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 Hebrew 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).
וירוסים, במיוחד bacteriophages (phages), הם גורמים ביולוגיים רבים ביותר על כדור הארץ 1,2. וירוסים לווסת את התא המארח השפע והמגוון, לתרום אופניים של חומרים מזינים, לשנות את פנוטיפ התא המארח, וכן להשפיע על האבולוציה של התא המארח הן וקהילות ויראלי באמצעות העברה רוחבית של גנים 3. מחקרים רבים הדגישו את המגוון הגנטי העצום של וירוסים הפוטנציאל הפונקציונלי שלהם במגוון רחב של סביבות טבעיות.
טכניקות Metagenomic שימשו ללמוד את המגוון הטקסונומי ואת הפוטנציאל התפקודי של מכלולים מורכבים ויראלי שחבריה כוללים גדילי דנ"א יחיד (ssDNA), פעמיים תקועים DNA (dsDNA) ו-RNA גנוטיפים 4-9. נוכחי בנייה ספריה פרוטוקולים המשמשים במחקר ה-DNA או RNA המכיל סביבתיים המכילים וירוסים דורשים טיפול ראשוני nuclease כדי להסיר תבניות nontargeted 10. עם זאת, הבנה מקיפה של משלימים את הגן הקולקטיבי של הקהילה וירוס והגיוון וירוס דורשת ידע של כל החברים ללא קשר להרכב הגנום. חלוקה של מטוהרים תת חומצות גרעין מספקת מנגנון יעיל שבאמצעותו ללמוד מכלולים ויראלי מבלי להקריב קבוצת משנה של החתימה הגנטית של הקהילה.
Hydroxyapatite, צורה גבישית של סידן פוספט, כבר מועסקים הפרדה של חומצות גרעין, כמו גם חלבונים חיידקים, מאז 1960 11. על ידי ניצול האינטראקציה בין תשלום Ca חיובי טעון 2 + יונים של hydroxyapatite ואת עמוד השדרה פוספטים טעונים שלילית של תת חומצות גרעין, אפשר מעדיפים elute כל תת חומצות גרעין עצמאי של האחרים. העסקנו לאחרונה באסטרטגיה זו כדי fractionate באופן עצמאי את הגנום של ssDNA, dsDNA ו-RNA המכילים וירוסים בהכנה של רצפי DNA 12. כאן, אנו מציגים שיטה חלוקה ועל התאוששות של חומצות ssDNA, dsDNA ו-RNA גרעין ויראלית של מכלולים ויראלי באמצעות מעורבות chromotography hydroxyapatite.
1. ההכנה של פתרונות
לפני ביצוע כרומטוגרפיה hydroxyapatite, מאגרים פוספט חייב להיות מוכן hydroxyapatite חייב להיות hydrated כראוי.
2. הכנת Econo-טור
3. Hydroxypaptite Chromotography
4. Desalting דוגמאות חומצות גרעין
5. נציג תוצאות:
איור 1 מסכם את השיטות שהוצגו באמצעות כרומטוגרפיה hydroxyapatite כדי ssDNA fractionate, dsDNA וחומצות גרעין RNA מתוך מכלול ויראלי מעורבת. שיטה זו מנצלת את האינטראקציה בין עמוד השדרה תשלום פוספטים טעונים שלילית של חומצות גרעין ו Ca מטען חיובי 2 + יונים נוכח hydroxyapatite ומאפשר חלוקה יעילה של תת חומצות גרעין (ssDNA, dsDNA ו-RNA) עם ריכוזים חיץ הגדלת פוספט 12.
חלוקה של hydroxyapatite ב "קהילה" מבחנה של ssDNA ידוע (M13mp18), dsDNA (למבדה) ו-RNA (MS2 ו phi6) הגנום הנגיפי מתוארת באיור 2. חומצות גרעין אוחדו בריכוזים שווים, להחיל את הטור hydroxyapatite והיו eluted באמצעות ריכוז גדל והולך של חיץ פוספט. כל תת סוג חומצות גרעין elutes עצמאית של אחרים עם פחות מ -9% לשאת מעל מ - חלק אחד למשנהו.
היישום של טכניקה זו על חומצות גרעין מבודדות מהקהילה ויראלי שנאספו במפרץ צ'ספיק מוצג באיור 3. התשואה הכוללת חומצות גרעין מבודד מפני וירוסים מטוהרים היה מוחל על הטור hydroxyapatite. חומר המורכב ssDNA הגנום, RNA dsDNA היה eluted עצמאי עם 0.12M, 0.20M ריכוזי 0.40M/1.00M של חיץ פוספט בהתאמה. פעמיים גדילי הדנ"א הוא eluted בריכוזים פוספט של 0.40M 1.00M ו - ובמקרה זה, זה שולט הקהילה ויראלי לעומת גנוטיפים ssDNA ו-RNA. תצפית זו עקבית עם הרכב הקהילה מצפה ויראלי של ימית סביבות estuarine שבה רוב של חומצות גרעין ההשבה הם dsDNA 13.

1. תרשים זרימה תרשים של השיטה כרומטוגרפיה hydroxyapatite עבור חלוקה של חומצות גרעין. תערובת של ssDNA, dsDNA ו-RNA מוכן במאגר פוספט 0.12M מחומם ל 60 ° C ו להחיל עמודה hydroxyapatite שמרו על 60 מעלות צלזיוס קבוע באמצעות אמבט מים במחזור. חומצות גרעין (ssDNA, RNA dsDNA) הם eluted מ hydroxyapatite עם ריכוז גדל והולך של חיץ פוספט המכיל. נתון זה שוחזר באישור האגודה האמריקנית למיקרוביולוגיה היה מובלט במקור אנדרוז-Pfannkoch et al. 2010 12.

איור 2. הפרדת ידוע חומצות גרעין ויראלית באמצעות כרומטוגרפיה hydroxyapatite. ריכוזים שווים של M13mp18 ssDNA, MS2 ssRNA, phi6 dsRNA ו למבדה dsDNA (2-5 נתיבים, בהתאמה) אוחדו (מסלול 6) ויישומי לעמודה hydroxyapatite. Singlדואר גדילי דנ"א (M13mp18), רנ"א (MS2/phi6) ו dsDNA (למבדה) היו eluted עצמאי מהעמודה hydroxyapatite באמצעות 0.12M (מסלול 8), 0.18M (סמטה 9) ו 0.40M/1.00M (מסלול 10) . סולם 1kb (מסלולים 1, 7) שימש כדי לאשר בגדלים הגנום. נתון זה שוחזר באישור האגודה האמריקנית למיקרוביולוגיה היה מובלט במקור אנדרוז-Pfannkoch et al. 2010 12.

איור 3. ההפרדה של חומצות גרעין ויראליות מבודד מהקהילה בתוך מפרץ צ'ספיק. חומצות גרעין בודדו ויישומי לעמודה hydroxyapatite. ssDNA (נתיב 0.12M), רנ"א (נתיב 0.20M) ו dsDNA (נתיבי 0.40M/1.0M) היו eluted באופן עצמאי באמצעות חיץ פוספט בריכוז של 0.12M, 0.20M ו 0.40M/1.00M, בהתאמה. ה-DNA היי המוניים סולם (נתיב L1) ו סולם 1kb (נתיב L2) שימשו חזותית לאשר משקל מולקולרי מסה המשוערים של חומצות גרעין. נתון זה שוחזר באישור האגודה האמריקנית למיקרוביולוגיה היה מובלט במקור אנדרוז-Pfannkoch et al. 2010 12.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
המתודולוגיה כרומטוגרפיה hydroxyapatite המוצג כאן הוא כלי יעיל ביותר וחזק עבור חלוקה של חומצות גרעין מ מכלולים ויראלי מעורבת, כאשר המטרה היא ללמוד את הרכב הכולל חומצות גרעין הקהילה. באופן כללי, ssDNA, RNA dsDNA יהיה elute מן הטור פו פוספט בריכוז חיץ גדול יותר כ ~ 0and 0.40M בהתאמה. עם זאת, כל הכנה של hydroxyapatite יכול להיות בהרכב מעט שונה ופרופיל elution ולכן חשוב לבדוק כל הכנה באמצעות חומצות גרעין ידועים (למשל, מתוך הכנה וירוס מעובדים). זה יאפשר למשתמש לקבוע את ריכוזי ספציפי של פוספט המכילים מאגרי צריך elute חומצות גרעין הרצוי.
הגורם המגביל של טכניקה זו היא כמות Ca 2 + יונים זמין נוכח hydroxyapatite שיכול לאגד את עמוד השדרה פוספט של חומצות גרעין. Capacityamount של hydroxyapatite בעמודה יכול להיות scaled למעלה או למטה כדי עמודה (מוכתב על ידי גודל של עמודה מים במעיל וכמות hydroxyapatite בשימוש) והיקף מאגרים המשמשים elution תשודרג כלפי מעלה או מטה כדי להתאים קטן מאוד או כמויות גדולות מאוד של חומצות גרעין קלט, אבל בסופו של דבר הוא מוגבל על ידי גודל של עמודת המים במקטורן.
בנוסף, טכניקה אצווה שבו חומצות גרעין, hydroxyapatite, פוספט המכילים מאגרי משולבים צינור, מעורבים, centrifuged במהירות נמוכה היא דרך חלופית של בידוד חומצות גרעין ממוקדות. אסטרטגיה זו עשויה להועיל במקרים מסוימים, אבל הוא לא אמין כמו שיטות chromatographic שהם מדויקים יותר ולספק חלוקה טובה יותר של חומצות גרעין.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
אין ניגודי אינטרסים הכריז.
מחקר זה מומן על ידי משרד המדע (BER), משרד האנרגיה של ארה"ב, שיתופית הסכם לא. De-FC02-02ER63453, רצף הגנום מיקרוביאלית הקרן הלאומית למדע של התוכנית (מספרים הפרס 0626826 ו 0731916). אנו מודים ג'ון זכוכית עבור המומחיות הטכנית שלו עצות ק 'אריק Wommack עזרתו עם אוסף מדגם הסביבה.
| 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 |