JPH01503645A - 高分子ｄｎａのゲルにおける電気泳動分離のための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 。　ＤＮＡのゲルにおＣる−　゛のための技術分野 本発明は、電気泳動の方法による生物ポリマーの分離及び分析に関し、そしてよ り詳しくは、ゲルにおける高分子ＤＮＡの電気泳動分離のための装置に関する。

発明の背景 生物ポリマー、特に５Ｘ１０’以上の核酸の塩基対の大きさのＤＮＡ分子の混合 物の分離は、高分子ＤＮＡの混合物が導入されるゲルにおける交差する電界の連 続的創造を含むパルス電気泳動に基すかれる。

ＤＮＡ分子の混合物を分離するための装置（Ｃａｒｌｅ　ＧＰ、ＦｒａｎｋＨ， ａｎｄ　Ｃｌ５ｏｎ　Ｍ、Ｖ、Ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｔｉｃ　５ｅｐａｒａ ｔｉｏｎ　ｏｆ　ＬａｒｇｅＤＮＡ　Ｍｏ１ｅｃｕｌｅｓ　ｂｙ　Ｐｅｒｉｏｄ ｉｃ　Ｉｎｖｅｉｓｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ＥｌｅｃｔｒｉｃＦｉｅｌｄ”、５ ｃｉｅｎｃｅ、２３２巻、１９８６．６５〜６８ページ）は既知であり、この装 置においては、長方形の水平に拡張する電気泳動チャンバー中に、２つの対立す る線状電極（この間に、ゲルブロックが配置される）が存在する。電力供給から の電圧が、直接的な極性における前もって調節された時間の３／４の間、及び逆 の極性における同じ時間の１／４の間、スイッチ回路を通して電極に供給され、 そしてこのスイッチサイクルは長時間くり返えされる。従って、ＤＮＡ分子の移 動は、１８０℃で定期的に逆にされる。この角度は、分離されるＤＮＡ分子の大 きな範囲の分子質量値のためには最適な角度ではなく、その結果、２Ｘ１０’以 上の塩基対の大きさのＤＮＡの個々の画分を隔離することは不可能である。さら に、ゲルブロック内の分子の再循環が、初期混合物の分離の時間の増加又は装置 の低い生産性をもたらす。

他の装置（Ｇ、Ｃｈｙ、Ｄ、Ｖｏｌｌａｒｔｈ、Ｒ，Ｍ、Ｄａｖｉｓ、５ｅｐａ ｒａｔｉｏｎ　ｏｆＬａｒｇｅ　ＤＮＡ　Ｍｏ１ｅｃｕｌｅｓ　ｂｙ　Ｃｏｎｔ ｏｕｒ−Ｃ１ａｓｐｅｄ　ＨｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓＥｌｅｃｔｒｉｃ　Ｆｉｅｌ ｄｓ、５ｃｉｅｎｃｅ、２３４巻、１９８６．１５８２〜１５８５ページ）も当 業界で既知であり、この装置においては、ゲルブロックの表面に対して垂直に拡 張する６グループの点のような電極が、同一の抵抗体を通して電気的に短連絡さ れている六面体を示し、ここで前記ゲルブロックは前記六面体内に配置されてい る。一定の極性電力供給からの電圧が、スイッチ回路を通して、それぞれ対の対 立するグループの電極に連続的に供給される。第３対のグループの電極は受動的 であり、そして電極の間で均質の電界を作り出すために予定されている。

ＤＮＡ分子は、電圧を入れるごとに１２０°での移動の方向に変化して移動する 。前記装置におけるのと同じ寸法のチャンバーに関しては、ゲルブロックがより 小さなサイズであり、従って少数のサンプルにより、装置の生産性が低められる 。

さらに、電力供給の出力は、電極を通して流れる電流が、ゲルブロックをおおう 緩衝溶液を通して流れる電流に少なくとも等しくなるにつれて、２倍にされるべ きである。

ゲルにおける高分子ＤＮＡの分離のための装置（ＳＫＩ、＾。

４４７３４５２）は、当業界において既知であり、そしてこれは、５Ｘ１０’〜 ９Ｘ１０’塩基対の分子質量を有するＤＮＡ分子の混合物の分離を可能にする。

正方形の電気泳動チャンバーの装置が４グループの電極を備え、ここで点のよう な電極のグループは、２つの隣接する壁の上に供給され、そしてそれぞれのグル ープ内ではそれぞれ電気的に連結され、そして２つの個々の点のような電極は、 電極の２つの対立するグループの端のすぐ近くのチャンバーの隣接する壁の他の 対土に供給されている。負の極性の電圧が、電極の１つのグループに同一の時間 、スイッチ回路を通して電力供給源から供給され、そして正の極性の電圧が、対 立する点のような電極に供給される。

続いて、電圧が同じ方法で電極の第２グループ及び第２の個々の電極に供給され る。従って、交差する曲線状の電界が、複雑な軌道にそってのＤＮＡ分子の移動 を引き起こすために電気泳動チャンバーに配置されたゲルブロックに作り出され 、ここで前記移動の方向は、９０〜１８０°の範囲内で変化し、点のような電極 に近づく。

従来技術の装置に作り出される電界の曲線状の形状は、まず、ゲルにおける個々 のＤＮＡ画分の曲線状軌跡をもたらし、従ってそれらの分子質量の決定を実質的 に妨げ、そしてたとえばゲル走査機が使用される場合、結果の自動処理のために 特別に正しいプログラムの使用を要する。第２番目に、同時に分離されたＤＮＡ 分子の数は、末端の軌跡が緩衝溶液中にゲルから均等に現われることができるよ うに曲線状にされるにつれて、少なくなる。

発明の要約 本発明は、ゲルにおける高分子ＤＮＡの電気泳動分離のための装置を供給するこ との問題に基ずかれていて、ここで電気泳動チャンバー中の電極の位置が、ゲル プロ・７りの全領域にわたって同一の分離条件を確保するチャンバーに均等な電 界を作り出すことにより、お互い平行に拡張する分子の軌跡及び分離された個々 の両分の前部の線状形状の定義を可能にする。

この問題は、ゲルにおける高分子ＤＮＡの電気泳動分離のための装置に、本発明 に従って、スイッチ回路を通して電力供給に連結された４つの電極のグループを 備えている電気泳動チャンバーを含んで成ることによって解決され、そして前記 ４つの電極のグループは同一であり、そしてゲルブロックをとり囲む正方形の側 面にそって位置を定められ、そしてそれぞれのグループ内の電極はお互い等しい 間隔で位置を定められている。

それらの４つの電極のグループは、好ましくは、ひし形の側面にそって配置され 、その対立する電極グループの対は可動性であり、それぞれ電極のグループは、 大きな方の内角の頂点の向こう側にひし形の側面の拡張部分である線にそって配 置されている補助電極を含んで成り、その線の長さはてｈはひし形の対立する側 面の間の距蓼である〕として定義される。

本発明は、ゲルブロックの全領域の利用により、ＤＮＡ分子の混合物の分離の生 産性の向上を可能にし：単一のマーカーの使用により個々の分離されたＤＮＡ画 分の分子質量の決定の精密度を高め；分離の間、角度αの変化により広い範囲の 分子質量値のＤＮＡ分、子の混合物の分離の効力を改良し；分離結果の自動処理 のためにゲル走査機の使用を可能にする。

図面の簡単な説明 本発明は、添付する図面に例示される特定の態様に関して詳細に説明されるであ ろう。

第１図は、本発明のゲルにおける高分子ＤＮＡの電気泳動分離のための装置の第 １の態様のブロック図であり：第２図は、本発明の装置の第１の態様に得られる ゲルにおけるＤＮＡ分子の移動の軌跡を示し： 第３図は、本発明のゲルにおける高分子ＤＮＡの電気泳動分離のための装置の第 ２の態様のブロック図であり：第４図は、本発明の装置の第２の態様に得られる ゲルにおけるＤＮＡ分子の移動の軌跡を示す。

本発明を実施するための最良の態様 ゲルにおける高分子ＤＮＡの電気泳動分離のための装置は、４つの同一のグルー プ２．３．４を有し、そしてダイオード（第１図には示されていない）を通して お互い電気的に連結されている同一の数の等しく間隔を開けられた点のような電 極を有する長方形の電気泳動チャンバー１（第１図）を含んで成る、電極のグル ープ２，３，４．５は、チャンバー１の底に配置され、そしてその端の１つに供 給されるＤＮＡ分子の混合物のサンプル７を有するゲル６のブロックをとり囲む 正方形の側面にそって電気泳動チャンバー１の上部カバープレートとして作用す るホルダー（第１図には示されていない）上に固定される。ゲルブロック６は、 それらに電圧が供給される場合、それぞれの電極のグループ２，３，４．５の間 への電流の流れを可能にする緩衝溶液の層により被覆される。電極グループ２及 び４は、スイッチ回路８の１つの出力に電気的に連結され、電極グループ３及び ５は、電力供給９の出力に連結されるその入力を有するスイッチ回路８のもう１ つの出力に連結される。

第２図は、電極グループ２．３．４．５が正方形の側面にそって配置される場合 、ＤＮＡサンプルのそれぞれの分子が移動する軌跡１０を示す。

９０°以外の角度でサンプル７におけるＤＮＡ分子の軌跡の変化を得るために、 電極グループ２．３．４．５（第３図）が、前もって選択されたその小さな方の 内部角度、たとえばα＝６０°を有するひし形の側面にそって配置される。それ ぞれのグループ２，３．４．５は、その大きな方の内部角度の頂点の向こう側に ひし形の側面の拡張部分である長さある〕を有する線にそって配置される補助電 極１１を含んで成る。第４図は、電極グループ２，３，４．５のこの位置でのゲ ルブロック６におけるＤＮＡのサンプル７の分子の移動の軌跡１２を示す。

本発明のゲルにおける高分子ＤＮＡの電気泳動分離のための装置は、次の態様で 機能する。それに供給されるＤＮＡ分子の混合物のサンプル７を有するゲルブロ ック６（第１図）が、その壁と平行して拡張する電気泳動チャンバー１中に配置 され、そして電極グループ２，３，４．５のすべての電極と接触するように緩衝 溶液により被覆される０次に、電力供給９がエネルギーを付与し、そして正の電 圧が電極グループ４に供給され、そして負の電圧がスイッチ回路８を通して電極 グループ２に供給される。ＤＮＡ分子が電極グループ２及び４の間の電界の力の 流れにそって配列され、そして正の電位で存在するグループ４に向かって移動し 始める。前もって調節された時間の経過の後、スイッチ回路８が電極グループ２ ゜４から電圧を解除し、そして正の電圧が電極グループ３に供給され、そして負 の電圧が電極グループ５に供給される。

ＤＮＡ分子７が、異なるように向けられていない電界の力の流れにそって再配列 され、そしてその再配列時間は、種々のサイズの分子、及び電極グループ３に向 かっての開始の動きにより異なる。同じ時間の経過後、電圧がスイッチ回路８に より電極グループ３．５から解除され、再び、第１回の電圧供給サイクルの間と 同じ極性のパターンによりグループ２゜４に供給される０次に、スイッチ回路８ が、同時間の経過後、グループ２及び４から電圧を解除し、そしてスイッチ回路 ８の操作の第２サイクルの間に使用される極性に対して逆である極性の電圧をグ ループ３及び４に供給する。電力供給９からの電圧のスイッチの前記サイクルは 、最つども軽い個々のＤＮＡ画分がサンプル７の適用の部位の反対側のゲルブロ ック６の端に達するまでくり返えされる。ゲルブロック６に供給されたような他 の電界によるＤＮＡ分子の移動の軌跡１０が第２図に示される。スイッチ回路８ のそれぞれの操作に基すいて、その分子は９０°で方向を変えることが見出され る。

種々の大きさの分子のための再配列の時間の差異により、すなわち種々の分子質 量により、ＤＮＡの初期サンプル７は、それが５ｘｉｏ’〜２Ｘ　ｉｏ’の塩基 対の範囲の分子を含む場合、効果的に分離される。

電極グループ２，３．４．５（第３図）がひし形の側面にそって配置される場合 、電圧は、グループ２及び４（正の電圧がグループ４に及び負の電圧がグループ ２に供給される）及びグループ３及び５（正の電圧がグループ３に及び負の電圧 がグループ５に供給される）に選択的に供給される。これらの電圧スイッチサイ クルは、分離工程が完結するまでくり逐えされる。

ゲルブロック６が配置される点で均一の電界を作り出すために、すべての４つの 電極グループ２，３，４．５は、ひし形の側面の拡張部分である線にそって配置 される補助電極１１を有する。この電極グループ２．３，４．５の位置は、第４ 図に示されるＤＮＡ分子の移動の軌跡を確かにする。

５Ｘ１０’塩基対の比較的小さな分子及び５Ｘ１０’塩基対の比較的大きな分子 の両者を含むＤＮＡ分子の混合物を分離することにおいては、ある狭い範囲の分 子質量値のためにのみ最適である固定された角度αを変えることが必要である。

ＤＮＡ混合物の分離の間、所望する角度α及びその変化の規定を確かにする装置 の種々の態様が可能である。それらの間で最つども簡単なことは、電極グループ ２．４（第１図）が電気泳動チャンバー１の底に配置され、そして電極グループ ３．５が、調節された循環のなめに固定される上部カバープレート又はホルダー 上に配置されることである。

従って、正方形の側面にそって４つの同一の電極グループ２．３，４．５が等し い間隔で配置されることは、ゲルブロック６が配置される点で、前もって調節さ れた角度で交差する均一の電界を作り出し、すなわちゲルブロック６５表面上の あらゆる点でのＤＮＡ分子の移動のために同一の条件を確保することを可能にす る。

産業上の利用性 本発明は、生物工学、分子生物学及び遺伝学、生化学、生物物理学並びに医学及 び農業に都合良く使用され得る。

国際調査報告

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．電力供給（９）にスイッチ回路（８）を通して連結される４個の電極グルー プ（２，３，４，５）を備える電気泳動チャンバー（１）を含んで成る、ゲルに おける高分子ＤＮＡの電気泳動分離のための装置であって、前記電極の４個のグ ルーブ（２，３，４，５）は同一であり、そしてゲルブロック（６）をとり囲む 正方形の側面にそって配置され、そして前記それぞれのグルーブ（２，３，４， ５）内の電極は、お互い等しい間隔で配置されていることを特徴とする装置。
2. ２．前記電極の４個のグルーブ（２，３，４，５）が、ひし形の側面にそって配 置され、電極グルーブの対立する対（２，４及び３，５）は移動可能であり、電 極のそれぞれのグルーブ（２，３，４，５）は、その大きな方の内角の頂点の向 こう側にひし形の側面の拡張部分である線にそって配置される補助電極（１１） を含んで成り、ここでその線の長さは、ｌ＝ｈ／ｔｇα〔ここでｈはひし形の対 立する側面の間の距離であり、そしてαはひし形の小さな方の内角である〕とし て決定されることを特徴とする請求の範囲第１項記載の装置。