Feed RSS: Molecularlab.it NewsiCalendar file

ELETTROFORESI

 
Per il sequenziamento bisogna effettuare una elettroforesi ad alta risoluzione, ed essere svolta sempre in condizioni denaturanti. Possiamo usare l'elettroforesi su gel o l'elettroforesi capillare.

ElettroForesi Su Gel.
Si utilizza un gel di poliacrilammide, prodotto dalla polimerizzazione dell'acrilammide e della bis-acrilammide (19 : 1).
La percentuale di poliacrilammide nel gel varia dal 4 all' 8 percento. Questi gel consentono di separare frammenti che differiscono l'uno dall'altro, anche di un solo nucleotide (ed è questo lo scopo).
· acrilammide 4%: separo frammenti di maggior peso molecolare, possiamo leggere la nostra sequenza da 500 fino a 1500 nucleotidi a partire dal primer.
· acrilammide 8%: separo frammenti con dimensioni molecolare più piccole, potendo leggere a partire da 50 fino a 400 nucleotidi dal primer.
In pratica la stessa miscela di reazione può essere caricata su due diversi gel, e potremo leggere da 50 nucleotidi fino a 1500 dal primer. I frammenti di DNA che vogliamo separare sono a singola elica, e vogliamo separarli in base al loro peso molecolare, e non in base alle possibili conformazioni assunte (shape). Questo significa che nel nostro gel dobbiamo inserire una sostanza che faciliti la denaturazione di DNA.
Il denaturante per antonomasia è l'urea, di solito in concentrazione 7 molare.
In più per facilitare la denaturazione e per mantenere costanti le condizioni del gel si mantiene il gel  attorno ai 50-60°C durante la corsa. Poiché queste corse vengono compiute ad alto voltaggio, si ha già di per se la formazione di calore durante la corsa, si tratta quindi di distribuirlo uniformemente (sistemi di termostatazione particolari).
Per quanto riguarda le dimensioni dei gel, si possono costruire gel con lunghezza compresa fra 50 e 100 cm, con spessori sottilissimi, da un millimetro a 20 micron. Si sfrutta la lunghezza per separare maggiormente le singole bande, mentre l'esiguo spessore serve per aumentare la risoluzione delle bande (molto nette), disperdere più rapidamente il calore, e assicurarsi una miglior polimerizzazione fra acrilammide e poliacrilammide (queste reazione è inibita dall'ossigeno e tra le maglie di un gel sottile c'è minor ossigeno), garantendo un gel più uniforme.
Poiché dobbiamo ridurre il gradiente termico che si viene a formare, siamo facilitati nell'opera se il gel è più sottile.
Possiamo pure usare un voltaggio più elevato e quindi minor tempo.
Il gel in genere è tenuto in posizione verticale (minor spazio occupato).
Questo tipo di elettroforesi può essere utilizzato sia in caso di marcature radioattive che in caso di marcature fluorescenti.
Il controllo della corsa è sempre tramite markers colorati che seguono il fronte d'onda.

ElettroForesi Capillare

Usiamo microcapillare in silice fusa, con diametro interno compreso fra 10 e 100 micron (sottilissimi), possono avere una lunghezza tra i 30 e i 50 cm. Sono riempiti da una sostanza che funge da setaccio molecolare (simile al gel). La matrice può essere poliacrilammide, dimetilacrilammide o altri polimeri lineari come polietilenossido o idrossietilcellulosa.  Anche qui per aumentare la risoluzione possiamo giocare su:
- la % di polimero utilizzato;
- la lunghezza della corsa;
- il voltaggio;
- la temperatura a cui avviene compiuta la corsa.
Questo tipo di elettroforesi può essere utilizzato solo nel caso in cui si abbia una marcatura fluorescente:  a livello del capillare ad un certo punto ci sarà una fessura attraverso la quale passerà una luce laser, in grado di eccitare i fluorocromi e indurre una risposta captabile dai rilevatori.

Vantaggi:
Essendo il capillare più sottile rispetto al gel, avremo una dissipazione più efficiente, quindi possiamo usare voltaggi più alti. Il risultato finale è che il tempo necessario per la corsa di riduce fino a 14 volte.
È stato pure osservata una riduzione del numero di compressioni (anomalie dovute a strutture secondarie accidentali).
Il caricamento è sempre automatico: caricamento elettrocinetico: il campione viene aspirato dalla provettina che lo contiene e portato velocemente dentro la matrice. L'efficienza di caricamento permette di utilizzare pure minor q.tà di campione.
Sono stati sviluppati sequenziatori automatici che possono far correre in parallelo 16, 96, o 384 capillari. Naturalmente questo sistema è stato ottimizzato in laboratori coinvolti in progetti genomici.

Animazione

Differenze nel potere risolutivo fra elettroforesi su gel e elettroforesi capillare.
Si dice in genere che l'E.C. ha risoluzione più alta rispetto all'E.G., ma se i guarda attentamente la letteratura si vede che la grande differenza riguarda solo i tempi: con E.G. ecco una tabella riassuntiva.

Difficoltà durante il sequenziamento: stampi difficili.
Per stampi difficili si intendono sequenze GC-rich, AT-rich, o palindromiche. Questa sequenza danno luogo a strutture secondarie stabili, causando terminazione prematura della polimerizzazione con conseguenti falsi stop. Ma a livello della corsa elettroforetica, causano fenomeni di compressione: i frammenti migreranno sulla base della loro configurazione, rallentando la corsa. Sono quindi da considerarsi artefatti elettroforetici, evidenziabili dal fatto che le bande (che differiscono da un solo nucleotide) non sono distanziate uniformemente.
Per evitare la formazione di queste strutture che si fa?
Il modo più corretto è quello di risolvere il nostro stampo sia su un filamento che sull'altro: in questo modo le compressioni si svilupperanno su estremità opposte a seconda del filamento, e confrontanto le due corse elettroforetiche si potrà risalire alla sequenza corretta. Un altro dei metodi utilizzato è quello di compiere l'elettroforesi ad una temperatura più elevata, oppure nel gel di sequenza, oltre all'urea si può aggiungo una percentuale di formammide, aumentando le caratteristiche denaturanti del gel. Oppure si possono utilizzare dei deossinucleotidi analoghi della guanina che danno legami meno stabili con la citosina.

Applicazioni dell'elettroforesi capillare
L'elettroforesi capillare è la più recente tecnica separativa introdotta sul mercato. La separazione si basa sull'effetto elettroforetico classico utilizzando come mezzo separativo, invece della carta o di piastrine ricoperte di gel di silice, una colonna capillare di silice fusa.
Gli analiti sottoposti ad un intenso campo elettrico migrano ad una estremità della colonna capillare e vengono rivelati in base al loro assorbimento di luce.
Questa tecnica negli ultimi cinque anni ha subito una rapidissima evoluzione e dal campo prettamente biochimico è stata trasferita con enormi vantaggi alla separazione di sostanze di interesse farmaceutico e, recentemente, Ë stata applicata con grande successo alla separazione di enantiomeri di farmaci chirali.

 

 
Disclaimer & Privacy Policy