüm sonrası olaylarla belirlenemez. Artık adli bilim camiasında, adli entomolojinin daha uzun bir ölüm süresini çıkarmada etkili bir yöntem olma potansiyeline sahip olduğu genel olarak kabul edilmektedir.
Nekrofag böcekler, cesetlerle beslenen larvaları için adlandırılır. Bunların arasında, bir ceset mevcut olduğunda, yetişkin nekrofil sinekler cesede ilk ulaşan ve yumurtalarını veya larvalarını bırakan ilk sinekler olacaktır. Larvalar ceset dokusuyla beslenir ve olgunlaşarak yetişkinlere dönüşen pupalara dönüşür. Nekrofilik sinekler, düzenli yaşam döngüleri ve coğrafi dağılımları nedeniyle adli bilimlerin uygulanmasında büyük bir rol oynamaktadır, örneğin, ölüm zamanının düşülmesi ve ölüm yerininbelirlenmesi 1,2. Bununla birlikte, adli uygulamada nekrofil sineklerin kullanılmasının önündeki engel tür tanımlamasıdır. Morfolojik yöntemler, nekrofilik sineklerin tür tanımlaması için yetkili yöntem olarak hala kullanılmaktadır. Bununla birlikte, morfolojik türlerin tanımlanması, yüksek derecede böcek bütünlüğü gerektirir. Sinekler farklı gelişim aşamalarındaysa veya çevresel seçimlerin neden olduğu morfolojik değişiklikler nedeniyle, bunların hepsi morfolojik incelemeyi daha zor hale getirir. Özellikle, suç mahallinde en sık bulunan pupa ve pupa kabuklarının morfolojisi zar zor tanınabilir. Bu, morfolojik uzmanların azlığı ile birlikte, türlerin morfolojik olarak tanımlanmasında büyük zorluklar yaratmaktadır. Bu nedenle, sineklerin tür tanımlaması için moleküler biyoloji yöntemlerinin uygulanması ortaya çıkmıştır, bu da morfolojik tanımlamanın zorluğunu azaltır ve gelişim evresi 3,4,5,6,7'den bağımsızdır.
Moleküler biyoloji yöntemlerine dayalı olarak nekrofil sineklerin tür tanımlamasındaki ilk adım, DNA'nın verimli bir şekilde ekstraksiyonudur, ancak böcek DNA ekstraksiyonu için özel kitler şu anda yaygın olarak mevcut değildir. Ve nekrofilik sineklerin DNA ekstraksiyonu için ortak kan kitlerinin nasıl kullanılacağı adli olarak daha alakalı hale gelir. Suç mahallerinde bulunan nekrofilik sinekler genellikle sakatlanır veya çürüme ve DNA bozulmasına uğrar. Sinek örnekleri, alındıktan sonra DNA ekstraksiyonu için hemen mevcut değildir veya mümkünse, kanıt koruma gereklilikleri nedeniyle tam örneklerin saklanması gerekir. Yukarıdaki gereksinimlere dayanarak, bu çalışmada, proteinaz K sindirimine dayalı kan DNA kitini uyguladık ve üç taze Chrysomya megacephala (Diptera, Lepidoptera) örneği seçtik (Şekil 1), iki yıl boyunca alkole yerleştirilmiş bir eski C. megacephala örneği ve iki yıl boyunca ışık korumalı depoya yerleştirilen bir C. megacephala örneği, beş örneğin her birini tarttık, DNA ekstraksiyonu için böcek toraks dokusunu seçti. Eski ve yeni örneklerden ekstrakte edilen DNA'nın kalitesi ve saflığı karşılaştırılarak, ekstrakte edilen DNA'nın PCR amplifikasyonu ve elektroforezi, mitokondriyal CO
gen dizisinde bulunan nekrofilik sinek spesifik primerler ile gerçekleştirildi.
NOT: Bu protokolde toplam beş C . megacephala numunesi kullanıldı - üç taze numune (Taze 1, Taze 2 ve Taze 3), 2 yıl boyunca alkolde saklanan bir numune (Eski 1) ve 2 yıl boyunca kuru kapalı depoda saklanan bir numune sadece ışıktan korunarak (Eski 2). Numuneler deney gereksinimlerine göre etiketlenmelidir.
1. Genel numune saklama ve hazırlıklar
2. DNA ekstraksiyonu
NOT: Tüm santrifüj adımları, oda sıcaklığında (15-25 °C) bir mikrosantrifüjde gerçekleştirilmelidir. Tüm adımlar, asepsi ilkelerine sıkı sıkıya bağlı kalarak ve çapraz kontaminasyonu önlemek için gerçekleştirilmelidir.

Ekstrakte edilen DNA çözeltisinin OD260 ve OD280 değerlerini ölçmek için bir mikroplaka okuyucu kullandık ve ardından DNA'nın saflığını değerlendirmek için OD260 / OD280 değerlerini elde ettik. Tüm taze numunelerin OD260/OD280'i ve eski numune 1'in 2'den büyüktü. Eski numune 2'nin OD260/OD280'i, ortalama 2.187 olmasına rağmen maksimum 1.753 değerine sahipti ve hem OD280 hem de OD280'in küçük (≤0.01) değerleri nedeniyle üç ölçümü büyük ölçüde dalgalandı (Tablo 1). Elde edilen OD260 değerine dayanarak, DNA konsantrasyonunu tahmin ettik. Üçünün DNA konsantrasyonu şu sıradaydı: eski numune 1 > eski numune 2 > taze numuneler, mikroplaka okuyucu kullanılarak ölçüldü, ancak taze numuneler ile eski numuneler arasındaki fark küçüktü, sadece ~ 10-20 ng / μL (Tablo 1), Qubit florometre ile ölçülen üç taze numunenin DNA konsantrasyonu, mikroplaka okuyucu tarafından ölçülenden 125-130 ng / μL daha büyüktü, eski numune 1'de 15 ng/μL ve eski numune 2'de sadece 1.3 ng/μL farkla. Eski numune 1 > eski numune 2 > taze numunelerin DNA konsantrasyonu (Tablo 2).
Halihazırda kullanılan ekstraksiyon yöntemiyle ekstrakte edilen DNA, numunedeki farklı kaynaklardan gelen tüm DNA bileşenlerini içerir. Bu, DNA çözeltisinin sadece sinek genomik DNA'sının bir çözeltisi olmadığı anlamına gelir. Sinek mitokondriyal CO
gen fragmanlarını spesifik olarak amplifiye etmek için primerler literatüre danışılarak seçildi ve NCBI-Blast Primer ile doğrulandı. Sonuçlar, mitokondriyal CO
geninin ileri primer C1-J-2495 ve ters primer C1-N-2800'ün, dizi polimorfizmine sahip sinek spesifik primerler olduğunu ve birçok sinek türünü kapsadığını gösterdi. Amplifikasyon sonuçları insan genlerini göstermedi. Bunlar, nekrofil sinek tanımlaması için bir çift güvenilir DNA biyobelirteçleriydi ve bu deneyin sonuçlarının doğrulanması için seçildiler.
Tüm farklı numuneler, uzunlukları 250 bp-400 bp arasında değişen belirgin elektroforetik bantlar gösterdi. Bantlar taze numunelerde eski numunelere göre daha parlaktı ve alkol yerleştirilmiş eski numuneler (Şekil 2, Eski1), işlenmemiş eski numunelerden (Şekil 2, Eski2) daha parlaktı, ancak eski numunelerde ayrıca farklı pozisyonlarda iki bant vardı. Boş kontrolde bant yoktu (Şekil 2).

Şekil 1: Chrysomya megacephala'nın farklı açılardan görüntüleri. (A) Erkek; (B) kadın. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 2: PCR amplifikasyon ürünlerinin elektroferogramı. Soldan ilk üç bant, taze sinek örneklerinden alınan DNA'nın PCR amplifikasyon ürünleridir. Dördüncü elektroforetik bant, alkolde korunan eski sinek örneğinden alınan DNA'nın PCR ürünüdür. Beşinci bant, herhangi bir özel koruma olmaksızın eski sinek örneğinden alınan DNA'nın PCR ürünüdür. Altıncı bant boş bir kontroldür; temizdir ve PCR amplifikasyonu sırasında herhangi bir kontaminasyon meydana gelmediğini kanıtlar. En sağda, 250 bp ve 400 bp uzunluklarında DNA pozisyonlarını etiketlediğimiz DNA merdiveni var. Tüm örneklerin PCR ürünlerinin elektroforetik bantları 250 bp'nin biraz üzerinde ve 400 bp merdiven bantlarının altındaydı. Bu pozisyon, 278 bp hedef genin uzunluğuyla eşleşir. Taze örnekleri temsil eden DNA bantlarının eski örneklerden daha parlak olduğu çıplak gözle daha açıktır. Eski örnekler, orada farklı uzunluklarda daha az yoğun, hedef olmayan genlerde bulunan diğer DNA bantlarını içerir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
| Örnek | Taze1 | Taze2 | Taze3 | Eski1 | Eski2 |
| OD260 / OD280 | 2.354±0.036 | 2.245±0.027 | 2.060±0.038 | 2.143±0.012 | 1.753±0.421 |
| DNA (ng/μL) | 119.91±1.686 | 116.084±4.965 | 95.239±3.401 | 86.845±6.14 | 10.151±0.168 |
Tablo 1: Bir mikroplaka okuyucu ile DNA saflığının ve konsantrasyonunun ölçülmesi.
| Örnek | Taze1 | Taze2 | Taze3 | Eski1 | Eski2 |
| DNA (ng/μL) | 243.333±1.528 | 237.667±2.082 | 226.000±2.000 | 101.000±0.000 | 11.433±0.058 |
Tablo 2: Bir florometre ile DNA konsantrasyonunun ölçülmesi.
DNA ekstraksiyonu, nekrofilik sineklerin moleküler tanımlanmasında en kritik bağlantıdır ve ekstraksiyon yöntemi ve ekstrakte edilen DNA'nın kalitesi, sonraki tespiti doğrudan etkiler. Bu deneyde, özel bir böcek DNA ekstraksiyon kiti satın almaya gerek kalmadan, ortak bir kan kiti kullanarak nekrofil sineklerden DNA'yı başarıyla çıkardık, bu da böcek DNA'sı ekstraksiyonunun gerçekleştirilmesini kolaylaştırıyor.
Sineklerin yüzeyi, özellikle epidermal kitinin% 60-70'e ulaşabildiği larva ve pupa aşamalarında kitin bakımından zengindir, bu da nekrofilik sineklerden DNA ekstraksiyonunu zorlaştırır9. Ekstraksiyon işlemi sırasında, numunenin ıslak olması durumunda, numuneyi yeterince kesmiş olmamıza rağmen, sindirim için proteinaz K uygulandığında numunenin jelatinimsi kaldığını bulduk. Bu, eklenen sıvının adsorpsiyon kolonundan geri geçmesini engelledi. Bu sorunu çözmek için, sineklerin kırılgan ve öğütülmesi kolay olmasının yanı sıra tamamen sindirimi kolay hale getirmek için önce numuneleri hızlı bir şekilde dondurmak için sıvı nitrojen uyguladık. Öğütme için sıvı nitrojen mevcut değilse ve DNA ekstraksiyon verimliliği hala iyileştirilecekse, sinek örnekleri yaklaşık 48 saat boyunca havalandırılan bir alana yerleştirilebilir. Numuneler, yeterince kesilmeden önce kurumaya bırakılabilir ve ardından DNA ekstrakte edilebilir.
Eski örneklerin DNA bozulmasının daha büyük bir endişe kaynağı olduğu göz önüne alındığında, yüksek toraks DNA içeriği nedeniyle bu deneyde DNA ekstraksiyonu için sinek toraks örnekleri seçildi. Bununla birlikte, toraksın kullanımı, sonraki kanıtların tam olarak korunması ve morfolojik tanımlama ihtiyacı için sineğin morfolojik bütünlüğüne çok zarar verir. Göğüs kafesi çürürken örneklerin çıkarılması zordur. Numuneler taze ise, ayak ve kanadın DNA ekstraksiyonu tercih edilebilir. Ayak ve kanat simetrik ve iki taraflı olarak dağılmıştır ve bir taraftan doku çıkarıldıktan sonra daha tam morfolojik özellikler korunabilir. Bununla birlikte, kanat ve ayaktan ekstrakte edilen DNA konsantrasyonu nispeten düşüktür, bu da sonraki çalışmalar için risklidir. Ek olarak, numuneler küçüktü ve kolayca kayboldu10.
DNA ekstraksiyonu için DNA ekstraksiyon kitini kullanırken, mikroplaka okuyucu tarafından ölçülen OD260 / OD280 değerleri, Eski numune 2 dışında 2'den büyüktü. İlk olarak, proteinin daha kapsamlı bir şekilde çıkarıldığı belirlenebilir, ancak RNA kontaminasyonu, tekrarlanan santrifüjlemeye bağlı DNA çift sarmallı kırılmalar veya eski örneklerde DNA bozulması olabilir11. İkincisi, alkolün RNA'nın korunmasını uzattığını da gösterebilir.
DNA konsantrasyonu, mikroplaka okuyucunun OD260 değerinden hesaplanırken, Qubit florometre önce standart bir eğri oluşturmak için kullanılır ve ardından DNA konsantrasyonunu hesaplamak için absorbans değerini ölçer. Her iki yöntem de eser DNA konsantrasyonunun ölçümünü gerçekleştirebilir, ancak her birinin avantajları ve dezavantajları vardır: Mikroplaka okuyucu, DNA konsantrasyonunu hesaplamak için OD260 uygular, ancak hesaplama yöntemi de bir tahmindir. Numune çok sayıda nükleotid veya protein ve ultraviyole ışığı emebilen diğer maddelerle karıştırılırsa, fotometrik hata daha büyük olacaktır, bu nedenle bunları önceden çıkarmaya çalışmalıyız.
Mikroplaka okuyucular ve UV spektrofotometreleri, DNA, RNA, bozulmuş nükleik asitler, serbest nükleotidler ve diğer safsızlıklar arasında ayrım yapamayan algılama için UV absorbansını kullanır ve absorbans, diğer maddelerin kontaminasyonundan da büyük ölçüde etkilenir ve bu da okumalarını nispeten güvenilmez hale getirir. Genellikle damlalar halinde ölçülen numuneler dikilirken, numuneler seyreltme veya işleme tabi tutulmadan doğrudan çivilenir, bu da birden fazla numunenin aynı anda ölçülmesine ve OD260/OD280 ölçümlerinden DNA saflığının doğrudan hesaplanmasına olanak tanır. Öte yandan Qubit florometre, standart bir eğri oluşturmak için bilinen konsantrasyonda iki standart çözelti uygulayarak ve özellikle çift sarmallı DNA'ya bağlanan floresan boyaların özelliklerini uygulayarak yalnızca çift sarmallı DNA konsantrasyonunu ölçmek için tasarlanmıştır. Bununla birlikte, her numunenin ayrı ayrı ön işleme tabi tutulması ve daha sonra ayrı ayrı ölçülmesi gerekir, bu da toplu numune uygulamaları için zahmetlidir ve ekstrakte edilen DNA'nın saflığı ölçülemez. İkisinin spesifik uygulamasında, DNA'nın kalite testi için kendi ihtiyaçlarına göre seçilebilir 12,13,14.
Taze numunelerin DNA konsantrasyonu, DNA konsantrasyonunun bir mikroplaka okuyucu veya bir Qubit florometre ile ölçülüp ölçülmediğine bakılmaksızın, alkole yerleştirilen eski numunelerden daha büyüktü ve işlenmemiş eski numunelerinkinden daha büyüktü. Uzun süreli saklama için, bakteri ve mantarlarınbüyümesini önlemek için numuneler alkole daldırılabilir 15,16.
Farklı ölçüm yöntemleri, herhangi bir tedavi olmaksızın eski örneklerin DNA ölçümleri üzerinde daha az etkiye sahipti, çünkü muhtemelen eski örnekler daha fazla bozulmuştu, özellikle protein ve RNA'nın tümü DNA'dan daha hızlı bozunabilirdi. Buna karşılık, taze numuneler daha fazla protein ve RNA'ya sahipti ve bu nedenle sonuçlar üzerinde daha büyük bir etkiye sahipti. Sadece çift sarmallı DNA konsantrasyonları karşılaştırılırsa, Qubit florometresinin sonuçlarını kullanmalıyız ve deneylerimizin sonuçları da eski ve yeni örneklerde önemli bir DNA konsantrasyon gradyanı yarattı.
DNA ekstraksiyonundan sonra hem taze hem de eski numunelerin DNA içeriği, sonraki moleküler biyoloji analizleri için kullanılabilir. Bu deneyde olduğu gibi, mitokondriyal CO
geni için seçilen primerler sadece 278 bp idi ve hepsi DNA tarafından başarılı bir şekilde amplifiye edilebildi. Mitokondriyal CO
geni, sırayla, DNA barkodlama potansiyeli için sineklerde tanınan bir lokustur, böylece müteakip dizileme analizi17 ile nekrofilik sinek türlerinin tanımlanmasına izin verir. Daha uzun süre korunmuş örneklerin moleküler biyolojisi, diğer daha kısa DNA dizileri için primerlerin seçilmesiyle başarılı bir şekilde elde edilebilir. Dikkat çekici bir şekilde, eski numunelerin elektroforetik bantları, muhtemelen düşük tavlama sıcaklığı ile birlikte DNA'nın bozulmasının neden olduğu primerlerin spesifik olmayan amplifikasyonu nedeniyle, farklı konumlara ve daha kısa dizilere sahip iki banda sahipti.
Bununla birlikte, bu deneyde, tekrarlayan deneylere olan ihtiyacı karşılamak için uzun bir süre boyunca daha az numune korunurken, sonuçlar yalnızca temsili numuneler gerektiriyordu. Bu nedenle, eski ve yeni numunelerin korunması için keşif amaçlı olabilecek ancak nekrofilik sinek numunelerinin başarılı bir şekilde çıkarılmasını etkilemeyen bir tekrarlanabilirlik testi yapmadık.
Özetle, bir kan DNA ekstraksiyon kitinin kullanılması, nekrofilik sinek DNA'sının ekstraksiyonuna da yardımcı olabilir. Hem eski hem de yeni numuneler başarılı bir şekilde ekstrakte edilebilir ve ekstrakte edilen tüm DNA sonraki analizler için kullanılabilir. Alkol, sinek DNA örneklerinin uzun süreli korunması için de uygundur.
Yazarlar, rekabet eden herhangi bir mali çıkarları olmadığını beyan ederler.
Bu çalışma, Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı (82060341,81560304) ve Hainan Eyaleti Akademisyen İnovasyon Platformu Bilimsel Araştırma Projesi (YSPTZX202134) tarafından desteklenmektedir.
| Ad | Şirket | Katalog numarası | Yorumlar |
|---|---|---|---|
| Tampon AE | Qiagen | 172026832 | DNA elüsyon tamponu |
| Tampon AL | Qiagen | 172028374 | lizis tamponu |
| Tampon ATL | Qiagen | 172028162 | doku lizis tamponu |
| Tampon AW1 | Qiagen | 172028760 | protein uzaklaştırma tamponu |
| Tampon AW2 | Qiagen | 57203108 | tuzdan arındırma tamponu |
| C1-J-2495 | Taihe Biyoteknoloji | TW21109216 | forword astar |
| C1-N-2800 | Taihe Biyoteknoloji | TW21109217 | ters astar |
| D2000 DNA merdiveni | Gerçek Zamanlar(Pekin) Biyoteknoloji | RTM415 | Elektroforetik bantların konumunu ölçün |
| DNeasy Mini döndürme sütunu | Qiagen | 166050343 | DNA adsorpsiyon sütunu |
| Kuru Banyo İnkübatörü | ısıtmak için kullanılan | Miulab | DKT200-2D |
| Miulab | MUC881206 | etkisi | |
| Proteinaz K | Qiagen | 172026218 | Hücre içi nükleazların ve diğer proteinlerin inaktivasyonu |
| Qubit 3.0 Florometre | Thermo Fisher Scientific | 2321611188 | |
| Hızlı Mikro Santrifüj | Scilogex | 9013001121 | santrifüj |
| Standardı # 1 | Thermo Fisher Scientific | 2342797 | |
| Standardı # 2 | Thermo Fisher Scientific | 2342797 | |
| Tanon 3500R Jel Görüntüleyici | Tanon | 16T5553R-455 | jel görüntüleme |
| Taq Mix Pro | Monad | 00007808-140534 | PCR Karışımı |
| Taq Mix Pro | Monad | 00007808-140534 | PCR Karışımı |
| Thermo Cycler | Zhuhai Hema | VRB020A | sıradan PCR |
| Çalışma Çözümü | Thermo Fisher Scientific | 2342797 |
Bu JoVE makalesinin metnini veya şekillerini yeniden kullanmak için izin iste
İzin isteThis corrects the article 10.3791/66737