Name: real-time tracking of dna fragment separation by smartphone
Uploaded: 2017-06-01T15:00:00
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Nous reconnaissons le soutien de la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine (n ° 21205078) et du Fonds de recherche pour le programme de doctorat de l&#39;enseignement supérieur de la Chine (n ° 0031 3120110002). Ce travail a été partiellement soutenu par le Programme national de recherche et de développement clé de Chine (2016YFB1102303), le Programme national de recherche fondamentale de Chine (973Program, 2015CB352001) et la National Natural Science Foundation of China (61378060).

1. Conception de base de la puce SGE <ol><li> Utilisez n&#39;importe quel plastique transparent, tel que le polyméthylméthacrylate (PMMA) ou le polycarbonate. Remarque: La puce SGE est démontrée à la figure 1B . La puce SGE comprend des trous cylindriques pour le tampon TBE, des canaux pour la séparation de l&#39;ADN et deux voies intégrées le long des trous de l&#39;électrode. </li><li> Fabriquer des réseaux de chaînes SGE dans le bloc PMMA à l&#39;aide d&#39;une machi...

<ol>
	<li>Carle, G. F., Olson, M. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Separation+of+chromosomal+DNA+molecules+from+yeast+by+orthogonal-field-alternation+gel+electrophoresis.">Separation of chromosomal DNA molecules from yeast by orthogonal-field-alternation gel electrophoresis.</a> Nucleic. Acids. Res. 12 (14), 5647-5664 (1984).</li><li>McDonell, M. W., Simon, M. N., Studier, F. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Analysis+of+restriction+fragments+of+T7+DNA+and+determination+of+molecular+weights+by+electrophoresis+in+neutral+and+alkaline+gels.">Analysis of restriction fragments of T7 DNA and determination of molecular weights by electrophoresis in neutral and alkaline gels.</a> J. Mol. Biol. 110 (1), 119-146 (1977).</li><li>Fangman, W. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Separation+of+very+large+DNA+molecules+by+gel+electrophoresis.">Separation of very large DNA molecules by gel electrophoresis.</a> Nucleic. Acids. Res. 5 (3), 653-665 (1978).</li><li>Blum, H., Beier, H., Gross, H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Improved+silver+staining+of+plant+proteins,+RNA+and+DNA+in+polyacrylamide+gels.">Improved silver staining of plant proteins, RNA and DNA in polyacrylamide gels.</a> Electrophoresis. 8 (2), 93-99 (1987).</li><li>G&#246;dde, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrophoresis+of+DNA+in+human+genetic+diagnostics-state-of-the-art,+alternatives+and+future+prospects.">Electrophoresis of DNA in human genetic diagnostics-state-of-the-art, alternatives and future prospects.</a> Electrophoresis. 27 (5-6), 939-946 (2006).</li><li>Studier, F. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Analysis+of+bacteriophage+T7+early+RNAs+and+proteins+on+slab+gels.">Analysis of bacteriophage T7 early RNAs and proteins on slab gels.</a> J. Mol. Biol. 79 (2), 237-248 (1973).</li><li>Sugden, B., De Troy, B., Roberts, R. J., Sambrook, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Agarose+slab-gel+electrophoresis+equipment.">Agarose slab-gel electrophoresis equipment.</a> Anal. Biochem. 68 (1), 36-46 (1975).</li><li>Rabilloud, T., Chevallet, M., Luche, S., Lelong, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Two-dimensional+gel+electrophoresis+in+proteomics:+Past,+present+and+future.">Two-dimensional gel electrophoresis in proteomics: Past, present and future.</a> J. Proteomics. 73 (11), 2064-2077 (2010).</li><li>Lee, P. Y., Costumbrado, J., Hsu, C. Y., Kim, Y. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Agarose+gel+electrophoresis+for+the+separation+of+DNA+fragments.">Agarose gel electrophoresis for the separation of DNA fragments.</a> J. Vis. Exp. (62), e3923 (2012).</li><li>Gasser, R. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Single-strand+conformation+polymorphism+(SSCP)+for+the+analysis+of+genetic+variation.">Single-strand conformation polymorphism (SSCP) for the analysis of genetic variation.</a> Nat. Protoc. 1 (6), 3121-3128 (2006).</li><li>Matselyukh, B. P., Yarmoluk, S. M., Matselyukh, A. B., Kovalska, V. B., Kocheshev, I. O., Kryvorotenko, D. V., Lukashov, S. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Interaction+of+cyanine+dyes+with+nucleic+acids:+XXXI.+Using+of+polymethine+cyanine+dyes+for+the+visualization+of+DNA+in+agarose+gels.">Interaction of cyanine dyes with nucleic acids: XXXI. Using of polymethine cyanine dyes for the visualization of DNA in agarose gels.</a> J. Biochem. Biophys. Methods. 57 (1), 35-43 (2003).</li><li>Lunn, G., Sansone, E. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ethidium+bromide:+destruction+and+decontamination+of+solutions.">Ethidium bromide: destruction and decontamination of solutions.</a> Anal. Biochem. 162 (2), 453-458 (1987).</li><li>Li, Z., Liu, C., Zhang, D., Luo, S., Yamaguchi, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Capillary+electrophoresis+of+RNA+in+hydroxyethylcellulose+polymer+with+various+molecular+weights.">Capillary electrophoresis of RNA in hydroxyethylcellulose polymer with various molecular weights.</a> J. Chormatogr. B. 1011, 114-120 (2016).</li><li>Li, Z., Liu, C., Ma, S., Zhang, D., Yamaguchi, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Analysis+of+the+inhibition+of+nucleic+acid+dyes+on+polymerase+chain+reaction+by+capillary+electrophoresis.">Analysis of the inhibition of nucleic acid dyes on polymerase chain reaction by capillary electrophoresis.</a> Anal. Methods-UK. 8 (11), 2330-2334 (2016).</li><li>Liu, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Developing+a+fluorescence-coupled+capillary+electrophoresis+based+method+to+probe+interactions+between+QDs+and+colorectal+cancer+targeting+peptides.">Developing a fluorescence-coupled capillary electrophoresis based method to probe interactions between QDs and colorectal cancer targeting peptides.</a> Electrophoresis. 37 (15-16), 2170-2174 (2016).</li><li>Wang, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+capillary+electrophoresis+method+to+explore+the+self-assembly+of+a+novel+polypeptide+ligand+with+quantum+dots.">A capillary electrophoresis method to explore the self-assembly of a novel polypeptide ligand with quantum dots.</a> Electrophoresis. 37 (15-16), 2156-2162 (2016).</li><li>Miao, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nuclease+assisted+target+recycling+and+spherical+nucleic+acids+gold+nanoparticles+recruitment+for+ultrasensitive+detection+of+microRNA.">Nuclease assisted target recycling and spherical nucleic acids gold nanoparticles recruitment for ultrasensitive detection of microRNA.</a> Electrochim. Acta. 190, 396-401 (2016).</li><li>Heller, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Principles+of+DNA+separation+with+capillary+electrophoresis.">Principles of DNA separation with capillary electrophoresis.</a> Electrophoresis. 22 (4), 629-643 (2001).</li></ol>

L&#39;électrophorèse sur gel d&#39;agarose est largement utilisée pour la séparation de l&#39;ADN, de l&#39;ARN et de la protéine. Ce travail propose une nouvelle méthode pour remplacer le protocole traditionnel d&#39;électrophorèse sur gel. Les résultats démontrent que des échelles d&#39;ADN de 50, 100 et 1000 pb peuvent être bien séparées dans un tel dispositif assemblé. Le grand avantage de cette méthode est que non seulement il peut séparer les acides nucléiques avec peu de consommation chimique, m...

<html> L&#39;électrophorèse sur gel de dalle (SGE) est la méthode la plus efficace pour la séparation des fragments d&#39;ADN 1 , 2 , 3 , 4 , 5 et est donc considéré comme un outil polyvalent dans les analyses biochimiques et biologiques 6 , 7 , 8 . Cependant, de nombreuses expériences indiquent que SGE est restreinte par les quatre problèmes suivants: (1) les séparations prennent beaucoup d&#39;heures et même des jours; (2) la consommation chimique est très élevée; (3) il nécessite un appareil compliqué ( par exemple, cellule électrophorèse 2D, alimentation électrique et système d&#39;imagerie en gel); (4) le système d&#39;imagerie en gel ne peut observer que les fragments d&#39;ADN séparés lorsque l&#39;expérience est terminée. En outre, le bromure d&#39;éthidium (EtBr), qui est couramment utilisé dans le SGE 9 ,Ass = &quot;xref&quot;&gt; 10, est mutagène et cancérogène 11 , 12 . Ainsi, les gants doivent toujours être portés lors de la distribution de gels contenant EtBr. L&#39;électrophorèse capillaire (CE) présente de nombreux avantages 13 , 14 , 15 , 16 , 17 par rapport au SGE, comme le fonctionnement automatique, le temps de séparation court et la consommation réduite. Cependant, l&#39;instrument CE est assez coûteux. Par conséquent, pour surmonter ces limitations, un système a été développé ( Figure 1 ) pour la séparation de l&#39;ADN. Un tel système peut non seulement réduire considérablement la consommation de produits chimiques et économiser sur le temps de l&#39;expérience SGE (&lt;8 min), mais il peut également effectuer un suivi en temps réel du processus de séparation de l&#39;ADN dans le gel d&#39;agarose par un smartphone. En suivant les procédures décrites dans ce protocole, les étudiants shouLd pourrait concevoir et fabriquer la puce SGE, préparer le gel d&#39;agarose dans la puce, mettre en place un système SGE simple avec un smartphone et enregistrer le processus de migration de l&#39;ADN dans le gel d&#39;agarose.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="683">
	<tbody>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">10&#215;TBE</td>
			<td style="width:287px;">Beijing Solarbio Science &#38; Technology Co., Ltd.</td>
			<td style="width:181px;">T1051</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">50bp DNA ladder</td>
			<td style="width:287px;">Takara Bio Inc.</td>
			<td style="width:181px;">3421A</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">100bp DNA ladder</td>
			<td style="width:287px;">Takara Bio Inc.</td>
			<td style="width:181px;">3422A</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">1kbp DNA ladder</td>
			<td style="width:287px;">Takara Bio Inc.</td>
			<td style="width:181px;">3426A</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">SYBR GREEN</td>
			<td style="width:287px;">Takara Bio Inc.</td>
			<td style="width:181px;">5760A</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Agarose</td>
			<td style="width:287px;">Sigma-Aldrich Corporate</td>
			<td style="width:181px;">V900510</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

real-time tracking of dna fragment separation by smartphone

L&#39;électrophorèse sur gel de dalle (SGE) est la méthode la plus commune pour la séparation des fragments d&#39;ADN; Ainsi, il est largement appliqué au domaine de la biologie et d&#39;autres. Cependant, le protocole SGE traditionnel est assez fastidieux, et l&#39;expérience prend beaucoup de temps. De plus, la consommation chimique dans les expériences SGE est très élevée. Ce travail propose une méthode simple pour la séparation des fragments d&#39;ADN basée sur une puce SGE. La puce est fabriquée par une machine à gravure. Deux feuilles de plastique sont utilisées pour les longueurs d&#39;onde d&#39;excitation et d&#39;émission du signal optique. Le signal de fluorescence des bandes d&#39;ADN est collecté par un smartphone. Pour valider cette méthode, des échelles d&#39;ADN de 50, 100 et 1000 pb ont été séparées. Les résultats démontrent qu&#39;une échelle d&#39;ADN inférieure à 5 000 pb peut être résolue en 12 min et à haute résolution lors de l&#39;utilisation de cette méthode, ce qui indique qu&#39;il est un substitut idéal de la méthode SGE traditionnelle.

<html> La figure 4 , la figure 5 , et la figure 6 représentent un résultat typique après l&#39;électrophorèse sur gel d&#39;échelles d&#39;ADN de 50, 100 et 1000 pb. Après l&#39;expérience, les fragments d&#39;ADN étaient bien séparés. En outre, les mêmes échantillons ont été séparés dans les 4 canaux de la puce SGE, montrant que les fragments d&#39;ADN de même taille se déplacent à la même distance dans chaque ...

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Real-time Tracking of DNA Fragment Separation by Smartphone

Suivi en temps réel de la séparation des fragments d&#39;ADN par téléphone intelligent

Les expériences traditionnelles d&#39;électrophorèse sur gel en dentelle (SGE) nécessitent un appareil compliqué et une forte consommation chimique. Ce travail présente un protocole qui décrit une méthode peu coûteuse pour séparer les fragments d&#39;ADN dans un court laps de temps.

Slab gel electrophoresis (SGE) is the most common method for the separation of DNA fragments; thus, it is broadly applied to the field of biology and ...

Research

JoVE Journal

Biochemistry

DNA Polymerase Activity Assay Using Near-infrared Fluorescent Labeled DNA Visualized by Acrylamide Gel Electrophoresis

Analyse d’activité de l’ADN polymérase utilisant l’ADN marqué Fluorescent proche infrarouge visualisée par électrophorèse sur Gel d’Acrylamide

For any enzyme, robust, quantitative methods are required for characterization of both native and engineered enzymes. For DNA polymerases, DNA synthesis ...

Recherche

Biochimie

Regeneration of Arrayed Gold Microelectrodes Equipped for a Real-Time Cell Analyzer

Régénération des microélectrodes or rangés, équipé d’un analyseur de cellule en temps réel

The label-free cell-based assay is advantageous for biochemical study because of it does not require the use of experimental animals. Due to its ability ...

Real-time Observation of the DNA Strand Exchange Reaction Mediated by Rad51

Observation en temps réel de la réaction d’échange de brin ADN médiée par Rad51

The DNA strand exchange reaction mediated by Rad51 is a critical step of homologous recombination. In this reaction, Rad51 forms a nucleoprotein filament ...

DNA Sequence Recognition by DNA Primase Using High-Throughput Primase Profiling

Reconnaissance de séquence d'ADN par primase d'ADN utilisant le profilage primase à haut débit

DNA primase synthesizes short RNA primers that initiate DNA synthesis of Okazaki fragments on the lagging strand by DNA polymerase during DNA replication. ...

Real-Time, Semi-Automated Fluorescent Measurement of the Airway Surface Liquid pH of Primary Human Airway Epithelial Cells

Mesure fluorescente semi-automatisée en temps réel du pH liquide de la surface des voies respiratoires des cellules épithéliales des voies respiratoires primaires de l’homme

In recent years, the importance of mucosal surface pH in the airways has been highlighted by its ability to regulate airway surface liquid (ASL) ...

Monitoring GPCR-&#946;-arrestin1/2 Interactions in Real Time Living Systems to Accelerate Drug Discovery

Monitoring GPCR-ÃƒÅ½Ã‚Â²-arrestin1/2 Interactions in Real Time Living Systems to Accelerate Drug Discovery

Surveillance des interactions GPCR-MD-arrestin1/2 dans les systèmes de vie en temps réel pour accélérer la découverte de médicaments

Interactions between G-protein coupled receptors (GPCRs) and &#946;-arrestins are vital processes with physiological implications of great importance. ...

Measuring Nucleotide Binding to Intact, Functional Membrane Proteins in Real Time

Mesure de la liaison des nucléotides aux protéines membranaires fonctionnelles intactes en temps réel

We have developed a method to measure binding of adenine nucleotides to intact, functional transmembrane receptors in a cellular or membrane environment. ...

Enabling Real-Time Compensation in Fast Photochemical Oxidations of Proteins for the Determination of Protein Topography Changes

Permettre une compensation en temps réel dans les oxydations photochimiques rapides des protéines pour la détermination des changements de topographie des protéines

Fast photochemical oxidation of proteins (FPOP) is a mass spectrometry-based structural biology technique that probes the solvent-accessible surface area ...

Deciphering Molecular Mechanism of Histone Assembly by DNA Curtain Technique

Chromatin is a higher-order structure that packages eukaryotic DNA. Chromatin undergoes dynamic alterations according to the cell cycle phase and in ...

Identifying G-Quadruplexes in a DNA Template Using Chemical Mapping

In Vitro Chemical Mapping of G-Quadruplex DNA Structures by Bis-3-Chloropiperidines

Characterizing DNA G-Quadruplex by Bis-3-Chloropiperidine Based Chemical Mapping (Video) | JoVE

In vitro Cartographie chimique des structures de l’ADN G-quadruplex par Bis-3-chloropipéridines

G-quadruplexes (G4s) are biologically relevant, non-canonical DNA structures that play an important role in gene expression and diseases, representing ...