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Biology
Agarosegel-Elektrophorese für die Trennung von DNA-Fragmenten

Research Article

Agarosegel-Elektrophorese für die Trennung von DNA-Fragmenten

DOI: 10.3791/3923

April 20, 2012

Pei Yun Lee1, John Costumbrado1, Chih-Yuan Hsu1, Yong Hoon Kim1

1Department of Molecular, Cell, and Developmental Biology,University of California Los Angeles

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Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.

In This Article

Summary Abstract Introduction Protocol Representative Results Discussion Disclosures Acknowledgements Materials References Reprints and Permissions

Erratum Notice

Important: There has been an erratum issued for this article. View Erratum Notice

Retraction Notice

The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice

Summary

Ein Basis-Protokoll für die Trennung von DNA-Fragmenten unter Verwendung von Agarosegel-Elektrophorese beschrieben.

Abstract

Agarose-Gelelektrophorese ist der effektivste Weg zur Trennung von DNA-Fragmenten unterschiedlicher Größe im Bereich von 100 bp bis 25 kb 1. Agarose wird aus dem Seegras Gattungen Gelidium und Gracilaria isoliert und besteht aus wiederholten Agarobiose (L-und D-Galactose) Untereinheiten 2. Während Gelierung, assoziieren Agarose-Polymere nicht-kovalent und bilden ein Netzwerk von Bündeln, deren Porengröße eines Gels bestimmen die Eigenschaften molekularer Siebung. Die Verwendung von Agarosegelelektrophorese revolutioniert die Trennung von DNA. Vor der Verabschiedung von Agarosegelen wurde die DNA in erster Linie getrennt mit Saccharose-Dichtegradientenzentrifugation, die nur unter der Voraussetzung eine Annäherung an Größe. Um die DNA unter Verwendung von Agarosegel-Elektrophorese zu trennen, wird die DNA in vorgefertigten Vertiefungen in dem Gel und einem angelegten Strom geladen. Die Phosphat-Rückgrat der DNA (oder RNA) Molekül negativ geladen ist, damit, wenn sie in einem elektrischen Feld platziert wird, um DNA-Fragmente der p migrierenositively geladenen Anode. Da die DNA weist eine einheitliche Masse / Ladungs-Verhältnis, werden DNA-Moleküle nach Größe in einem Agarosegel in einem solchen Muster, dass die Strecke umgekehrt proportional zu dem Protokoll seiner Molekulargewicht 3 getrennt ist. Das führende Modell für die DNA-Bewegung durch ein Agarosegel ist, wobei die Vorderkante nach vorne bewegt und zieht den Rest des Moleküls entlang 4 "Reptation voreingenommen". ; 2) Agarose-Konzentration; 3) DNA-Konformation 5; 4) angelegten Spannung, 5) Gegenwart von Ethidiumbromid, 6), Typ 1) Größe des DNA-Moleküls: Die Rate der Migration von einem DNA-Molekül durch ein Gel wird durch folgende Faktoren bestimmt Agarose und 7) Elektrophoresepuffer. Nach der Trennung können die DNA-Moleküle unter UV-Licht sichtbar gemacht nach dem Färben mit einem geeigneten Farbstoff. Durch Einhalten dieses Protokoll sollen die Studierenden in der Lage:

  1. Verständnis des Mechanismus, durch den DNA-Fragmenten innerhalb einer Gelmatrix getrennt werden
  2. Verstehen Sie, wie die Konformation desDNA-Molekül seine Mobilität durch einen Gel-Matrix zu bestimmen
  3. Identifizieren Sie ein Agarose-Lösung geeigneter Konzentration für ihre Bedürfnisse
  4. Bereiten Sie ein Agarosegel für die Elektrophorese von DNA-Proben
  5. Richten Sie die Gelelektrophorese Apparate und Stromversorgung
  6. Wählen einer geeigneten Spannung für die Trennung von DNA-Fragmenten
  7. Verständnis des Mechanismus, durch den Ethidiumbromid ermöglicht die Visualisierung von DNA-Banden
  8. Bestimmen Sie die Größen der aufgetrennten DNA-Fragmente

Protocol

1. Herstellung des Gels

  1. Abwiegen die entsprechende Masse an Agarose in einen Erlenmeyerkolben. Agarosegele werden unter Verwendung von w / v Prozentsatz Lösung. Die Konzentration der Agarose in einem Gel wird auf der Größe der DNA-Fragmente abhängen, getrennt, wobei die meisten Gele im Bereich zwischen 0,5% -2% beträgt. Das Volumen des Puffers sollte nicht größer sein als 1/3 der Kapazität des Kolbens.
  2. In Laufpuffer der Agarose-enthaltenden Flasche. Schwenken Sie zum Vermischen. Die häufigste Gel Laufpuffer sind TAE (40 mM Tris-Acetat, 1 mM EDTA) und TBE (45 mM Tris-Borat, 1 mM EDTA).
  3. Schmelzen Sie die Agarose / Puffer-Mischung. Dies wird am häufigsten durch Erhitzen in einem Mikrowellenofen durchgeführt, kann aber auch über einen Bunsenbrenner durchgeführt werden. Bei 30 s-Intervallen, entfernen Sie den Kolben und schwenken, um den Inhalt gut mischen. Wiederholen, bis die Agarose vollständig gelöst hat.
  4. In Ethidiumbromid (EtBr) auf eine Konzentration von 0,5 mg / ml. Alternativ kann das Gel auch nach elektro gefärbt werdenphorese in Laufpuffer enthält 0,5 mg / ml EtBr für 15-30 min, von Entfärben in Laufpuffer für eine gleich lange Zeit an.

Hinweis: EtBr ist im Verdacht, krebserzeugend und müssen fachgerecht pro Institution Vorschriften entsorgt werden. Handschuhe sollten immer getragen beim Umgang mit EtBr-Gele werden. Alternative Farbstoffe für die Färbung von DNA zur Verfügung, jedoch EtBr bleibt die beliebteste aufgrund seiner Empfindlichkeit und Kosten.

  1. Lassen Sie die Agarose, um entweder auf dem Labortisch oder durch Inkubation in einem 65 ° C warmes Wasserbad abkühlen. Andernfalls wird verziehen den Gelträger.
  2. Setzen Sie den Gelträger in die Gießvorrichtung. Alternativ kann man auch kleben die offenen Kanten eines Gelträger, um eine Form zu erzeugen. Setzen Sie einen geeigneten Kamm in das Gel Form, um die Brunnen zu schaffen.
  3. Gießen Sie die geschmolzene Agarose in die Gelform. Lassen Sie die Agarose bei Raumtemperatur eingestellt. Nehmen Sie den Kamm und legen Sie das Gel in die Elektrophoresekammer. Alternativ kann die gel kann auch in Folie eingewickelt und bei 4 ° C bis zur Verwendung (1).

2. Einrichten von Gel-Apparatur und Trennung von DNA-Fragmenten

  1. In Ladepuffer zu den DNA-Proben zu trennen (Abb. 2). Gel Ladungsfarbstoff wird typischerweise bei 6X Konzentration (0,25% Bromphenolblau, 0,25% Xylencyanol, 30% Glycerin) hergestellt. Lädt Farbstoff hilft Ihnen wieder, wie weit Ihre DNA-Probe gereist, und ermöglicht auch die Probe in das Gel zu versenken.
  2. Programm die Stromversorgung gewünschte Spannung (1-5V/cm zwischen den Elektroden).
  3. In genug läuft, Puffer, um die Oberfläche des Gels bestimmt. Es ist wichtig, um die gleiche Laufpuffer wie die zur Herstellung des Gels verwendet.
  4. Befestigen Sie die Kabel des Gel-Box an die Stromversorgung. Schalten Sie die Stromversorgung und stellen Sie sicher, dass sowohl Gel Box und Stromversorgung arbeiten.
  5. Nehmen Sie den Deckel. Langsamund sorgfältig zu laden die DNA-Probe (n) in das Gel (Abb. 3). Eine entsprechende DNA-Größenmarker sollte immer zusammen mit experimentellen Proben beladen werden.
  6. Setzen Sie den Deckel auf die Elektrophoresekammer. Die Kathode (schwarze Leitungen) sollte näher sein als die Brunnen der Anode (rote Leitungen). Überprüfen Sie, dass die Elektroden in die richtigen Schlitze in der Stromversorgung angeschlossen sind.
  7. Schalten Sie die Stromversorgung. Führen Sie das Gel, bis der Farbstoff zu einem angemessenen Abstand migriert wurde.

3. Beobachten aufgetrennten DNA-Fragmente

  1. Wenn Elektrophorese beendet ist, schalten Sie die Stromversorgung und entfernen Sie den Deckel der Elektrophoresekammer.
  2. Entfernen Gel aus dem Gel Box. Überschuss ablaufen lassen Puffer von der Oberfläche des Gels. Setzen Sie den Gelträger auf Küchenpapier, jede zusätzliche Laufpuffer absorbieren.
  3. Entnehmen Sie das Gel aus dem Gel Tray und setzen Sie das Gel mit UV-Licht. Dies wird meist geschieht mit Hilfe eines Gel-Dokumentations-System (Abb. 4). DNA-Banden soll zeigen,als orange fluoreszierenden Bändern. Machen Sie ein Foto des Gels (Abb. 5).
  4. Entsorgen Sie die Gel-und Laufpuffer pro Institution behördlichen Vorschriften entsorgen.

4. Repräsentative Ergebnisse

5 zeigt ein typisches Ergebnis nach einer Agarose-Gelelektrophorese von PCR-Produkten. Nach der Trennung werden die erhaltenen DNA-Fragmente sichtbar klar definierten Bands. Die DNA-Standard oder einer Leiter sollte auf ein Maß, das für den nützlichen Bestimmung der Größe der Stichprobe erlaubt Bands getrennt werden. In dem gezeigten Beispiel werden DNA-Fragmente von 765 bp, 880 bp und 1022 bp auf einem 1,5% Agarosegel mit einem 2-log-DNA-Leiter getrennt.

Elektrophorese-Geltablett, DNA-Trennmethode, Laborapparatur, molekularbiologisches Experiment
1. Eine erstarrte Agarosegel nach der Entfernung des Kamms.

Pipettieren der Probe in Mikrozentrifugenröhrchen; PCR-Workstation für DNA-Analyse-Experimente.
Abbildung 2. Eine Studentin und fügt Ladefarbstoff ihr DNA-Proben.

Aufbau der Gelelektrophorese für die DNA-Trennung; Pipettieren Sie das Laden der Probe auf das Gel in einem transparenten Tank.
Abbildung 3. Ein Student Laden der DNA-Probe in einen Brunnen im Gel.

Geräteaufbau für die Elektrophorese-Gel-Bildgebung; Computerarbeitsplatz und Bildgebungssystem vorhanden.
4. Ein Beispiel für ein Geldokumentationssystem.

Ergebnisse der Gelelektrophorese, die DNA-Banden zeigen; Molekulargewichtsmarker; Größen der PCR-Fragmente.
Bild 5. Ein Bild von einem Gel nach der Elektrophorese. EtBr wurde an das Gel vor der Elektrophorese in einer Endkonzentration von 0,5 mg / ml, durch Trennung bei 100 V für 1 Stunde zugegeben, gefolgt. Das Gel wurde mit UV-Licht und das Bild mit einem Gel-Dokumentations-System übernommen ausgesetzt.

Discussion

Wir haben nichts zu offenbaren.

Disclosures

Ein Basis-Protokoll für die Trennung von DNA-Fragmenten unter Verwendung von Agarosegel-Elektrophorese beschrieben.

Materials

Name des Reagenz Firma Katalog-Nummer Kommentare
Agarose I Amresco 0710
Borsäure Sigma B7901
Bromphenolblau Sigma B8026
EDTA Sigma E9884
Ethidiumbromid Sigma E7637 Krebserzeugende-muss als gefährlicher Abfall entsorgt werden
Eisessig Fischer BP2401-212 Ätzend
Glycerin Fischer G33-1
Xylene Cyanol FF Sigma X4126
Tris-Base Sigma T1503
Investigator / FX Gel-Dokumentations-System Fotodyne
Owl EasyCast B1 Mini-Gel-Elektrophorese-System Thermo Scientific B1-PTM
EPS-301 Netzteil GE Healthcare 18-1130-01

References

  1. Sambrook, J., Russell, D. W. . Molecular Cloning. , (2001).
  2. Kirkpatrick, F. H. Overview of agarose gel properties. Electrophoresis of large DNA molecules: theory and applications. , 9-22 (1991).
  3. Helling, R. B., Goodman, H. M., Boyer, H. W. Analysis of endonuclease R•EcoRI fragments of DNA from lambdoid bacteriophages and other viruses by agarose-gel electrophoresis. J. Virol. 14, 1235-1244 (1974).
  4. Smith, S. B., Aldridge, P. K., Callis, J. B. Observation of individual DNA molecules undergoing gel electrophoresis. Science. 243, 203-206 (1989).
  5. Aaji, C., Borst, P. The gel electrophoresis of DNA. Biochim. Biophys. Acta. 269, 192-200 (1972).
  6. Lai, E., Birren, B. W., Clark, S. M., Simon, M. I., Hood, L. Pulsed field gel electrophoresis. Biotechniques. 7, 34-42 (1989).
  7. Devor, E. J. . IDT tutorial: gel electrophoresis. , (2010).
  8. Serwer, P. Agarose gels: properties and use for electrophoresis. Electrophoresis. 4, 375-382 (1983).
  9. Dea, I. C. M., McKinnon, A. A., Rees, D. A. Tertiary and quaternary structure and aqueous polysaccharide systems which model cell wall adhesion: reversible changes in conformation and association if agarose, carrageenan and galactomannans. J. Mol. Biol. 68, 153-172 (1972).
  10. Sharp, P. A., Sugden, B., Sambrook, J. Detection of two restriction endonuclease activities in H. parainfluenzae using analytical agarose-ethidium bromide electrophoresis. Biochemistry. 12, 3055-3063 (1973).

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