في الوقت الحقيقي تتبع فصل جزء من الحمض النووي عن طريق الهاتف الذكي
Summary
التقليدية البلازما هلام (سغي) التجارب تتطلب جهاز معقد والاستهلاك الكيميائي عالية. يعرض هذا العمل بروتوكولا يصف طريقة منخفضة التكلفة لفصل شظايا الحمض النووي ضمن إطار زمني قصير.
Abstract
لوح هلام الكهربائي (سغي) هو الأسلوب الأكثر شيوعا لفصل شظايا الحمض النووي. وبالتالي، فإنه يطبق على نطاق واسع في مجال البيولوجيا وغيرها. ومع ذلك، فإن بروتوكول سغي التقليدية مملة جدا، وتستغرق التجربة وقتا طويلا. وعلاوة على ذلك، فإن استهلاك المواد الكيميائية في تجارب سغي عالية جدا. هذا العمل يقترح طريقة بسيطة لفصل شظايا الحمض النووي على أساس رقاقة سغي. يرصد رقاقة بواسطة آلة الحفر. وتستخدم صفائح من البلاستيك لأطوال موجات الإثارة والانبعاث للإشارة البصرية. يتم جمع إشارة مضان من العصابات الحمض النووي عن طريق الهاتف الذكي. للتحقق من صحة هذه الطريقة، تم فصل 50، 100، و 1،000 بب الحمض النووي سلالم. وتظهر النتائج أن سلم الحمض النووي أصغر من 5000 بب يمكن حلها في غضون 12 دقيقة ومع ارتفاع القرار عند استخدام هذه الطريقة، مشيرا إلى أنه هو بديل مثالي لطريقة سغي التقليدية.
Introduction
هلام الكهربائي بلاطة (سغي) هو الأسلوب الأكثر فعالية ل فصل الحمض النووي جزء 1 ، 2 ، 3 ، 4 ، 5 وبالتالي فهو يعتبر أداة تنوعا في التحليلات البيوكيميائية والبيولوجية 6 ، 7 ، 8 . ومع ذلك، تشير العديد من التجارب أن سغي مقيدة بالمشاكل الأربعة التالية: (1) عمليات الفصل تستغرق عدة ساعات، وحتى أيام. (2) استهلاك المواد الكيميائية مرتفع جدا. (3) فإنه يتطلب جهاز معقد (على سبيل المثال، 2D الكهربائي الخلية، الكهربائي الكهربائي امدادات الطاقة، ونظام التصوير هلام). (4) نظام التصوير هلام يمكن أن نلاحظ فقط شظايا الحمض النووي فصل عندما يتم الانتهاء من التجربة. وعلاوة على ذلك، إيثيديوم بروميد (إتبر)، والذي يشيع استخدامه في سغي 9 ،أس = "كريف"> 10، هو الطفرات والسرطان 11 ، 12 . وهكذا، يجب دائما أن ترتديه قفازات عند تسليم المواد الهلامية التي تحتوي على إيتبر.
الشعيرات الدموية الكهربائي (سي) لديها العديد من المزايا 13 ، 14 ، 15 ، 16 ، 17 مقارنة مع سغي، مثل التشغيل التلقائي، وفصل وقت قصير، وانخفاض الاستهلاك. ومع ذلك، فإن أداة سي مكلفة للغاية. لذلك، للتغلب على تلك القيود، وقد تم تطوير نظام ( الشكل 1 ) لفصل الحمض النووي. مثل هذا النظام لا يمكن إلا أن يقلل كثيرا من استهلاك المواد الكيميائية وانقاذ على سغي وقت التجربة (<8 دقيقة)، ولكن يمكن أيضا إجراء تتبع في الوقت الحقيقي من عملية فصل الحمض النووي في هلام الاغاروز عن طريق الهاتف الذكي. باتباع الإجراءات الموضحة في هذا البروتوكول، والطلاب شولد تكون قادرة على تصميم وتصنيع رقاقة سغي، وإعداد هلام الاغاروز في رقاقة، وإنشاء نظام سغي بسيط مع الهاتف الذكي، وتسجيل عملية الهجرة الحمض النووي في هلام الاغاروز.
Protocol
Representative Results
Discussion
ويستخدم على نطاق واسع أغاروس هلام الكهربائي لفصل الحمض النووي، رنا، والبروتين. يقترح هذا العمل طريقة جديدة لتحل محل بروتوكول هلام الكهربائي التقليدية. النتائج تثبت أن 50، 100، و 1000 بب الحمض النووي سلالم يمكن فصلها جيدا في مثل هذا الجهاز تجميعها صغيرة. ميزة كبيرة من هذا …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
ونحن نقدر الامتنان الدعم من مؤسسة العلوم الطبيعية الوطنية في الصين (رقم 21205078) وصندوق البحوث لبرنامج الدكتوراه للتعليم العالي في الصين (No.20123120110002). وقد حظي هذا العمل بدعم جزئي من البرنامج الوطني للبحوث والتنمية الرئيسية في الصين (2016YFB1102303)، وبرنامج البحوث الأساسية الوطنية للصين (973Program؛ 2015CB352001)، والمؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين (61378060).
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).
