Hvordan en prøve av DNA samles inn og forberedes for studier

Før de kan sekvensere DNA eller endre det gjennom genteknikk, må forskere først isolere det. Dette kan virke som en vanskelig oppgave, siden celler inneholder et bredt utvalg av andre forbindelser som proteiner, fett, sukker og små molekyler. Heldigvis kan biologer bruke DNAs kjemiske egenskaper for å skille DNA fra disse forurensningene og forberede det for videre studier. Denne prosessen kalles DNA-ekstraksjon.

Det er mange forskjellige teknikker som brukes for DNA-ekstraksjon. Den som brukes av et enkelt laboratorium avhenger av typen eksperiment som skal utføres og hvor rent DNA må være. Forskere starter vanligvis med en prøve som inneholder celler - for eksempel et vev eller en blodprøve - og bryter cellene opp, eller lyserer dem. Det er en rekke måter du kan lysere celler på. Hvis du legger til et vaskemiddel, vil de skilles fra hverandre, og det blir utsatt for høyfrekvente lydbølger. Alternativt vil det å blande prøven med glassperler og vibrere den raskt ødelegge cellene og frigjøre innholdet.

Hvis høy renhet ikke er nødvendig, kan forskere legge til et enzym kalt proteinase K for å bryte ned de fleste proteinene i prøven og deretter bruke det som det er. Denne teknikken er imidlertid veldig skitten, siden de fleste forurensningene fremdeles er til stede, så den er bare egnet hvis hastighet er en prioritet og renhet ikke er noe problem. En annen rask og skitten tilnærming er å fjerne proteiner ved å øke saltkonsentrasjonen ved å tilsette salter som ammonium eller kaliumacetat for å tvinge proteinene til å falle ut. Denne teknikken er også ganske skitten siden mange andre forurensninger fremdeles er til stede.

En annen tilnærming er å lysere cellene med vaskemiddel og deretter blande løsningen med isoamylalkohol, kloroform og fenol. Løsningen skilles deretter i to lag. Proteiner havner i det øvre organiske laget, mens DNA forblir i det nedre vandige laget. Denne teknikken krever nøye kontroll av saltkonsentrasjon og pH for gode resultater. Det er tidkrevende, og både fenol og kloroform er svært giftige kjemikalier. Følgelig, mens ekstrakter av fenol-kloroform en gang var rutinemessige, har andre teknikker blitt mer populære de siste årene.

Anionbytterkromatografi gir høyere renhet og mer konsistente resultater enn fenol-kloroform-ekstraksjon. Et rør eller en kolonne er pakket med små partikler som har positivt ladede steder på seg der et negativt ladet molekyl eller anion kan binde seg. DNA binder seg til disse anionbytterstedene mens andre forurensninger som proteiner og RNA vaskes av kolonnen. Senere brukes en saltrik løsning for å trekke DNA av kolonnen.

Den raskeste og kanskje mest pålitelige teknikken for å rense DNA er bruken av et spesialprodusert sett. Disse settene inneholder kiselgelmembraner i et rør. DNAet fester seg til membranen mens andre forurensninger vaskes bort med en serie spesialtilberedte saltløsninger som følger med settet. Til slutt vaskes DNA av kolonnen med en løsning med lite salt. Disse settene er raske, enkle å bruke og gir reproduserbare resultater.

Når DNA har blitt isolert og resuspendert i en pH-kontrollert bufferløsning, er det siste trinnet å teste renheten. En enkel og praktisk måte å gjøre det på er å sjekke hvor mye ultrafiolett lys det absorberer ved 260 og 280 nanometer bølgelengder. Absorpsjonen ved 260 nanometer delt på absorpsjonen ved 280 nanometer skal være lik 1,8 hvis DNA er rent. Måling av absorbans ved 260 nanometer gjør det også mulig å bestemme konsentrasjonen av DNA.