Avant de pouvoir séquencer l'ADN ou de le modifier par génie génétique, les scientifiques doivent d'abord l'isoler. Cela peut sembler une tâche difficile, car les cellules contiennent une grande variété d'autres composés comme les protéines, les graisses, les sucres et les petites molécules. Heureusement, les biologistes peuvent utiliser les propriétés chimiques de l'ADN pour séparer l'ADN de ces contaminants et le préparer pour une étude plus approfondie. Ce processus est appelé extraction d'ADN.
Lyse cellulaire
Il existe de nombreuses techniques différentes utilisées pour l'extraction de l'ADN. Celui utilisé par un laboratoire individuel dépend du type d'expérience à effectuer et de la pureté de l'ADN. Les scientifiques commencent généralement avec un échantillon contenant des cellules - un échantillon de tissu ou de sang, par exemple - et ouvrent les cellules ou les lysent. Il existe différentes manières de lyser des cellules. L'ajout d'un détergent les fera se séparer, tout comme les soumettra à des ondes sonores à haute fréquence. Alternativement, mélanger l'échantillon avec des billes de verre et le faire vibrer rapidement brisera physiquement les cellules et libérera leur contenu.
Approches rapides et sales
Si une pureté élevée n'est pas requise, les scientifiques peuvent ajouter une enzyme appelée protéinase K pour décomposer la plupart des protéines de l'échantillon, puis l'utiliser telle quelle. Cette technique est cependant très sale, car la plupart des contaminants sont toujours présents, elle ne convient donc que si la vitesse est une priorité et que la pureté n'est pas un problème. Une autre approche rapide et sale consiste à éliminer les protéines en augmentant la concentration en sel en ajoutant des sels comme l'acétate d'ammonium ou de potassium pour forcer les protéines à précipiter. Cette technique est également assez sale car de nombreux autres contaminants sont encore présents.
Extraction de phénol-chloroforme
Une autre approche consiste à lyser les cellules avec un détergent puis à mélanger la solution avec de l'alcool isoamylique, du chloroforme et du phénol. La solution se sépare alors en deux couches. Les protéines se retrouvent dans la couche organique supérieure, tandis que l'ADN reste dans la couche aqueuse inférieure. Cette technique nécessite un contrôle minutieux de la concentration en sel et du pH pour de bons résultats. Cela prend du temps, et le phénol et le chloroforme sont des produits chimiques hautement toxiques. Par conséquent, alors que les extractions au phénol-chloroforme étaient autrefois routinières, d'autres techniques sont devenues plus populaires ces dernières années.
Chromatographie d'échange d'anions
La chromatographie par échange d'anions offre une pureté plus élevée et des résultats plus cohérents que l'extraction au phénol-chloroforme. Un tube ou une colonne est rempli de petites particules qui ont des sites chargés positivement sur lesquels une molécule ou un anion chargé négativement peut se lier. L'ADN se lie à ces sites d'échange d'anions tandis que d'autres contaminants comme les protéines et l'ARN sont éliminés de la colonne par lavage. Plus tard, une solution riche en sel est utilisée pour retirer l'ADN de la colonne.
Trousses
La technique la plus rapide et peut-être la plus fiable pour purifier l'ADN est l'utilisation d'un kit spécialement fabriqué. Ces kits contiennent des membranes de gel de silice dans un tube. L'ADN adhère à la membrane tandis que d'autres contaminants sont éliminés à l'aide d'une série de solutions salines spécialement préparées fournies avec le kit. Enfin, l'ADN est lavé de la colonne avec une solution pauvre en sel. Ces kits sont rapides, faciles à utiliser et offrent des résultats reproductibles.
Absorbant
Une fois l'ADN isolé et remis en suspension dans une solution tampon à pH contrôlé, la dernière étape consiste à tester sa pureté. Un moyen simple et pratique de le faire est de vérifier la quantité de lumière ultraviolette qu'il absorbe aux longueurs d'onde de 260 et 280 nanomètres. L'absorption à 260 nanomètres divisée par l'absorption à 280 nanomètres devrait être égale à 1,8 si l'ADN est pur. La mesure de l'absorbance à 260 nanomètres permet également de déterminer la concentration de l'ADN.