DNAの配列を決定したり、遺伝子工学によって変更したりする前に、科学者はまずDNAを分離する必要があります。 細胞にはタンパク質、脂肪、糖、小分子などのさまざまな他の化合物が含まれているため、これは難しい作業のように思えるかもしれません。 幸いなことに、生物学者はDNAの化学的性質を利用して、これらの汚染物質からDNAを分離し、さらなる研究のために準備することができます。 このプロセスはDNA抽出と呼ばれます。
細胞溶解
DNA抽出にはさまざまな手法が採用されています。 個々のラボで使用されるものは、実行する実験のタイプとDNAの純度によって異なります。 科学者は通常、細胞を含むサンプル（たとえば、組織や血液サンプル）から始めて、細胞を壊すか、細胞を溶解します。 細胞を溶解する方法はさまざまです。 洗剤を加えると、高周波の音波にさらされるのと同様に、それらがバラバラになります。 あるいは、サンプルをガラスビーズと混合して急速に振動させると、細胞が物理的に分解され、内容物が放出されます。
迅速で汚いアプローチ
高純度が必要ない場合、科学者はプロテイナーゼKと呼ばれる酵素を追加して、サンプル中のほとんどのタンパク質を分解し、そのまま使用することができます。 ただし、この手法は非常に汚れています。ほとんどの汚染物質がまだ存在しているため、速度が優先され、純度が問題にならない場合にのみ適しています。 もう1つの迅速で汚いアプローチは、酢酸アンモニウムや酢酸カリウムなどの塩を加えて塩濃度を上げ、タンパク質を強制的に沈殿させることによってタンパク質を除去することです。 他の多くの汚染物質がまだ存在しているため、この手法もかなり汚れています。
フェノール-クロロホルム抽出
別のアプローチは、細胞を界面活性剤で溶解してから、溶液をイソアミルアルコール、クロロホルム、フェノールと混合することです。 次に、溶液は2つの層に分離します。 タンパク質は最終的に上部の有機層に残り、DNAは下部の水層に残ります。 この手法では、良好な結果を得るために塩濃度とpHを注意深く制御する必要があります。 それは時間がかかり、フェノールとクロロホルムはどちらも非常に有毒な化学物質です。 その結果、フェノール-クロロホルム抽出はかつては日常的でしたが、近年、他の手法がより一般的になっています。
陰イオン交換クロマトグラフィー
陰イオン交換クロマトグラフィーは、フェノール-クロロホルム抽出よりも高純度で一貫性のある結果を提供します。 チューブまたはカラムには、負に帯電した分子または陰イオンが結合できる正に帯電した部位を持つ小さな粒子が詰め込まれています。 DNAはこれらの陰イオン交換部位に結合し、タンパク質やRNAなどの他の汚染物質はカラムから洗い流されます。 その後、塩分が豊富な溶液を使用してDNAをカラムから引き出します。
キット
DNAを精製するための最も速く、おそらく最も信頼できる技術は、特別に製造されたキットの使用です。 これらのキットには、チューブ内にシリカゲルメンブレンが含まれています。 DNAはメンブレンに付着し、キットに付属する一連の特別に調製された塩溶液を使用して他の汚染物質が洗い流されます。 最後に、DNAを低塩溶液でカラムから洗い流します。 これらのキットは高速で使いやすく、再現性のある結果を提供します。
吸光度
DNAが分離され、pH制御された緩衝液に再懸濁されたら、最後のステップはその純度をテストすることです。 これを行う簡単で便利な方法は、260および280ナノメートルの波長で吸収する紫外線の量を確認することです。 DNAが純粋な場合、260ナノメートルでの吸収を280ナノメートルでの吸収で割ると1.8になります。 260ナノメートルで吸光度を測定することで、DNAの濃度を測定することもできます。