Hệ thống phi phóng xạ DIG là phương pháp đánh dấu và phát hiện axít nucleic rất nhạy bén và hữu hiệu. Hệ thống này mang nhiều tính ưu việt như an tồn, mẫu dị đánh dấu có độ bền cao và dung dịch lai có thể dùng lại vài lần. So với phương pháp đánh dấu bằng chất phóng xạ, phương pháp này cũng có thuận lợi như độ nhạy cao và phông nền sạch. Nhưng lại tránh được những bất lợi như sự rủi ro trong khi sử dụng chất phóng xạ, chất thải độc hại, thời gian hiện phim lâu, tính khơng bền của mẫu dị đã đánh dấu.
Trong hệ thống DIG, mẫu dò là DNA, RNA hay các oligo được đánh dấu bằng cách gắn với digoxigenin (DIG). Đối với mẫu dò là DNA, yếu tố DIG-11-dUTP được dùng để đánh dấu và được gắn kết với phân tử DNA thông qua phản ứng PCR hay lai với các mồi ngẫu nhiên mang yếu tố đó (hình 4.3).
Hình 4.3: Cấu trúc của Alkali-labile Digoxigenin (DIG) - dUTP
Ở phương pháp thứ nhất (hình 4.4a), với DIG-dUTP có trong hỗn hợp phản ứng PCR, sản phẩm mẫu dò được tạo ra rất đặc hiệu và có độ nhạy cao. Chỉ cần 10 pg đối với DNA plasmit hoặc 10 ng đối với DNA genom là đủ để tạo ra mẫu dò lai Southern. Phương pháp đánh dấu DNA bằng PCR đặc biệt thuận lợi trong dị tìm bản gen đơn lẻ trên màng thấm hệ gen.
Trong phương pháp thứ hai (hình 4.4b), enzym Klenow sao chép khn mẫu DNA với sự có mặt của các đoạn 6 nucleotit ngẫu nhiên và DIG-dUTP. Trung bình cứ 20-25 nucleotit trên mạch DNA mới tổng hợp có một phân tử DIG gắn vào. Như vậy, mẫu dò tạo ra được đánh dấu đồng đều, rất nhạy, có thể dị tìm đích trong 0.10-0.03 pg DNA. Sản phẩm mẫu dị là tổ hợp của các đoạn có độ dài khác nhau. Khơng giống như đáng dấu bằng PCR, phương pháp này đỏi hỏi phải có khn mẫu DNA rất sạch.
Tín hiệu từ mẫu dò sau khi đã lai với axit nucleic trên màng được phát hiện nhờ kỹ thuật hố miễn dịch. Đó là phản ứng liên kết giữa kháng thể của Digoxigenin và Digoxigenin gắn trong mẫu dò. Tiếp theo, các phân tử liên kết này được nhìn thấy nhờ vào phản ứng với hợp chất tạo sắc hoặc phát quang. Các hợp chất tạo sắc tạo ra ra tín hiệu màu trực tiếp trên màng. Cịn các hợp chất phát quang có độ nhạy cao thì sản sinh ra ánh sáng có thể ghi nhận lại trên phim X-quang giống như ở phương pháp đánh dấu bằng chất phóng xạ 32P hay 35S.