The Journal of Visualized Experiments (JoVE) is a peer reviewed, PubMed-indexed video journal. Our mission is to increase the productivity of scientific research.
This translation into Arabic was automatically generated through Google Translate.
English Version | Other Languages
1Department of Microbial and Environmental Genomics, The J. Craig Venter Institute, 2Department of Synthetic Biology and Bioenergy, The J. Craig Venter Institute
This article is a part of JoVE Immunology and Infection. If you think this article would be useful for your research, please recommend JoVE to your institution's librarian.
Recommend JoVE to Your LibrarianCurrent Access Through Your IP Address
Current Access Through Your Registered Email Address
Fadrosh, D. W., Andrews-Pfannkoch, C., Williamson, S. J. Separation of Single-stranded DNA, Double-stranded DNA and RNA from an Environmental Viral Community Using Hydroxyapatite Chromatography. J. Vis. Exp. (55), e3146, doi:10.3791/3146 (2011).
الفيروسات والبكتيريا وخاصة (phages) ، هي الأكثر عددا الكيانات البيولوجية على 1،2 الأرض. فيروسات تعدل الخلية المضيفة وفرة وتنوع ، والمساهمة في تدوير المغذيات ، وتغيير النمط الظاهري الخلية المضيفة ، والتأثير في تطور الخلية المضيفة والمجتمعات على حد سواء عن طريق نقل الفيروس من الجينات الوحشي 3. وقد أبرزت دراسات عديدة للتنوع مذهل الوراثية للفيروسات وإمكاناتها الفنية في مجموعة متنوعة من البيئات الطبيعية.
وقد استخدمت تقنيات Metagenomic لدراسة التنوع التصنيفي والإمكانات الفنية للتجمعات الفيروسية المعقدة التي تحتوي على احد الاعضاء الذين تقطعت بهم السبل الحمض النووي (ssDNA) ، الحمض النووي المزدوج تقطعت بهم السبل (dsDNA) والتراكيب الوراثية RNA 4-9. البروتوكولات الحالية بناء مكتبة تستخدم لدراسة الحمض النووي التي تحتوي على الحمض النووي الريبي البيئية أو التي تحتوي على الفيروسات تتطلب علاجا nuclease الأولية من أجل إزالة القوالب nontargeted 10. ومع ذلك ، فهم شامل لتكملة الجين الجماعية للمجتمع والتنوع الفيروس الفيروس يتطلب معرفة جميع الأعضاء بغض النظر عن تركيبة الجينوم. تجزيء من المنقى فرعية الحمض النووي يوفر آلية فعالة يمكن من خلالها دراسة تجمعات الفيروسية دون التضحية مجموعة فرعية من توقيع المجتمع الجينية.
واستخدمت هيدروكسيباتيت ، شكل بلوري من فوسفات الكالسيوم ، في فصل الأحماض النووية ، فضلا عن البروتينات والميكروبات ، ومنذ 11 من 1960s. من خلال استغلال التفاعل بين المسؤول كا المشحون إيجابيا 2 + الأيونات من هيدروكسيباتيت والعمود الفقري الفوسفات سالبة الشحنة من الأنواع الفرعية الحمض النووي ، فمن المحتمل أن كل سلالة تفضيلي أزل الحمض النووي مستقلة عن الآخرين. نحن العاملين في الآونة الأخيرة لهذه الاستراتيجية في الجينوم يجزئ مستقل عن ssDNA ، dsDNA والفيروسات التي تحتوي على الحمض النووي الريبي في إعداد تسلسل الحمض النووي 12. هنا ، فإننا نقدم وسيلة للتجزيء والتعافي من الأحماض ssDNA ، والحمض النووي الريبي النووي dsDNA الفيروسية من تجمعات مختلطة الفيروسية باستخدام chromotography هيدروكسيباتيت.
1. إعداد حلول
قبل تنفيذ هيدروكسيباتيت اللوني ، يجب أن تكون مستعدة مخازن الفوسفات وهيدروكسيباتيت يجب أن يكون رطب بشكل صحيح.
2. إعداد فندق Econo عمود
3. Hydroxypaptite Chromotography
4. تحلية عينات الحمض النووي
5. ممثل النتائج :
الشكل 1 يلخص أساليب تقديمها للاستخدام اللوني هيدروكسيباتيت الى ssDNA يجزئ ، dsDNA والأحماض النووية RNA فيف من فيروسية متفاوتة. هذا الأسلوب يستغل التفاعل بين المسؤول العمود الفقري الفوسفات سالبة الشحنة من الأحماض النووية والكالسيوم الموجبة الشحنة 2 + الأيونات الموجودة في هيدروكسيباتيت ويسمح للتجزيء كفاءة فرعية الحمض النووي (ssDNA ، وdsDNA RNA) مع زيادة تركيزات الفوسفات عازلة 12.
وتجزيء هيدروكسيباتيت لفي "المجتمع" المختبر ssDNA المعروفة (M13mp18) ، dsDNA (لامدا) والحمض النووي الريبي (MS2 وphi6) ويتضح الجينوم الفيروسي في الشكل 2. تم الجمع بين الأحماض النووية في تركيزات متساوية ، تطبق على العمود هيدروكسيباتيت وكانت eluted باستخدام زيادة تركيز الفوسفات عازلة. كل سلالة الحمض النووي elutes مستقلة عن الآخرين مع أقل من 9 ٪ المرحل من جزء لآخر.
ويظهر تطبيق هذه التقنية على الأحماض النووية معزولة عن المجتمع الفيروسية التي تم جمعها من خليج تشيسابيك في الشكل 3. طبق مجموع العائد الحمض النووي الفيروسات المعزولة من المنقى إلى العمود هيدروكسيباتيت. وكان eluted مستقلة تتكون من مواد الجينومية ssDNA ، RNA وdsDNA مع 0.12M ، 0.20M وتركيزات الفوسفات 0.40M/1.00M من العازلة على التوالي. هو eluted الحمض النووي المزدوج تقطعت بهم السبل في تركيزات الفوسفات من 0.40M 1.00M وو في هذه الحالة ، يهيمن على هذا المجتمع الفيروسية مقارنة الحمض النووي الريبي ssDNA والمورثات. هذه الملاحظة بما يتفق مع تركيبة المجتمع الفيروسية المتوقعة من البيئات البحرية ومصبات الأنهار حيث الغالبية من الأحماض النووية القابلة للاسترداد وdsDNA 13.

رسم تخطيطي للتدفق الرقم 1. الأسلوب اللوني هيدروكسيباتيت للتجزئة من الأحماض النووية. يتم تسخين مزيج من ssDNA ، والجيش الملكي النيبالي dsDNA أعد العازلة الفوسفات 0.12M إلى 60 درجة مئوية ، وتطبيقها على عمود هيدروكسيباتيت حافظت على 60 درجة مئوية ثابتة باستخدام حمام ماء المنتشرة. وeluted الأحماض النووية (ssDNA ، RNA وdsDNA) من هيدروكسيباتيت مع زيادة تركيزات الفوسفات عازلة المحتوية. وقد تم استنساخ هذا الرقم بإذن من الجمعية الأميركية لعلم الأحياء المجهرية وكانت واردة أصلا في اندروز ، وآخرون Pfannkoch. 2010 12.

الشكل 2. فصل الأحماض النووية الفيروسية المعروفة باستخدام اللوني هيدروكسيباتيت. تم الجمع بين تركيزات متساوية من ssDNA M13mp18 ، ssRNA MS2 ، والرنا المزدوج الجديلة phi6 امدا dsDNA (الممرات 2-5 ، على التوالي) (حارة 6) وتطبيقها على عمود هيدروكسيباتيت. Singlوeluted مستقل ه الذين تقطعت بهم السبل الحمض النووي (M13mp18) ، رنا (MS2/phi6) وdsDNA (لامدا) من العمود هيدروكسيباتيت باستخدام 0.12M (حارة 8) ، 0.18M (ممر 9) و0.40M/1.00M (ممر 10) . واستخدمت سلم 1KB (حارات 1 ، 7) لتأكيد أحجام الجينوم. وقد تم استنساخ هذا الرقم بإذن من الجمعية الأميركية لعلم الأحياء المجهرية وكانت واردة أصلا في اندروز ، وآخرون Pfannkoch. 2010 12.

الشكل 3. فصل الأحماض النووية الفيروسية المعزولة من المجتمع داخل خليج تشيسابيك. وقد تم عزل الأحماض النووية وتطبيقه على عمود هيدروكسيباتيت. وeluted مستقل ssDNA (حارة 0.12M) ، رنا (حارة 0.20M) وdsDNA (حارات 0.40M/1.0M) باستخدام تركيزات الفوسفات عازلة لل0.12M ، 0.20M و0.40M/1.00M ، على التوالي. واستخدمت مرحبا سلم DNA قداس (حارة L1) وسلم 1KB (حارة L2) لتأكيد بصريا الوزن الجزيئي التقريبي والشامل من الأحماض النووية. وقد تم استنساخ هذا الرقم بإذن من الجمعية الأميركية لعلم الأحياء المجهرية وكانت واردة أصلا في اندروز ، وآخرون Pfannkoch. 2010 12.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
منهجية اللوني هيدروكسيباتيت المقدمة هنا هي أداة فعالة للغاية وقوية للتجزئة من الأحماض النووية من تجمعات مختلطة الفيروسية ، عندما يكون الهدف هو دراسة التركيب مجموع الحمض النووي للمجتمع. عموما ، سوف ssDNA ، RNA وdsDNA أزل من العمود تركيزات الفوسفات العازلة بو أكبر من ما يقرب من ~ 0and 0.40M على التوالي. ومع ذلك ، يمكن لكل إعداد هيدروكسيباتيت وتكوين مختلف قليلا والتعريف شطف لذلك من المهم لاختبار كل إعداد باستخدام الأحماض النووية المعروفة (مثلا من إعداد الفيروس المزروعة). هذا وسوف تسمح للمستخدم للتأكد من تركيزات معينة من الفوسفات التي تحتوي على مخازن اللازمة لأزل الأحماض النووية المنشودة.
ومن العوامل التي تحد من هذه التقنية هي كمية الكالسيوم المتوفرة 2 + الأيونات الموجودة في هيدروكسيباتيت التي يمكن أن ربط العمود الفقري الفوسفات من الأحماض النووية. يمكن تحجيم capacityamount من هيدروكسيباتيت في العمود إلى أعلى أو إلى أسفل العمود (يمليها حجم عمود الماء وتغلف كمية هيدروكسيباتيت المستخدمة) ويمكن تحجيم حجم المخازن المؤقتة المستخدمة لشطف صعودا أو هبوطا لاستيعاب صغيرة جدا أو محدودة في نهاية المطاف كميات كبيرة جدا من الأحماض النووية المدخلات ، ولكن حجم عمود الماء تغلف.
بالإضافة إلى ذلك ، وهي تقنية دفعي حيث يتم الجمع بين الأحماض النووية ، هيدروكسيباتيت ، والمخازن التي تحتوي على الفوسفات في الأنبوب ، المختلطة ، وطرد على سرعة منخفضة هو وسيلة بديلة للعزل الأحماض النووية المستهدفة. هذه الاستراتيجية قد تكون مفيدة في بعض الحالات ، ولكن لا يمكن الاعتماد عليها مثل الطرق الكروماتوغرافية التي هي أكثر دقة وتقديم أفضل تجزيء من الأحماض النووية.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
الإعلان عن أي تضارب في المصالح.
وأيد هذا البحث من قبل مكتب العلوم (ديسمبر) ، وزارة الطاقة الأميركية ، أي الاتفاق التعاوني. دي FC02 - 02ER63453 ، المؤسسة الوطنية للعلوم في تسلسل الجينوم الميكروبي برنامج (أرقام 0626826 و 0731916 الجائزة). نشكر جون زجاج لخبرته الفنية والمشورة وK. Wommack اريك لمساعدته في جمع العينات البيئية.
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Econo-Column | Bio-Rad | 737-0717 | 0.7cm ID package/2 |
| Hydroxyapatite | Bio-Rad | 130-0520 | DNA Grade Bio-Gel HTP Gel, 100g/td> |
| Sodium Phosphate, Monobasic | VWR international | VW1497-01 | Monohydrate, Crystal 500g |
| Sodium Phosphate, Dibasic | VWR international | VW1496-01 | Anhydrous, Powder 500g |
| DEPC-treated Water | Invitrogen | AM9922 | 1L |
| 10% SDS Solution | Invitrogen | 24730-020 | UltraPure, 1L |
| 0.5M EDTA | Invitrogen | AM9262 | pH 8.0, 1L |
| Sigmacote | Sigma-Aldrich | SL2-25ML | |
| 2ml serological pippette | VWR international | 89130-884 | Polystyrene, Sterile |
| BD Falcon Centrifuge Tubes | VWR international | 21008-936 | 15ml, Sterile |
| Phenol:Chloroform:Isoamyl Alcohol (25:24:1 v/v/v) | Invitrogen | 15593-031 | UltraPure, 100ml |
| Amicon Ultra-4 Centrifugal Device | EMD Millipore | UFC803024 | Ultracel-30 membrane |
| 20X TE Buffer, Rnase free | Invitrogen | T11493 | 100ml |
| Glycoblue | Invitrogen | AM9516 | 15mg/ml |