Perché l'invenzione della PCR ha reso possibile l'impronta digitale del DNA

Il fingerprinting del DNA è una tecnica utilizzata per determinare le caratteristiche del DNA di un particolare individuo noto come profilo DNA. Il profilo del DNA è unico per un particolare individuo. Viene generato sulla base delle brevi ripetizioni in tandem (STR), dei tipi di elementi ripetuti nel DNA satellite. Poiché il profilo DNA di un particolare individuo è unico, può essere utilizzato per identificare gli individui. Pertanto, il fingerprinting del DNA viene utilizzato nei test di paternità e nelle indagini forensi. Nel test forense, la potenza amplificante della PCR gioca un ruolo fondamentale nel recupero delle informazioni da campioni molto piccoli o degradati.

Aree chiave coperte

1. Cos'è il DNA Fingerprinting
     - Definizione, procedura, ruolo
2. Perché l'invenzione della PCR ha reso possibile l'impronta digitale del DNA
     - Uso della PCR nel DNA Fingerprinting

Termini chiave: DNA Fingerprinting, profilo DNA, indagini forensi, test di paternità, PCR, brevi ripetizioni in tandem (STR)

Cos'è il DNA Fingerprinting

L'impronta digitale del DNA è una tecnica utilizzata nell'identificazione di individui basati sui modelli unici del loro DNA. Questa tecnica è stata sviluppata da Sir Alec Jeffreys nel 1984. I modelli degli elementi ripetuti chiamati brevi ripetizioni in tandem (STR) sono sottoposti all'analisi. Le STR appartengono alle regioni non codificanti del genoma che si trovano nelle regioni centromeriche. Sono un tipo di DNA satellite. Sequenze di corti di nucleotidi (2-6 paia di basi) vengono ripetute un numero variabile di volte in STR. Poiché gli individui hanno un numero diverso di ripetizioni in un dato luogo, il profilo del DNA è unico per un particolare individuo. Il processo di impronta digitale del DNA è mostrato in Figura 1.

Figura 1: DNA Fingerprinting

Procedura di impronta digitale del DNA

1. Un campione di DNA è isolato da un campione biologico (sangue, saliva, sperma).
2. I frammenti sono generati digerendo DNA satellitare con enzimi di restrizione.
3. I frammenti sono separati mediante elettroforesi su gel.

Applicazione del DNA Fingerprinting

L'impronta digitale del DNA viene utilizzata sia nei test di paternità che nelle indagini forensi.

Test di paternità

Dal momento che un bambino eredita metà dei cromosomi da ciascun genitore, ha una combinazione di schemi parentali di STR. Un diagramma di test di paternità è mostrato in figura 2.

Figura 2: test di paternità

Quando le bande STR della madre vengono sottratte dal profilo DNA del bambino, le bande rimanenti appartengono alla persona n. Pertanto, dovrebbe essere il padre biologico del bambino.

Studi forensi

Le impronte digitali del DNA sono anche usate negli studi forensi per identificare il sospetto confrontando i profili del DNA. Tuttavia, il campione biologico può essere molto piccolo o degradato in quanto deve essere raccolto da una scena del crimine.

Perché l'invenzione della PCR ha reso possibile l'impronta digitale del DNA

I campioni biologici raccolti da una scena del crimine possono essere molto piccoli o degradati. Pertanto, la quantità di DNA satellitare potrebbe non essere sufficiente per il rilevamento in un gel. La PCR viene utilizzata per amplificare le regioni STR del genoma al fine di ottenere un numero considerevole di DNA per la digestione di restrizione. Quindi, l'uso della PCR nel fingerprinting del DNA aumenta il potere discriminante del processo.   

Conclusione

Il fingerprinting del DNA è il processo per determinare il profilo del DNA di un individuo. Le STR vengono utilizzate per ottenere il modello di fasciatura noto come profilo DNA. Il profilo del DNA è univoco per individuo e pertanto può essere utilizzato nell'individuazione di individui sia in test di paternità che in studi forensi. Tuttavia, campioni piccoli o degradati possono produrre una scarsa discriminazione tra i campioni. Pertanto, la PCR può essere utilizzata per amplificare le regioni STR per ottenere pattern di banding ad alta intensità su un gel.

Riferimento:

1. Roewer, Lutz. "DNA Fingerprinting in Forensics: passato, presente, futuro." Genetica investigativa, BioMed Central, 2013, disponibile qui.

Cortesia dell'immagine:

1. "Stages of Gene Fingerprinting" di Sneptunebear16 - Opera propria (CC BY-SA 4.0) via Commons Wikimedia
2. "Test di paternità del DNA en" di Helixitta - Opera propria basata sul lavoro File: Test na ojcostwo schemat.svg di Pisum (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia