HU205993B - Appartus for separating macromolecular dns embedded in gel - Google Patents

Appartus for separating macromolecular dns embedded in gel Download PDF

Info

Publication number
HU205993B
HU205993B HU884222A HU422288A HU205993B HU 205993 B HU205993 B HU 205993B HU 884222 A HU884222 A HU 884222A HU 422288 A HU422288 A HU 422288A HU 205993 B HU205993 B HU 205993B
Authority
HU
Hungary
Prior art keywords
gel
electrode groups
electrodes
electrode
dna molecules
Prior art date
Application number
HU884222A
Other languages
Hungarian (hu)
Other versions
HUT50987A (en
Inventor
David Revazovich Beritashvili
Lev Valentinovich Karklit
Konstantin Gregorevic Skrjabin
Evgenijj Nikolae Tverdokhlebov
Andrejj Igorevich Poletaev
Original Assignee
Inst Molekuljarnojj Biolog Aka
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Inst Molekuljarnojj Biolog Aka filed Critical Inst Molekuljarnojj Biolog Aka
Priority claimed from PCT/SU1988/000124 external-priority patent/WO1988010423A1/en
Publication of HUT50987A publication Critical patent/HUT50987A/en
Publication of HU205993B publication Critical patent/HU205993B/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/416Systems
    • G01N27/447Systems using electrophoresis
    • G01N27/44756Apparatus specially adapted therefor
    • G01N27/44773Multi-stage electrophoresis, e.g. two-dimensional electrophoresis

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Peptides Or Proteins (AREA)

Abstract

Appts for the electrophoretic sepn of high-molecule DNA in a gel has an electrophoretic chamber with four gps of electrodes which are joined through a switching device to a power source. These four gps of electrodes are designed identical and are mounted along the sides of an equilateral quadrangle which surrounds a block of gel. The electrodes in each gp are positioned equidistantly. - In an alternative version, the four gps (2,3,4,5) in the electrophoretic chamber (1) are arranged in a rhombic shape around a block of gel (6) with the samples (7) of mixts of DNA molecules. The angle ALPHA is e.g. 60 deg. Each gp has additional electrodes (11) along extensions of the major angle with a length of h/tan ALPHA where (h) is the distance between opposite sides of the rhumb. This produces the molecule tracks (12).

Description

A találmány tárgya berendezés gélbe ágyazott nagymolekulájú DNS-ek elektroforézissel történő leválasztására, amely a biopolimerek analízisénél és leválasztásánál alkalmazható előnyösen.The present invention relates to an apparatus for the electrophoresis of gel-embedded high-molecular-weight DNA which is advantageously used in the analysis and separation of biopolymers.

A különféle biopolimer-keverékek szétválasztása, különösen azoké, amelyek olyan DNS-molekulákból állnak amelyekben 5xl04-nél több nukleinbázis-pár található, impulzus üzemű elektroforézissel történik, amelynek során a nagymolekulájú DNS-eket tartalmazó gélben egymást keresztező elektromos mezőt hozunk létre. Carle G. P. Frank M. és Olson Μ. V.: „Nagymolekulájú DNS-ek elektroforézissel történő leválasztása periodikusan váltakozó elektromos térrel'' c. cikkében, amely a Science 1986. évi kiadványának 232. számában a 65-68. oldalon található, egy olyan berendezés van ismertetve, amely DNS-molekulák keverékeinek a szétválasztására szolgál, és amely berendezés négyszögletes elektroforézis-kamrával van ellátva, amely két vízszintesen egymással szemben elhelyezett vonalelektródot tartalmaz, és ezen vonalelektródok között van a gélegység elhelyezve. A tápfeszültséget az elektródokhoz olyan kapcsolóberendezésen keresztül továbítják, ahol a periódusidő 3/4-ed részéig egyik irányú feszültséget kapcsolnak a gélegységre, míg a periódusidő 1/4 részéig fordított polaritású feszültséget kapcsolnak az elektródokra, és ezt a kapcsolási ciklust többször ismétlik. Ennél a berendezésnél tehát a DNSmolekulák mozgásirányát periodikusan változtatják meg 180 °-kal, ez az irányváltozás azonban ott, ahol a szétválasztandó DNS-molekulák tömege erősen eltér egymástól, nem tekinthető optimálisnak, mert ily módon azokat a DNS-frakciókat nem lehet leválasztani, amelyek 2xl06-nál több nukleinbázis-párt tartalmaznak. Ezen túlmenően a molekuláknak az ide-oda történő mozgatásával a leválasztást folyamat meghosszabbodik, és ez az egész berendezés teljesítményét, illetőleg termelékenységét lecsökkenti.Separation of the various biopolymer mixtures, particularly those consisting of DNA molecules having more than 5 x 10 4 pairs of nucleic bases, is accomplished by pulsed electrophoresis, whereby a cross-linked electric field is formed in the gel containing the high molecular weight DNA. Carle GP Frank M. and Olson Μ. V .: "Electrophoretic Separation of High-Molecular DNAs by Periodic Alternating Fields". 236 of Science 1986, pp. 65-68. A device for separating mixtures of DNA molecules, which is provided with a rectangular electrophoresis chamber, which contains two horizontally opposed line electrodes, with a gel unit disposed between these line electrodes. The supply voltage to the electrodes is transmitted through a switching device where a one-way voltage is applied to the gel unit for up to 3/4 of the period and a reverse polarity voltage to the electrodes for 1/4 of the period, and this switching cycle is repeated several times. Thus, in this apparatus, the direction of movement of the DNA molecules is periodically changed by 180 °, but this change of direction, where the mass of the DNA molecules to be separated is very different, is not considered optimal, since it is impossible to separate DNA fractions which Containing more than 6 nucleobase pairs. In addition, moving the molecules back and forth increases the detachment process and reduces the overall performance and productivity of the equipment.

Ugyancsak az előbb említett Science című folyóirat 1986. év 234. számának az 1582-1585. oldalon egy olyan berendezés van ismertetve, amely egymással szembekapcsolt homogén elektromos térrel választja le a nagymolekulájú DNS-eket. Ezt a cikket G. Ghy, D. Vollart, R. W. Davis írta. Ennél a berendezésnél a gélegység felületére merőlegesen hat csoportban vannak pontelektródok elhelyezve, amelyek azonos ellenálláson keresztül egy villamosán zárt hatszöget képeznek, és ennek belső terében van lényegében a gélegység elhelyezve. Állandó polaritással van a tápegységnek a feszültsége egy kapcsolóberendezésen keresztül mindig egy-egy pár egymással szemben lévő elektródcsoportra csatlakoztatva. Az elektródcsoport harmadik párja passzív, és feladata csupán az, hogy a mindenkori működésben lévő elektródok között a homogén villamos teret biztosítsa. Ennél az elrendezésnél a DNS-molekulák mozgása olyan, hogy egy-egy feszültség átkapcsolásnál az irányváltozástik 120 Ha az elektroforézis-kamra mérete megegyezne az előzővel, úgy a gélegység kisebb méretű lehet csak, ez természetesen azzal jár együtt, hogy a minták száma kevesebb lehet, azoké a mintáké, amelyeket egyszerre lehet behelyezni a gélegységbe, és így végül is az egész berendezés teljesítménye csökkenni fog. Ezen túlmenően ennél a berendezésnél a tápegységnek a teljesítménye kétszer akkora kell legyen, mint az előző berendezésnél, mivel az elektródokon keresztülfolyó áram nem lehet kevesebb, mint az az áram, amely a pufferoldaton keresztülfolyik, amely pufferoldat a gélegységet borítja.Also in the abovementioned issue of Science, No. 234, 1986, pages 1582-1585. describes a device that separates high-molecular-weight DNA from each other by a connected homogeneous electric field. This article was written by G. Ghy, D. Vollart, and R. W. Davis. In this device, there are six groups of point electrodes perpendicular to the surface of the gel unit, which form an electrically enclosed hexagon through the same resistance, and the interior of the gel unit is located substantially therein. With constant polarity, the voltage of the power supply is connected via a switching device to each pair of opposing electrodes. The third pair of electrode groups is passive and serves only to provide a homogeneous electric field between the electrodes in operation. In this arrangement, the movement of the DNA molecules is such that each change of voltage causes a change in direction of 120 If the size of the electrophoresis chamber is the same, the size of the gel unit may be smaller, of course, samples that can be inserted into the gel unit at the same time, and ultimately the performance of the entire device will be reduced. In addition, the power supply of this device should be twice that of the previous device, since the current flowing through the electrodes should not be less than the current flowing through the buffer solution which covers the gel unit.

Az SU 4 473 452 sz. szerzői tanúsítvány szintén egy berendezést ismertet nagymolekulájú DNS-ek leválasztására, amely berendezés gyakorlatilag lehetővé teszi, hogy olyan DNS-molekulákból képezett keveréket is szét lehessen választani, amelyeknél egy-egy DNSmolekulában 5xl04-9xl06 nukleinbázis-pár van. Ennél a berendezésnél az elektroforézis-kamra négyszögletesre van kiképezve, és az elektródcsoportok úgy vannak kiképezve, hogy két szomszédos oldalon egymással összekapcsolt pontelektródcsoportok vannak, a másik két oldalon pedig pontelektródok vannak elhelyezve, amelyek a velük szemben lévő elektródcsoportokhoz egészen közel esően vannak elhelyezve. A berendezés úgy működik, hogy a tápfeszültséget előre megadott időközönként kapcsolóberendezésen keresztül ráadják az egyik elektródcsoportra, és ez mondjuk egy negatív feszültség, ugyanakkor azonban a vele szemben lévő pontelektródra pozitív feszültséget kapcsolnak. Ezt megismétlik a második elektródcsoport, illetőleg a másik pontelektród esetében. Ily módon az elektroforézis-kamra belsejében elhelyezett gélegységre egymást keresztező elektromos tér jut, amely a DNS-molekulákat egy viszonylag bonyolult pálya mentén történő mozgásra kényszeríti, amely mozgásnak az iránya attól függően, hogy a pontelektródhoz mennyire van közel, 90-180 °-ot változik.SU 4,473,452. also discloses an apparatus for separating large molecule DNAs, which practically allows a mixture of DNA molecules having 5x10 4 to 9x10 6 nucleobase pairs to be separated. In this apparatus, the electrophoresis chamber is rectangular, and the electrode groups are formed by having two adjacent points on each other, and on the other side, point electrodes which are arranged very close to the opposite electrode groups. The apparatus operates by applying a supply voltage at a predetermined interval through a switching device to one of the electrode groups, which is a negative voltage, but at the same time a positive voltage is applied to the opposite point electrode. This is repeated for the second electrode group and the second point electrode. In this way, the gel unit inside the electrophoresis chamber receives a crossing electric space, forcing the DNA molecules to move along a relatively complex path, which varies in direction from 90 to 180 °, depending on how close it is to the point electrode. .

Az ily módon kialakított mágneses tér görbülete azt eredményezi, hogy az egyedi DNS-frakciók mozgási pályája is elgörbül a gélegységben, ez azonban a molekula tömegének meghatározását rendkívüli módon megnehezíti, és különleges korrekciós programot kell az adatokat feldolgozó berendezésbe bevinni, adott esetben szükség lehet gélszkennerek alkalmazására is. Ennek a berendezésnek hiányossága az is, hogy az egyidejűleg leválasztandó minták száma nem túl nagy, mivel a külső pályák a gélegységből a pufferoldaton keresztül áthaladóan alakulnak.The curvature of the magnetic field created in this way results in curved paths of the individual DNA fractions within the gel unit, but this makes the determination of the molecular weight extremely difficult and requires a special correction program to be applied to the data processing equipment. too. Another disadvantage of this apparatus is that the number of samples to be simultaneously removed is not very large, since the outer paths are formed from the gel unit through the buffer solution.

A találmány feladatául tűztük ki olyan berendezés kidolgozását, amellyel gélbe ágyazott nagymolekulájú DNS-ek elektroforézissel leválaszthatók, és az elektroforézis-kamrában az elektródok úgy helyezkednek el, hogy magában a kamrában homogén elektromos tér jön létre, amely a gélegység teljes felületén azonos feltételeket biztosít és biztosítja azt is, hogy lineáris, egymással párhuzamos mozgáspálya mentén mozduljanak el a molekulák, és ily módon a leválasztott frakciók is egymástól jól elkülönülnek.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an apparatus for electrophoretic separation of high-molecular-weight DNAs embedded in a gel, whereby the electrodes are located in the electrophoresis chamber so as to create a homogeneous electric field within the chamber itself it is also necessary to move the molecules along a linear, parallel path, so that the separated fractions are well separated.

A találmány tehát berendezés gélbe ágyazott nagymolekulájú DNS-ek elektroforézissel történő leválasztására, amely berendezés elektroforézis-kamrát, ebben elhelyezett négy elektródcsoportot tartalmaz, amelyek kapcsolóberendezésen vannak a tápegységre csatlakoztatva.Accordingly, the present invention provides an apparatus for electrophoresis separation of gel-embedded high-molecular-weight DNA comprising an electrophoresis chamber comprising four groups of electrodes disposed therein, which are connected to a switching device on a power supply.

A találmány szerinti berendezés lényege abban van,The essence of the device according to the invention is

HU 205 993 Β hogy a négy elektródcsoport azonosra van kiképezve, és a gélegysége körül egyenlőoldalú négyszög egy-egy oldalát képezően van elrendezve, továbbá az egy-egy oldal mentén elrendezett elektródcsoportokban lévő elektródok egymástól azonos távolságra vannak, és az egyes elektródcsoportok vannak a kapcsolóberendezés kimenetére csatlakoztatva.That the four electrode groups are identical and are arranged on one side of an equilateral rectangle around its gel unit, and that the electrodes in the electrode groups arranged along each side are spaced apart and that each electrode group is at the output of the switchgear connected.

Előnyös a találmány szerinti berendezés azon kiviteli alakja is, ahol a négy elektródcsoport szabályos rombusz egy-egy oldalát képezően van elrendezve, és a rombusz nagyobb belső szögét képező oldalai 1 - h/tga hosszúsággal meg vannak hosszabbítva, ahol h - a rombusz szemben levő oldalai közötti távolság, α pedig a kisebb belső szög, és ezeken a meghosszabbításokon további kiegészítő-elektródok vannak elrendezve.Also preferred is an embodiment of the apparatus according to the invention wherein the four electrode groups are arranged on one side of a regular rhombus and the sides of the rhombus forming a greater inner angle are extended by 1 to h / tga, where h is the opposite sides of the rhombus. and α is the smaller internal angle, and additional extensions are provided on these extensions.

A találmány szerinti berendezés lehetővé teszi, hogy a DNS-molekulák keverékét úgy válasszuk szét, hogy a gélegység teljes felületét egyidejűleg kihasználjuk, ily módon a berendezés teljesítménye megnövelhető, továbbá pontosan meghatározható a leválasztott DNSfrakciók molekulatömege, a leválasztás hatásfoka még akkor is növekszik, ha a molekulák tömege széles tartományban változik, ez utóbbit az α szög változtatásával lehet elérni, biztosítva van továbbá az is, hogy a leválasztás eredményét automatikusan kiértékeljük a gélszkennerrel.The apparatus of the invention allows the mixture of DNA molecules to be separated by simultaneously utilizing the entire surface of the gel unit, thereby increasing the performance of the apparatus and accurately determining the molecular weight of the separated DNA fractions, even if the separation efficiency is increased. the mass of the molecules varies over a wide range, the latter can be achieved by varying the angle α, and it is also ensured that the result of the separation is automatically evaluated with a gel scanner.

A találmány szerinti berendezést a továbbiakban példakénti kiviteli alakjai segítségével a mellékelt ábrákon ismertetjük részletesebben. AzThe apparatus according to the invention will now be described in more detail by means of exemplary embodiments in the accompanying drawings. The

1. ábrán látható a találmány egyik kiviteli alakjának vázlata, aFigure 1 is a schematic diagram of an embodiment of the invention, a

2. ábrán pedig az 1. ábrán látható berendezéshez tartozó DNS-molekulák mozgási pályája látható, aFigure 2 shows the pathways of the DNA molecules belonging to the apparatus of Figure 1, a

3. ábrán látható a találmány szerinti berendezés egy további példakénti kiviteli alakja, míg aFig. 3 shows a further exemplary embodiment of the apparatus according to the invention, while a

4. ábrán a 3. ábrán látható példakénti kiviteli alak esetében látható a DNS-molekulák mozgáspályája a gélben.Figure 4 illustrates, in the exemplary embodiment of Figure 3, the pathway of DNA molecules in the gel.

Az 1-4. ábrákon látható tehát a találmány két különböző kiviteli alakja, ahol az 1. ábrán egy olyan kiviteli alak látható, amely tartalmazza az (1) elektroforéziskamrát, amely négyszögletes, és amely négy azonos, (2, 3, 4 és 5) elektródcsoporttal van kiképezve, és mindegyik (2, 3, 4 és 5) elektródcsoportban egymástól azonos távolságra elhelyezett, és azonos számú pontelektród van, amelyek egymással diódákon keresztül, ez utóbbiak az ábrán nem láthatók, vannak villamosán összekapcsolva. A (2, 3, 4 és 5) elektródcsoportok az (1) elektroforézis-kamra felső fedeleként kialakított, az ábrán szintén nem szereplő tartóelemen vannak úgy elhelyezve, hogy egy négyszög oldalait képezzék, és ez a négyszög az (1) elektroforézis-kamra alján elhelyezett, perem mentén (7) mintákkal ellátott (6) gélegységet körülvegye.1-4. Figures 1 and 2 therefore show two different embodiments of the invention, wherein Figure 1 shows an embodiment comprising a rectangular electrophoresis chamber (1) having four identical electrode groups (2, 3, 4 and 5), and each of the groups of electrodes (2, 3, 4 and 5) is spaced apart and has the same number of point electrodes electrically coupled through diodes, the latter not shown in the figure. The electrode groups (2, 3, 4 and 5) are placed on a support formed as an upper lid of the electrophoresis chamber (1) and not formed in the figure so as to form the sides of a rectangle and this rectangle at the bottom of the electrophoresis chamber surrounding a gel unit (6) provided with patterns along the rim (7).

A (6) gélegység pufferoldattal van leöntve, amely pufferoldat teszi lehetővé, hogy a megfelelő (2, 3, 4 és 5) elektródcsoportok között, az azokra történő megfelelő feszültség kapcsolásával áram folyjon. A (2 és 4) elektródcsoportok a (8) kapcsolóberendezés egyik kimenetével, míg a (3 és 5) elektródcsoportok a (8) kapcsolóegység másik kimenetével vannak összekötve, és a (8) kapcsolóegység bemenete (9) tápegység kimenetére van csatlakoztatva.The gel unit (6) is decapitated with a buffer solution which allows current to flow between the respective electrode groups (2, 3, 4 and 5) by switching on the respective voltage groups. The electrode groups (2 and 4) are connected to one output of the switching device (8), while the electrode groups (3 and 5) are connected to the other output of the switching unit (8) and connected to the output (9) of the switching unit (8).

A 2. ábrán látható az a (10) pálya, amelyen a (7) minta DNS-molekulái mozognak akkor, ha a (2,3, 4 és 5) elektródcsoportok az 1. ábra szerint vannak kialakítva.Figure 2 shows the path (10) through which the DNA molecules of sample (7) move when the electrode groups (2,3, 4 and 5) are formed as in Figure 1.

Ha a (7) mintából kilépő DNS-molekulák (10) pályáját, illetőleg az egyes pályaszakaszok egymással bezárt szögét 90 °-tól eltérőre akarjuk megválasztani, úgy a (2, 3, 4 és 5) elektródcsoportokat a 3. ábrán látható módon kell elrendezni, nevezetesen egy rombusz oldalai mentén, amely rombusznak a kisebbik belső szöge α = 60 ° például, ez azonban előre megválasztható. A nagyobb belső szöget bezáró oldalak meg vannak hosszabbítva és ezeken a meghosszabbított részeken vannak (11) kiegészítő-elektródok elhelyezve, mégpedig úgy, hogy a meghosszabbított rész (1) hoszszúságú, és ennek az (1) hossznak az értéke 1 = h/tga, ahol h - a rombusz két-két szemben lévő oldala közötti távolság, α pedig a kisebbik belső szög.If the path (10) of the DNA molecules exiting the sample (7) or the angle of each path segment is chosen to be different from 90 °, the electrode groups (2, 3, 4 and 5) should be arranged as shown in Figure 3. , namely along the sides of a rhombus which has a smaller inner angle α = 60 °, for example, but can be preselected. The sides which have a greater internal angle are extended and the additional electrodes (11) are arranged on these elongated portions (1) having a length (1) of 1 = h / tga, where h is the distance between the two opposite sides of the rhombus and α is the smaller inside angle.

A 4. ábrán látható a (6) gélegységben elhelyezkedő (7) mintákból kilépő DNS-molekulák (12) pályája, ahol az is látható, hogy a (12) pálya egyes pályaszakaszai α szöget zárnak be egymással.Figure 4 shows the path 12 of the DNA molecules leaving the samples 7 located in the gel unit 6, where it is also shown that each path segment of the path 12 has an angle α.

A találmány szerinti berendezés működése a következő.The operation of the apparatus according to the invention is as follows.

A (6) gélegységet, ahogy ez az 1. ábrán látható, a rá felvitt (7) mintákkal együtt, amely DNS-molekulák keveréke, az (1) elektroforézis-kamrába helyezzük úgy, hogy párhuzamos legyen a kamra falával, majd ezt követően pufferoldattal öntjük le, amely pufferoldat mind a négy (2,3,4 és 5) elektródcsoporttal érintkezik. Ezt követően a (9) tápegységet bekapcsoljuk, aminek következtében a (8) kapcsolóberendezésen keresztül a (4) elektródcsoportra pozitív polaritású, a (2) elektródcsoportra pedig negatív polaritású feszültséget adunk. A DNS-molekulák a (2 és 4) elektródcsoportok közötti villamos erővonal mentén fognak elhelyezkedni, és elkezdenek a (4) elektródcsoport felé mozogni, afelé tehát, amely pozitív potenciálon van. Egy előre megadott idő eltelte után a (8) kapcsolóberendezés segítségével a (2 és 4) elektródcsoportokat lekapcsoljuk, és a (3 és 5) elektródcsoportra kapcsolunk feszültséget úgy, hogy a (3) elektródcsoportra jut a pozitív polaritású jel, és az (5) elektródcsoportra a negatív polaritású. A DNS-molekulák a megváltozott irányú villamos erővonalak mentén átrendeződnek, és attól függően, hogy a molekulák nagysága mekkora, különböző lesz az átrendeződési idő is, majd elkezdenek ezek a DNS-molekulák a (3) elektródcsoport irányába mozogni. Ezt követően egy adott idő eltelte után, amely idő az előző bekapcsolási idővel is megegyezik, a (8) kapcsolóberendezés segítségével a (3 és 5) elektródcsoportokat lekapcsoljuk és ismét a (2 és 4) elektródcsoportra kapcsoljuk a feszültséget, mégpedig ugyanolyan polaritású feszültséget, mint ahogy az először is a (2 és 4) elektródcsoportra volt kapcsolva. Ezt követően az adott időThe gel unit (6), as shown in Figure 1, together with the applied samples (7), which is a mixture of DNA molecules, is placed in the electrophoresis chamber (1) so that it is parallel to the wall of the chamber and then to the buffer solution. which buffer is in contact with all four (2,3,4 and 5) electrode groups. Subsequently, the power supply (9) is turned on, whereby a positive polarity is applied to the electrode group (4) via the switching device (8) and a negative polarity to the electrode group (2). The DNA molecules will be located along the electrical line between the electrode groups (2 and 4) and begin to move toward the electrode group (4), which is at a positive potential. After a predetermined period of time, the switching device (8) switches off the electrode groups (2 and 4) and energizes the electrode group (3 and 5) so that the electrode group (3) receives a positive polarity signal and (5). electrode group with negative polarity. The DNA molecules are rearranged along the altered electric power lines, and depending on the size of the molecules, the rearrangement time will also vary, and then these DNA molecules will move toward the electrode group (3). Thereafter, after a certain time, which is the same as the previous switch-on time, the switching device (8) switches off the electrode groups (3 and 5) and reconnects the voltage to the electrode groups (2 and 4) with the same polarity as as it was first connected to electrode group (2 and 4). After that time

HU 205 993 Β eltelte után ismét a (3 és 5) elektródcsoportra kapcsoljuk a feszültséget, most azonban az előző bekapcsolási ciklussal ellentétes polaritással. Ily módon tehát egy teljes ciklus gyakorlatilag négy ütemből áll, amikor is az első ütemben a (2 és 4) elektródcsoportra van egy adott polaritású feszültség kapcsolva, a második ütemben a (3 és 5) elektródcsoportra van egy szintén adott polaritású feszültség kapcsolva, a harmadik ütemben ismét a (2 és 4) elektródcsoportra van feszültség kapcsolva, mégpedig ugyanolyan polaritású, mint az első ütemben, míg a negyedik ütemből a (3 és 5) elektródcsoportra van feszültség kapcsolva, ez azonban ellentétes azzal a feszültséggel ahogyan ez a második ütemben volt kapcsolva.After 205 993 Β, the voltage is applied again to the electrode groups (3 and 5), but now with the polarity opposite to the previous switching cycle. Thus, a full cycle consists essentially of four bars, with a first polarity voltage applied to electrode groups 2 and 4, and a second cycle having a given polarity voltage applied to electrode groups 3 and 5; the voltage is applied to the electrode groups 2 and 4 again, with the same polarity as in the first phase, while the voltage is applied to the electrode groups 3 and 5 from the fourth phase, but this is the opposite of the voltage applied in the second phase. .

Ezt a ciklust mindaddig ismételjük, amíg az legkönnyebb DNS-frakciók is elérik a (7) mintával szembeni végét a (6) gélegységnek. A 2. ábrán látható az 1. ábrán bemutatott berendezés esetében kialakuló (10) pálya. A 2. ábrán látható, hogy a B kapcsolóberendezés működtetése során minden egyes ütem hatására a molekulák mozgásiránya 90°-ot változik. Azáltal, hogy a molekuláknak az irányváltozása függ a molekula tömegtől, hatásosan lehet a különböző számú nukleinbázis-párokat tartalmazó molekulákat szétválasztani, és ezzel a módszerrel minden nehézség nélkül el lehet választani az 5xl04-2xl06 nukleinbázis-párt tartalmazó DNS-molekulákat.This cycle is repeated until the lightest DNA fractions reach the end of the gel unit (6) in relation to the sample (7). Figure 2 shows the path (10) formed with the apparatus shown in Figure 1. Figure 2 shows that during the operation of the switching device B, the movement direction of the molecules changes by 90 ° with each stroke. By changing the direction of the molecules depending on the weight of the molecule, it is possible to efficiently separate molecules containing different numbers of nucleic base pairs and thus, without difficulty, to separate DNA molecules containing 5x10 4 -2x10 6 nucleic base pairs.

A 3. ábrán látható példaként! kiviteli alaknál a (2, 3, 4 és 5) elektródcsoportok egy rombusz oldala mentén vannak elrendezve, és szintén azonos időközönként van a (2 és 4,) illetőleg (3 és 5) elektródcsoportra feszültség kapcsolva, mégpedig úgy, hogy a (4) elektródcsoportra pozitív polaritású feszültség, a (2) elcktródcsoportra negatív polaritású feszültség, ezt követően a (3) elektródcsoportra pozitív és a (4) elektródcsoportra negatív polaritású feszültség van kötve. Ezt a kapcsolási ciklust ismételjük mindaddig, amíg a leválasztás végbe nem megy.As an example in Figure 3! In the embodiment, the electrode groups (2, 3, 4 and 5) are arranged along a rhombic side and are also energized on the electrode groups (2 and 4,) and (3 and 5) at equal intervals, such that a voltage having a positive polarity to the electrode group, a voltage having a negative polarity to the electrode group (2), followed by a positive voltage to the electrode group (3) and a negative polarity to the electrode group (4). This switching cycle is repeated until the isolation is complete.

Annak érdekében, hogy a (6) gélegység minden esetben elegendően homogén villamos térben legyen, a (2, 3, 4 és 5) elektródcsoportokon túlmenően ennél a kiviteli alaknál további (11) kiegészítő elektródokat is elhelyeztünk, amelyek a rombusz nagyobb belső szöget bezáró oldalainak meghosszabbításában vannak elhelyezve. A 4. ábrán látható a 3. ábrán bemutatott kiviteli alakhoz tartozó (12) pálya, amelynek mentén a DNS-molekulák mozognak.In addition to the electrode groups (2, 3, 4, and 5), in this embodiment, additional electrodes (11) are provided which, at each end of the diamond, have a larger internal angle, so that the gel unit (6) is sufficiently homogeneous in each case. extensions. Figure 4 shows the path (12) of the embodiment shown in Figure 3 along which the DNA molecules move.

Abban az esetben, ha olyan DNS-molekulák keverékét kívánjuk szétválasztani, ahol az egyes molekulákban a nukleinbázis-párok száma nagyon alacsony lehet, pl. 4xl04, illetőleg igen magas lehet, pl. 5X106, úgy a rombusz oldalai által bezárt szöget kell változtatni annak érdekében, hogy optimális legyen a leválasztás.In the case of separating a mixture of DNA molecules where the number of nucleic base pairs in each molecule can be very low, e.g. Can be 4x10 4 or very high, e.g. 5X10 6 , the angle between the sides of the diamond must be varied in order to achieve optimum separation.

Azáltal tehát, hogy az a szög állítható, a DNS-molekulák keverékének a szétválasztása gyakorlatilag minden molekula nagyság esetében lehetséges. A legegyszerűbb kiviteli alak az 1. ábrán látható, és ez a gyakorlatban legcélszerűbben úgy valósítható meg, hogy a (2 és 4) elektródcsoportokat az (1) elektroforézis-kamra alaplapján helyezzük el, a (3 és 5) elektródcsoportokat az (1) elektroforézis-kamra fedelébe, illetőleg egy megfelelő tartóelemen, amivel adott esetben a fedélnek a mozgását vezérelni is lehet.Thus, by adjusting that angle, it is possible to separate a mixture of DNA molecules for virtually any size of molecule. The simplest embodiment is shown in Fig. 1, and in practice this is best achieved by placing the electrode groups (2 and 4) on the baseplate of the electrophoresis chamber (1) and the electrode groups (3 and 5) on the electrophoresis (1). chamber cover or a suitable support member for controlling the movement of the lid, if necessary.

A (2, 3, 4 és 5) elektródcsoportok azonos felépítése, valamint az, hogy ezek egy egyenlő oldalú négyszög oldala mentén vannak elhelyezve és a bennük lévő pontelektródok is egymástól azonos távolságra vannak kialakítva, biztosítja azt, hogy a gélegység felé homogén elektromos terek jöjjenek létre, amelyek adott esetben előre megadott szögben keresztezik egymást, és így a felületen mozgó összes DNS-molekula számára ideális feltételeket biztosítanak ahhoz, hogy elmozduljanak.The same structure of the electrode groups (2, 3, 4 and 5) and the fact that they are arranged along the sides of an equilateral rectangle and the point electrodes are equally spaced from each other, ensure that homogeneous electric fields are provided towards the gel unit. which are optionally intersected at a predetermined angle, thus providing ideal conditions for all DNA molecules moving on the surface to move.

A találmány szerinti berendezés elsősorban a biotechnológiában, genetikában, biokémiában, biofizikában alkalmazható mind orvosi, mind pedig mezőgazdasági célokra.The device according to the invention can be used primarily in biotechnology, genetics, biochemistry, biophysics for both medical and agricultural purposes.

Claims (2)

1. Berendezés gélbe ágyazott nagymolekulájú DNSek elektroforézisscl történő leválasztására, amely berendezés elektroforézis-kamrát (1), ebben elhelyezett négy elektródcsoportot ((2, 3, 4, 5) tartalmaz, amelyek kapcsolóberendezésen (8) keresztül vannak tápegységre (9) csatlakoztatva, azzal jellemezve, hogy a négy elektródcsoport (2, 3,4,5) azonosra van kiképezve, és a gélegység (6) körül egyenlő oldalú négyszög egy-egy oldalát képezően vannak elrendezve, továbbá az egy-egy oldal mentén elrendezett elektródcsoportokban (2, 3, 4, 5) lévő elektródok egymástól azonos távolságra vannak és az egyes elektródcsoportok (2, 3, 4, 5) vannak a kapcsolóberendezés (8) egy-egy kimenetére kötve.Apparatus for separating gel-embedded high-molecular-weight DNA by electrophoresis, comprising an electrophoresis chamber (1) comprising four electrode groups ((2, 3, 4, 5)) connected thereto by means of a switching device (8) connected to a power supply (9). characterized in that the four electrode groups (2, 3,4,5) are formed in the same way and are arranged on one side of an equilateral rectangle around the gel unit (6) and in the electrode groups (2, 3) arranged along each side , 4, 5) are electrically spaced and each electrode group (2, 3, 4, 5) is connected to each output of the switching device (8). 2. Az 1. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a négy elektródcsoport (2, 3, 4, 5) szabályos rombusz egy-egy oldalát képezően van elrendezve, és a rombusz nagyobb belső szögét képező oldalaiApparatus according to claim 1, characterized in that the four electrode groups (2, 3, 4, 5) are arranged on one side of a regular rhombus and the sides of the rhombus forming a greater inner angle 1-h/tga hosszal meg vannak hosszabbítva, ahol h a rombusz szemben lévő oldalai közötti távolság α a kisebb belső szög, és ezeken további kiegészítő-elektródok (11) vannak elhelyezve.They are extended by a length of 1-h / tga, where h is the distance α from the opposite sides of the rhombus, a smaller internal angle, and on which additional auxiliary electrodes (11) are placed.
HU884222A 1987-06-19 1988-05-26 Appartus for separating macromolecular dns embedded in gel HU205993B (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4286179 1987-06-19
PCT/SU1988/000124 WO1988010423A1 (en) 1987-06-19 1988-05-26 Apparatus for electrophoretic separation of high-molecular dna in a gel

Publications (2)

Publication Number Publication Date
HUT50987A HUT50987A (en) 1990-03-28
HU205993B true HU205993B (en) 1992-07-28

Family

ID=21320164

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
HU884222A HU205993B (en) 1987-06-19 1988-05-26 Appartus for separating macromolecular dns embedded in gel

Country Status (1)

Country Link
HU (1) HU205993B (en)

Also Published As

Publication number Publication date
HUT50987A (en) 1990-03-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU565758B2 (en) Electrophoresis using alternating transverse electric fields
US5173164A (en) Multi-modality electrical separator apparatus and method
US9534304B2 (en) Scodaphoresis and methods and apparatus for moving and concentrating particles
IE61688B1 (en) Field-inversion gel electrophoresis
US8241477B2 (en) Double chamber tank for horizontal gel electrophoresis
AU637895B2 (en) Method and device for moving molecules by the application of a plurality of electrical fields
JP2007526823A5 (en)
US4900414A (en) Commercial separation system and method using electrokinetic techniques
EP0630473A1 (en) Electrical separator apparatus and method of counterflow gradient focusing
JP3025780B2 (en) Gel electrophoresis with a constrained uniform electric field
US5102524A (en) Multiple electrophoresis device for the controlled migration of macromolecules through rectangular gel plates
JPS63500673A (en) Electrophoretic separation method
SU1670563A1 (en) Pulse-electrophoresis apparatus for separating high- molecular dna
JP4731157B2 (en) Traveling wave grid for separation, transport and concentration of biomolecules
HU205993B (en) Appartus for separating macromolecular dns embedded in gel
US4995957A (en) Device and method for the electrophoretic separation of macromolecules
HUT54236A (en) Device for separating macromolecular dns-s embedded into gel by means of electrophoresis
WO2002044706A1 (en) Methods and apparatus for nonlinear mobility electrophoresis separation
JPH04501609A (en) Electrophoresis method and equipment
CA2082906C (en) Electrophoretic resolution of single strand dna by asymmetric field inversion
US3962058A (en) Flat bed isoelectric focusing device
GB2430636A (en) A separation system
Ohara et al. Transport of biomolecules in the ratcheting electrophoresis microchip (REM)
Duke Separation techniques
US7614444B2 (en) Rapid thermal cycling device