Аппарат для разделения высокомолекулярных ДНК с помощью пульс-электрофореза Советский патент 1991 года по МПК G01N27/26 

1

(21)4286173/25

(22) 19.06.87

(46) 15.08.91. Бюл. №30

(71)Институт молекулярной биологии АН СССР

(72)Д.Р.Бериташвили, А.И.Полетаев и Е.Н.Твердохлебов

(53)537.363 (088.8)

(56)Остермэн Л.А. Методы исследования белков и нуклеиновых кислот. Электрофорез и центрифугирование. М.: Наука, 1981, с. 96.

Авторское свидетельство СССР iSfe 1394117, кл. G 01 N 27/26, 14.04.86.

(54)АППАРАТ ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫХ ДНК С ПОМОЩЬЮ ПУЛЬС-ЭЛЕКТРОФОРЕЗА

(57)Изобретение относится к биотехнологии, касается разделения и анализа высокомолекулярных биополимеров методом электрофореза. Целью изобретения является повышение эффективности разделения смесей ДНК с мол. массами более 1,5 107 D в широком диапазоне молекулярных масс и повышение производительности процесса разделения. Аппарат для разделения высокомолекулярных ДНК с помощью пульс- электрофореза содержит корпус, разделенный горизонтальной перегородкой на верхнюю (электрофоретическую) и нижнюю камеры, систему создания скрещенных пульсирующих электрических полей, расположенную в верхней камере и включающую

группу электродов, установленных компланарно блоку геля с помощью фиксаторов на держателе по сторонам четырехугольника и электрически соединенных с источником питания, систему охлаждения электрофоре- тической камеры, включающую циркуляционный контур, расположенный в нижней камере с приспособлениями для подключения к источнику хладагента, и систему контроля рабочих параметров процесса, причем держатель выполнен съемным, электроды установлены на держателе по линиям сторон ром&а и продолжениям этих линий, с возможностью изменения угла при его вершине, число электродов на противоположных сторонах ромба и их продолжениях одинаково и установлены они напротив друг друга, причем длина линий, продолжающих стороны ромба, определяется выражением а, где h - расстояние между противолежащими сторонами ромба; а- угол между смежными сторонами ромба; циркуляционный контур системы охлаждения образован горизонтальной перегородкой, днищем корпуса и дополнительными вертикальными перегородками, задающими направление потока хладагента. Устройство позволяет разделять вещества с молекулярной массой более 1,5 10 D за счет изменения угла при вершине ромба и повысить производительность процесса разделения молекул ДНК. 2 з п ф-лы. 4 ил

ё

О vj

О СЛ О

GO

Изобретение относится к биотехнологии, касается разделения и анализа высокомолекулярных биополимеров методом электрофореза. Целью изобретения является повышение эффективности разделения смесей ДНК с мол. массами более 1,5^.10⁷D в широком диапазоне молекулярных масс и повышение производительности процесса разделения. Аппарат для разделения высокомолекулярных ДНК с помощью пульс-электрофореза содержит корпус, разделенный горизонтальной перегородкой на верхнюю /электрофоретическую/ и нижнюю камеры, систему создания скрещенных пульсирующих электрических полей, расположенную в верхней камере и включающую группу электродов, установленных компланарно блоку геля с помощью фиксаторов на держателе по сторонам четырехугольника и электрически соединенных с источником питания, систему охлаждения электрофоретической камеры, включающую циркуляционный контур, расположенный в нижней камере с приспособлениями для подключения к источнику хладагента, и систему контроля рабочих параметров процесса, причем держатель выполнен съемным, электроды установлены на держателе по линиям сторон ромба и продолжениям этих линий, с возможностью изменения угла при его вершине, число электродов на противоположных сторонах ромба и их продолжениях одинаково и установлены они напротив друг друга, причем длина линий, продолжающих стороны ромба, определяется выражением L = HTGΑ, где H - расстояние между противолежащими сторонами ромба

α - угол между смежными сторонами ромба

циркуляционный контур системы охлаждения образован горизонтальной перегородкой, днищем корпуса и дополнительными вертикальными перегородками, задающими направление потока хладагента. Устройство позволяет разделять вещества с молекулярной массой более 1,5^.10⁷D за счет изменения угла при вершине ромба и повысить производительность процесса разделения молекул ДНК. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к биотехнологии, в частности к области разделения и анализа высокомолекулярных биополимеров методом электрофореза, и может быть использовано в молекулярной биологии и

генетике, биохимии, биофизике, а также в медицине и сельском хозяйстве.

Целью изобретения является повышение эффективности разделения смесей ДНК с молекулярными весами более 1,5 10 D в

широком диапазоне молекулярных масс и повышение производительности процесса разделения.

На фиг. 1 показана блок-схема аппарата; на фиг. 2 - выполнение электродной ромбической системы; на фиг. 3 - устройство, вид сбоку; на фиг. 4 - то же, вид сверху.

Аппарат для разделения смесей высокомолекулярных ДНК содержит корпус 1, разделенный горизонтальной сплошной перегородкой 2 на верхнюю электрофоретиче- скую камеру 3 и нижнюю камеру 4 циркуляционного контура хладагента, связанную с термостатом 5. Система создания скрещенных пульсирующих электрических полой расположена над электрофоретиче- скои камерой 3 и содержит съемный держатель 6 с закрепленной на нем группой, электродов, установленных компланарно блоку агарозного геля 7 с помощью фикса- TODOQ R, электрически соединенных через таймер-коммутатор 9 с источником питания 10.

Система охлаждения состоит из нижней камеры 4, соединяемой с насосом-термостатом 5 и содержащей циркуляционный контур синусоидальной формы, образованный вертикальными перегородками 11.

Системы контроля рабочих параметров процесса разделения (измерители и задат- чики премени переключения полей, рабочих ток,; /, напряжения) находятся в блоке тай- мера-коммутатора 9 (на чертежах не показаны).

Электроды установлены в фиксаторах 8, закрепляемых на сьемном держателе 6, представляющем собой, например, пластину с отверстиями А для фиксаторов, расположенными по линиям, образующим несколько ромбов с различными углами при вершинах, и продолжениями этих линий за контур ромба на длину I - htgn (на фиг.2 представлена конфигурация отверстий, соответствующих ромбу с углом 120°). Такая пластимка может быть изготовлена в виде платы печатного монтажа (с металлизацией сверху), в этом случае все электрические соединения между электродами выполняются непосредственно на верхней (внешней) поверхности держателя.

Держатель может быть выполнен в виде двух пяр (. 3) направляющих 12 и 13, имеюших отверстия А для установки фиксаторов, причем эти направляющие шарнирно связаны с другом, обеспечивая изменение угла при вершине ромба а.

Третий вариант исполнения держателя разделение держателя на две не связанные друг с др;юм части (фиг. 4). На дне

электрофоретической камеры 3 установлены две параллельные направляющие с фиксаторами 14 электродов, над камерой 3 имеется съемный держатель 6 с группой отверстий для фиксаторов 8, также находящихся вдоль двух параллельных линий, причем съемный держатель 6 имеет возможность поворота вокруг центра электрофоретической камеры, а фиксаторы электродов 8,

0 введенные в ее отверстия, имеют заданную длину, что обеспечивает компланарность электродов, закрепленных в фиксаторах 14 и фиксаторах 8 съемного держателя 6 и поверхности блока геля. Поворот съемного де5 ржателя 6 обеспечивает заданное изменение угла ромба, образуемого нижними и верхними линиями электродов.

Аппаоат оаботает следующим образом. Один или несколько блоков агарозного геля

0 7с внесенными на один из его концов порциями разделяемой смеси высокомолекулярных ДНК (фиг. 1) устанавливают в камере 3 компланарно электродам, установленным в фиксаторах 8 на съемном держателе 6. Угол

5 при вершине ромба определяется параметрами разделяемой смеси ДНК. и фиксаторы устанавливаются на линиях, образующих ромб с требуемым углом при вершине. В камеру 3 заливают буферный раствор элек0 тролита до уровня, покрывающего верхнюю плоскость блока геля 7.

Затем включают систему охлаждения. Насос с холодильником прокачивают по циркуляционному контуру нижней камеры

5 4, хладагент охлаждает перегородку 2, на которой лежит блок гелия 7.

Система охлаждения обеспечивает поддержание заданной температуры блока геля 7 и буферного раствора.

0 Электроды, установленные с помощью фиксаторов 8 (фиг. 1), подключают к выходам таймера-коммутатора 9, вход которого связан с выходом источника питания 10. После включения источника питания 10 и тай5 мерз коммутатора 9 напряжение питания через заданный интервал времени переключается с одной пары параллельных линий электродов на другую, создавая между соответствующими линиями однородные элект0 рические поля, скрещенные под заданным углом а и заставляющие молекулы ДНК двигаться в геле, разделяясь на индивидуальные фракции вследствие различий во временах поворота при изменении направЬ ления электрического поля.

За счет неоднородности разделяющих полей молекулы при каждой смене направления поля оказываются в полях разной на- пряжзнности, что приводит к искривлению траекторий движения индивидуальных

фракций ДНК и их фронтов, выполнение держателя электродов сьемным, расположение электродов по сторонам ромба и их продолжением с возможностью изменения угла при вершине ромба, а также установка одинакового числа электродов напротив друг друга при длине выступающих продолжений сторон ромба, равной I htg а, позволяет проводить процесс разделения смесей высокомолекулярных ДНК в условиях, когда траектории движения индивидуальных фракций ДНК в геле прямолинейны, а их фронты, т.е. места группирования молекул одинакового мол. веса, также линейны. Это дает возможность использовать в одном эксперименте несколько блоков геля одинакового или разного размеров, или один блок с большим числом исходных порций разделяемой смеси, процесс в которых будет проходить в одинаковых условиях, что в прототипе принципиально невозможно. Крометого, при линейности движения фракций ДНК появляется возможность повышения точности определения мол. масс разделенных фракций путем введения маркера с известной мол. массой.

Все это приводит к повышению эффективности разделения ДНК с мол.мае. более 1,5 10 D в широком диапазоне мол.мае. за счет возможности изменения угла при вершине ромба, повышения производительности процесса разделения молекул ДНК размерами более 5 10 п.о.

Формула изобретения

0 продолжений с возможностью изменения углов ромба.

5 определяется выражением а, где h - расстояние между противолежащими сторонами ромба; I - длина продолжений сторон ромба; а - угол между смежными сторонами ромба.

Фиг.1

к-л

//J ,

ш т

гг