Wie funktioniert ein automatischer DNA-Sequenzer?

Wissenschaftler haben die Fähigkeit, das DNA-Molekül zu sequenzieren; mit anderen Worten, sie können die Reihenfolge der Nukleotidbasen in jedem gegebenen Molekül bestimmen. Die Sequenzierung des DNA-Moleküls kann der erste von mehreren Schritten sein, die erforderlich sind, um herauszufinden, wie die spezifischen the Nukleotide in einem DNA-Molekül interagieren miteinander und kodieren für unterschiedliche Eigenschaften in einem Organismus. Der Prozess der DNA-Sequenzierung ist ziemlich kompliziert, aber automatische DNA-Sequenzer minimieren die erforderliche menschliche Beteiligung, zumindest für einen Teil des Prozesses.

Damit ein automatischer DNA-Sequenzer funktioniert, muss er die vier Nukleotidbasen erkennen, aus denen die DNA besteht: Adenin, Guanin, Thymin und Cytosin. Wissenschaftler kopieren ein Stück DNA viele Male und verwenden Restriktionsenzyme, um die DNA in Stücke unterschiedlicher Größe zu schneiden. Dann fügen sie jeder DNA-Charge eine kleine Menge fluoreszenzmarkierter Base hinzu. Die Base, die entweder Adenin, Thymin, Guanin oder Cytosin ist, bindet an ihr Basenkomplement am Ende eines Strangs. Zum Beispiel bindet Adenin an Stränge, die mit Thymin enden, und Guanin bindet sich an Stränge, die mit Cytosin enden.

Ein automatischer DNA-Sequenzer ist ähnlich aufgebaut wie ein DNA-Sequenzer, der mehr Handarbeit erfordert. Insbesondere ist ein automatischer DNA-Sequenzer ein Tank von etwa 1 Fuß Länge mit 96 Gel-Wells, in die DNA gegossen werden kann. Bei einem automatischen DNA-Sequenzer wird wie bei jedem DNA-Sequenzer die DNA in die Gel-Wells am oberen Ende des Tanks injiziert, und an diesem Ende des Tanks wird eine negative Ladung aufgebracht. Die negative Ladung gibt den DNA-Strängen einen starken Impuls, unterschiedliche Entfernungen bis zum Ende des Tanks zurückzulegen.

Ein automatischer DNA-Sequenzer injiziert automatisch DNA-Chargen in die Oberseite des Gels. Damit spart es Forschern enorm viel Zeit und Mühe. Nachdem die Chargen injiziert wurden, legt der Sequenzer automatisch eine negative Ladung an einem Ende des Tanks an, wodurch die Stränge unterschiedlich weit durch das Gel wandern. Die unterschiedlichen Abstände spiegeln die unterschiedlichen Größen der DNA-Stränge wider, die das Gel passieren.

Viele automatische DNA-Sequenzierungsmaschinen sind so eingerichtet, dass sie den fluoreszierenden Farbstoff auf den DNA-Strängen, die das Gel passieren, nachweisen. Dabei können sie die Nukleotide, die sich an den Enden der Stränge befinden, identifizieren und im Computer aufzeichnen. Sequenzierer präsentieren jedoch bestenfalls eine durcheinandergebrachte Version von DNA-Nukleotiden. Nachdem Sie eine automatische DNA-Sequenzierungsmaschine verwendet haben, müssen Sie einen Prozess namens "Finishing" durchlaufen, bei dem eine Kombination von Computern und Forscher sortieren die Ergebnisse der DNA-Strangerkennung aus, um die Daten zu einer umfassenden DNA-Beschreibung zusammenzusetzen Strand. Es überrascht nicht, dass dieser Prozess viel länger dauern kann als der eigentliche Prozess der Sequenzierung.