Điện di phân tích ADN và ARN

Có nhiều phương pháp khác nhau có thể được sử dụng để phân tích ADN và ARN, nhưng cho đến nay điện di trên gel là phương pháp được sử dụng phổ biến hơn cả nhờ ưu điểm nhanh và tương đối đơn giản.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Điện di phân tích ADN và ARN Điện di phân tích ADN và ARNCó nhiều phương pháp khác nhau có thểđược sử dụng để phân tích ADN vàARN, nhưng cho đến nay điện di trên gellà phương pháp được sử dụng phổ biếnhơn cả nhờ ưu điểm nhanh và tương đốiđơn giản.Nguyên tắc của phương pháp là do:dưới tác động của điện trường, các phântử ADN (thường tích điện âm) khác nhauvề kích thước, điện tích, mức độ cuộnxoắn và dạng phân tử (mạch thẳng haymạch vòng) sẽ di chuyển qua hệ mạngcủa gel từ cực âm (cathode) sang cựcdương (anode) với tốc độ di chuyểnkhác nhau. Vì vậy, chúng dần dần táchnhau ra trên trường điện di, qua đóngười ta có thể thu thập và phân tíchđược từng phân đoạn ADN hoặc genriêng rẽ. Trên điện trường các phânđoạn ADN có kích thước càng nhỏ càngcó tốc độ di chuyển trên điện trườngnhanh hơn. Sau khi điện di kết thúc, cácphân tử ADN có thể quan sát thấy nhờsử dụng các thuốc nhuộm phát huỳnhquang, chẳng hạn như ethidium (chấtnày gắn kết với ADN bằng cách cài vàokhe ở giữa các nucleotit). Mỗi một băngđiện di thường phản ánh một tập hợpcác phân tử ADN có cùng kích thước.Có hai loại vật liệu làm gel được sửdụng phổ biến trong điện di, đó làagarose và polyacrylamid. Trong đó, gelpolyacrylamid có khả năng phân tách cao,nhưng khoảng kích thước ADN có thểphân tích hẹp. Vì vậy, điện di trên gelpolyacrylamid có thể phân tách được cácphân đoạn ADN khác nhau thậm trí chỉmột cặp nucleotit (1 bp) duy nhất, nhưngthường chỉ để phân tích các đoạn ADNkích thước vài trăm bp. Còn gel agarosecó khả năng phân tách thấp hơn đối vớicác phân đoạn ADN kích thước nhỏ,nhưng rất hiệu quả khi phân tách cácphân đoạn ADN kích thước lớn tới hàngchục hoặc hàng trăm kb (1 kb = 1000bp).Các phân đoạn ADN kích thước lớnkhông thể “lọt” qua các lỗ có kích thướcnhỏ trên các bản gel, kể cả gel agarose.Thay vào đó, chúng sẽ “trườn” quamạng lưới của gel bằng việc đầu nàycủa phân tử đi trước, còn đầu kia theosau. Kết quả là các phân đoạn ADN kíchthước lớn (từ 30 đến 50 kb) có tốc độ dichuyển trên điện trường gần như tươngđương và khó phân tách được bằngphương pháp điện di thông thường. Đốivới các phân đoạn ADN kích thước lớnnhư vậy, người ta có thể phân tách bằngviệc sử dụng phương pháp điện di xungtrường (pulsed-field gel electrophoresis).Trong phương pháp này, người ta sửdụng 2 cặp điện cực nằm chéo góc trênbản điện di . Việc “bật” và “tắt” luânphiên 2 cặp điện cực sẽ làm cho cácphân đoạn ADN lớn thay đổi chiều. Cácphân đoạn ADN có kích thước càng lớncàng chậm hơn trong quá trình thay đổichiều di chuyển. Nhờ vậy, các phânđoạn có kích thước khác nhau sẽ phântách ra khỏi nhau trong quá trình dichuyển. Kỹ thuật điện di xung trườngtrong thực tế có thể sử dụng để xác địnhđược kích thước đầy đủ của nhiễm sắcthể vi khuẩn, hoặc nhiễm sắc thể cácloài sinh vật nhân chuẩn bậc thấp, nhưnấm men. Những loài này có kích thướchệ gen khoảng vài Mb.Điện di không những có thể phân táchcác phân đoạn ADN khác nhau về kíchthước mà cả về hình dạng và cấu hìnhkhông gian của chúng. Các phân tử ADNở dạng mạch vòng giãn xoắn hoặc bị“đứt gãy” ở một số nucleotit di chuyểnchậm hơn trên trường điện di so với cácphân tử ADN ở dạng mạch thẳng cócùng khối lượng. Tương tự như vậy, cácphân tử ADN ở dạng siêu xoắn, kíchthước và thể tích thu nhỏ thường dichuyển nhanh hơn trên trường điện di sovới các phân tử ADN dạng mạch vònggiãn xoắn hoặc có mức độ cuộn xoắnthấp hơn có cùng khối lượng.Kỹ thuật điện di cũng được sử dụng đểphân tách các phân tử ARN. Các phânđoạn ADN sợi kép mạch thẳng có cấutrúc bậc hai đồng nhất nên tốc độ dichuyển trên trường điện di tương quan tỉlệ thuận với khối lượng phân tử củachúng. Cũng giống như ADN, các phântử ARN cũng thường tích điện âm,nhưng ngoài cấu trúc cơ bản ở dạngmạch đơn, các cấu trúc bậc 2 và 3 củaphân tử ARN có ảnh hưởng đến tốc độdi chuyển của chúng trên trường điện di.Để hạn chế điều này, thông thườngngười ta phải xử lý ARN với một số hóachất ngăn cản sự hình thành các liên kếtcục bộ trong phân tử ARN, chẳng hạnnhư glyoxal. Hợp chất này liên kết vớinhóm -NH2 trong các bazơ nitơ và ngăncản sự kết cặp của các nucleotit. Cácphân tử ARN được xử lý glyoxal khônghình thành được các cấu trúc bậc 2 và 3vì vậy có tốc độ di chuyển trên trườngđiện di dường như đơn thuần phụ thuộcvào khối lượng phân tử của chúng. ...