Akıllı Telefon ile DNA Parçalarının Ayırılmasının Gerçek Zamanlı İzlenmesi
Summary
Geleneksel kütük jel elektroforezi (SGE) deneyleri karmaşık bir aparat ve yüksek kimyasal tüketim gerektirir. Bu çalışma kısa bir zaman aralığında DNA parçalarını ayırmak için düşük maliyetli bir yöntemi açıklayan bir protokol sunmaktadır.
Abstract
Slab jel elektroforezi (SGE), DNA fragmanlarının ayrılması için en yaygın yöntemdir; Bu nedenle, biyoloji ve diğer alanlara genel olarak uygulanır. Bununla birlikte, geleneksel SGE protokolü oldukça sıkıcıdır ve deneyi uzun zaman almaktadır. Üstelik, SGE deneylerindeki kimyasal tüketim çok yüksektir. Bu çalışma, bir SGE çipine dayalı DNA fragmanlarının ayrılması için basit bir yöntem önermektedir. Çip bir gravür makinesi ile yapılır. Optik sinyalin uyarma ve emisyon dalga boyları için iki plastik levha kullanılır. DNA bantlarının floresan sinyali akıllı telefon ile toplanır. Bu yöntemi doğrulamak için 50, 100 ve 1.000 bp'lik DNA merdivenleri ayrılmıştır. Sonuçlar, 5.000 bp'den daha küçük bir DNA merdiveninin 12 dakika içinde çözünebileceğini ve bu yöntemi kullanırken yüksek özünürlükle çözülebildiğini gösteriyor, bu da bunun geleneksel SGE yönteminin ideal bir yerini belirttiğini gösteriyor.
Introduction
Slab jel elektroforezi (SGE), DNA fragman ayırma 1 , 2 , 3 , 4 , 5 için en etkili yöntemdir ve bu nedenle biyokimyasal ve biyolojik analizlerde 6 , 7 , 8 çok yönlü bir araç olarak kabul edilmektedir. Bununla birlikte, birçok deney, SGE'nin aşağıdaki dört problemle sınırlandığını göstermektedir: (1) ayrımlar birçok saat, hatta günler sürmektedir; (2) kimyasal tüketim çok yüksek; (3) karmaşık bir aparat gerektirir ( örn. 2D elektroforez hücresi, elektroforez güç kaynağı ve jel görüntüleme sistemi); (4) jel görüntüleme sistemi, deney sona erdikten sonra yalnızca ayrılmış DNA parçalarını gözlemleyebilir. Ayrıca, SGE 9'da yaygın olarak kullanılan etidyum bromür (EtBr)Ass = "xref"> 10, mutajenik ve kanserojen 11,12 . Bu nedenle, EtBr içeren jelleri verirken eldivenler giyilmelidir.
Kapiler elektroforez (CE), otomatik çalışma, kısa ayırma süresi ve daha düşük tüketim gibi SGE'ye kıyasla 13 , 14 , 15 , 16 , 17 birçok avantaja sahiptir. Bununla birlikte, CE cihazı oldukça pahalıdır. Bu nedenle, bu kısıtlamaların üstesinden gelmek için DNA'nın ayrılması için bir sistem geliştirilmiştir ( Şekil 1 ). Böyle bir sistem, kimyasal tüketimini büyük ölüde azaltamaz ve SGE deney süresinden (<8 dak) tasarruf sağlayamaz, aynı zamanda akıllıca agaroz jelinde DNA ayırma işleminin gerçek zamanlı izlenmesini de gerçekleştirebilir. Bu protokolde açıklanan prosedürleri izleyerek, öğrencilerSGE çipini tasarlayıp imal edip, agaroz jeli çipte hazırlayabilir, akıllı bir telefonla basit bir SGE sistemi kurabilir ve DNA migrasyon sürecini agaroz jelinde kaydedebilirim.
Protocol
Representative Results
Discussion
Agaroz jel elektroforezi, DNA, RNA ve proteinin ayrılması için yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu çalışma, geleneksel jel elektroforez protokolünün yerini alacak yeni bir yöntem önermektedir. Sonuçlar, 50, 100 ve 1.000 bp'lik DNA merdivenlerinin böyle küçük bir şekilde monte edilmiş bir cihazda iyi ayrılabildiğini göstermektedir. Bu yöntemin en büyük avantajı, nükleik asitlerin az miktarda kimyasal tüketimi ile ayrılabilmesinin yanı sıra ayırma işlemini de kaydedebilmesidir. DNA fra…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Çin Ulusal Doğal Bilim Vakfı (No: 21205078) ve Çin Yüksek Öğrenim Doktora Programı Araştırma Fonu (No: 20123120110002) arasındaki desteği memnuniyetle karşılıyoruz. Bu çalışma, Çin Ulusal Temel Araştırma ve Geliştirme Programı (2016YFB1102303), Çin Ulusal Temel Araştırma Programı (973Program 2015CB352001) ve Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı (61378060) tarafından kısmen desteklendi.
Materials
| 10×TBE | Beijing Solarbio Science & Technology Co., Ltd. | T1051 |
| 50bp DNA ladder | Takara Bio Inc. | 3421A |
| 100bp DNA ladder | Takara Bio Inc. | 3422A |
| 1kbp DNA ladder | Takara Bio Inc. | 3426A |
| SYBR GREEN | Takara Bio Inc. | 5760A |
| Agarose | Sigma-Aldrich Corporate | V900510 |
References
- Carle, G. F., Olson, M. V. Separation of chromosomal DNA molecules from yeast by orthogonal-field-alternation gel electrophoresis. Nucleic. Acids. Res. 12 (14), 5647-5664 (1984).
- McDonell, M. W., Simon, M. N., Studier, F. W. Analysis of restriction fragments of T7 DNA and determination of molecular weights by electrophoresis in neutral and alkaline gels. J. Mol. Biol. 110 (1), 119-146 (1977).
- Fangman, W. L. Separation of very large DNA molecules by gel electrophoresis. Nucleic. Acids. Res. 5 (3), 653-665 (1978).
- Blum, H., Beier, H., Gross, H. J. Improved silver staining of plant proteins, RNA and DNA in polyacrylamide gels. Electrophoresis. 8 (2), 93-99 (1987).
- Gödde, R., et al. Electrophoresis of DNA in human genetic diagnostics-state-of-the-art, alternatives and future prospects. Electrophoresis. 27 (5-6), 939-946 (2006).
- Studier, F. W. Analysis of bacteriophage T7 early RNAs and proteins on slab gels. J. Mol. Biol. 79 (2), 237-248 (1973).
- Sugden, B., De Troy, B., Roberts, R. J., Sambrook, J. Agarose slab-gel electrophoresis equipment. Anal. Biochem. 68 (1), 36-46 (1975).
- Rabilloud, T., Chevallet, M., Luche, S., Lelong, C. Two-dimensional gel electrophoresis in proteomics: Past, present and future. J. Proteomics. 73 (11), 2064-2077 (2010).
- Lee, P. Y., Costumbrado, J., Hsu, C. Y., Kim, Y. H. Agarose gel electrophoresis for the separation of DNA fragments. J. Vis. Exp. (62), e3923 (2012).
- Gasser, R. B., et al. Single-strand conformation polymorphism (SSCP) for the analysis of genetic variation. Nat. Protoc. 1 (6), 3121-3128 (2006).
- Matselyukh, B. P., Yarmoluk, S. M., Matselyukh, A. B., Kovalska, V. B., Kocheshev, I. O., Kryvorotenko, D. V., Lukashov, S. S. Interaction of cyanine dyes with nucleic acids: XXXI. Using of polymethine cyanine dyes for the visualization of DNA in agarose gels. J. Biochem. Biophys. Methods. 57 (1), 35-43 (2003).
- Lunn, G., Sansone, E. B. Ethidium bromide: destruction and decontamination of solutions. Anal. Biochem. 162 (2), 453-458 (1987).
- Li, Z., Liu, C., Zhang, D., Luo, S., Yamaguchi, Y. Capillary electrophoresis of RNA in hydroxyethylcellulose polymer with various molecular weights. J. Chormatogr. B. 1011, 114-120 (2016).
- Li, Z., Liu, C., Ma, S., Zhang, D., Yamaguchi, Y. Analysis of the inhibition of nucleic acid dyes on polymerase chain reaction by capillary electrophoresis. Anal. Methods-UK. 8 (11), 2330-2334 (2016).
- Liu, F., et al. Developing a fluorescence-coupled capillary electrophoresis based method to probe interactions between QDs and colorectal cancer targeting peptides. Electrophoresis. 37 (15-16), 2170-2174 (2016).
- Wang, J., et al. A capillary electrophoresis method to explore the self-assembly of a novel polypeptide ligand with quantum dots. Electrophoresis. 37 (15-16), 2156-2162 (2016).
- Miao, P., et al. Nuclease assisted target recycling and spherical nucleic acids gold nanoparticles recruitment for ultrasensitive detection of microRNA. Electrochim. Acta. 190, 396-401 (2016).
- Heller, C. Principles of DNA separation with capillary electrophoresis. Electrophoresis. 22 (4), 629-643 (2001).
