ゲル電気泳動は、DNA、RNA、タンパク質などの高分子を分離するために使用される技術です。 DNA分子とRNA分子はどちらもサイズに基づいて分離され、タンパク質はサイズと電荷の両方に基づいて分離されます。 アガロースゲル電気泳動は、DNAとRNAの両方を分離するために使用される技術です。 100bpから25kbのDNAフラグメントは、アガロースゲル電気泳動で分離できます。一般に、DNAはリン酸基に負の電荷を持っているため、正に帯電した分子です。したがって、DNAはゲル電気泳動中に正極に向かって移動します。

対象となる主要分野

1.ゲル電気泳動とは –定義、アガロースゲル電気泳動、PAGE 2.ゲル電気泳動はどのようにDNAフラグメントを分離しますか –DNA分離の原理

重要な用語：アガロースゲル電気泳動、移動距離、DNA、PAGE、細孔、正極、サイズ

ゲル電気泳動とは

ゲル電気泳動は、サイズと電荷に基づいてDNA、RNA、タンパク質などの高分子のフラグメントを分離するために使用される手法です。 DNAとRNAはどちらも、負に帯電したリン酸基が存在するため、分子全体で等しい負の電荷を持っています。したがって、DNAとRNAの両方が電界下で正極に向かって移動します。加えて、 アガロースゲル電気泳動 サイズに基づいてDNAとRNAを分離するために使用される技術です。ゲル電気泳動によるDNAフラグメントの分離を図1に示します。

図1：分離されたDNAフラグメント

タンパク質を分離するために使用されるゲル電気泳動技術は ポリアクリルアミドゲル電気泳動（PAGE）。この手法で使用されるタンパク質は、サイズと電荷に基づいて分離されます。 PAGEの分離力はアガロースゲル電気泳動よりも高いため、PAGEを使用して塩基対レベルの違いがあるDNAフラグメントを分離することもできます。

ゲル電気泳動はどのようにDNAフラグメントを分離しますか

アガロースゲル電気泳動中に、DNAサンプルはローディング色素と混合され、アガロースゲルのウェルにロードされます。ローディングバッファーには、ゲル上のDNAサンプルの動きを視覚化するトラッキング色素が含まれています。次に、電界がゲルの両端に適用されます。 DNAサンプルは正極に向かって移動します。 電場での移動速度は、DNA断片のサイズに依存します。塩基対の数が多いDNA分子はゆっくりと移動しますが、塩基対の数が少ない分子はゲル内をすばやく移動します。したがって、ゲル電気泳動により、サイズに基づいてDNAフラグメントを分離できます。これにより、サイズが降順の一連のDNAフラグメントが生成されます。 移動距離とDNA断片のサイズの関係を図2に示します。

図2：移動距離とDNAフラグメントのサイズの関係

アガロースゲルには、DNAフラグメントが移動する同じサイズの細孔が含まれています。したがって、小さなDNAフラグメントは細孔を通って迅速に移動しますが、大きなDNAフラグメントはそれらを通って移動するのに時間がかかります。かなりの距離を走った後、アガロースゲルはUV下で視覚化されます。アガロースゲルにはエチジウムブロマイドと呼ばれるUV下のDNA染色物質が添加されているため、DNA断片が染色に絡み合って可視化が可能です。 DNAフラグメントのサイズを決定するために、サンプルは、既知のサイズの一連のDNAフラグメントを含むラダーに沿って実行されます。

結論

ゲル電気泳動は、サイズと電荷に基づいてDNA、RNA、またはタンパク質分子を分離するために使用される手法です。アガロースゲル電気泳動は、分子のサイズに基づいてDNAを分離するために広く使用されている手法です。 DNA分子がアガロースゲルの細孔を通って移動する間、それらはサイズに基づいて分離されます。

リファレンス：

1.「ゲル電気泳動」。カーンアカデミー、こちらから入手できます。

画像提供：

1.「DNAfragmendidetiidiumbromiidigavärvitudagaroosgeelis」RainisVenta著– Commons Wikimedia2による自作（CC BY-SA 3.0）。 Mckenzielowerによる「ゲル電気泳動」– Commons Wikimediaによる自作（CC BY-SA 4.0）