Аппарат для разделения высокомолекулярных днк с помощью пульс-электрофореза

 

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<SP POS="POST">.</SP>10<SP POS="POST">7</SP>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 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<SP POS="POST">.</SP>10<SP POS="POST">7</SP>D за счет изменения угла при вершине ромба и повысить производительность процесса разделения молекул ДНК. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (з()з G 01 N 27/26

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ л К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4286173/25 (22) 19.06.87 (46) 15.08.91. Бюл. hk 30 (71) Институт молекулярной биологии

АН СССР (72) Д. P . Б е р и т а ш в и л и, А . И, П о л е т а е в и Е.Н,Твердохлебов (53) 537,363 (088.8) (56) Остерман Л.А. Методы исследования белков и нуклеиновых кислот. Электрофорез и центрифугирование, М.: Наука, 1981, с. 96.

Авторское свидетельство СССР

М 1394117, кл, G 01 N 27/26, 14,04,86, (54) АППАРАТ ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫХ ДНК С ПОМОЩЬЮ

ПУЛ Ь С-ЭЛ Е КТРОФО РЕЗА (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 10 D в широком диапазоне молекулярных масс и повышение производительности процесса разделения. Аппарат для разделения высокомолекулярных ДНК с помощью пульсэлектрофо реза содержит корпус, разделенный горизонтальной перегородкой на верхнюю (электрофоретическую) и нижнюю камеры, систему создания скрещенных пульсирующих электрических полей, расположенную в верхней камере и включающую

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

„„5M ÄÄ 1670563А1 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

I=htg 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 0 за счет изменения угла при

7 вершине ромба и повысить производительность процесса разделения молекул ДНК. 2 з.п,ф-лы, 4 ил. генетике, биохимии, биофизике, а также в медицине и сельском хозяйстве, Целью изобретения является повышение эффективности разделения смесей НК с молекулярными весами более 1,5 10 О в

1670563 широкол1 диапазоне молекулярных масс и повышение производительности процесса разделения.

На фиг. 1 показана блок-схема аппараra; 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 электрофоретическую камеру 3 и нижнюю камеру 4 циркуляционного контура хладагента, связанную с термостатом 5, Система создания скрещенных пульсирующих электрических пол»й расположена над электрофоретическои камерой 3 и содержит съемный держатель Г> с закрепленной на нем группой, электродов, установленных компланарно блоку агарозного геля 7 с помощью фиксатооов 8, электрически соединенных через таймер-коммутатор 9 с источником питания 10.

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

Сисгемы контроля рабочих параметров про есса разделения (измерители и задатчики npeMer«; переключения полей, рабочих тп .;. ь, напряжения) находятся в блоке таимера-коммутатора 9 (на чертежах не покаэа1, ы), Электроды установлены в фиксаторах

8, эакрепляемых 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 этик линий за контур ромба на длину1= htga (на фиг.2 представлена конфигурация отверстий, соответствующих ромбу с углом 120 ). Такая пластинка может быть изготовлена в виде плат ы печатного люнтажа (с металлизацией сверху), в этом случае все электрические соединения л1ежду электродами выполняюгся непосредственно «а верхней (внешней) поверхности держателя, Держатель может быть выполнен в виде двух пар (1иг. 3) направляющих 12 и 13, имеюших отверстия А для установки фиксаторов, причем эти направляющие шарнирно связаны дру i o gqpyror обеспечивая изменение угла при вершине ромба и .

Т ретий вариант исполнения держателя - раздел»ни» деря ателя на две не связанные д уг с др с л части (фиг. 4). На дне

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

Аппаоат оаботает следующим образом.

Один или несколько блоков агарозного геля

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

Затем включают систему охлаждения.

Насос с холодильником прокачивают по циркуляционному контуру нижней камеры

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

Система охлаждения обеспечивает поддержание заданной температуры блока геля

7 и буферного раствора.

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 таймера коммутатора 9 напряжение питания через заданный интервал времени переключается с одной пары параллельных линий электродов на другую, создавая между соответствующими линиями однородные электрические поля, скрещенные под заданным углом а и заставляющие молекулы ДНК двигаться в геле. разделяясь на индивидуальные фракции вследствие различий во временах поворота при изменении направления электрического поля.

3а счет неоднородности разделяющих полей молекулы при каждой смене направления поля оказываются в полях разной напряженности, что приводит к искривлению траекторий движения индивидуальных.1670563 фракций ДНК и их фронтов, выполнение держателя электродов съемным, 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 Ьщ 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.

Кроме того, при линейности движения фракций ДНК появляется воэможность повышения точности определения мол. масс разделенных фракций путем введения маркера с известной мол. массой.

Все это приводит к повышению эффективности разделения ДНК с мол.мас. более

1,5 10 О в широком диапазоне мол.мас. за

7 счет возможности изменения угла при вершине ромба, повышения производительности процесса разделения молекул ДНК размерами более 5 10 п.о.

Формула изобретения

1, Аппарат для разделения высокомолекулярных ДНК с помощью пульс-электрофо5 реза, содержащий камеру, источники питания, систему охлаждения и циркуляции буферного раствора, четыре идентичные группы электродов, установленные на направляющих, образующих две пары пересе10 кающихся прямых, расположенных одна напротив другой симметрично относительноцентракамеры.отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности разделения смесей ДНК с молекулярными мас15 сами более 1,5 10 0 в широком диапазоне

7 молекулярных масс и повышения производительности процесса разделения, направляющие установлены во внутренней полости камеры вдоль сторон ромба и их

20 продолжений с возможностью изменения углов ромба.

2. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что длина. продолжений сторон ромба

25 определяется выражением I=htg а, где h— расстояние между противолежащими сторонами ромба; I — длина продолжений сторон ромба; а — угол между смежными сторонами ромба.

30 3. Аппарат по пп.1 и 2, о т л и ч а юшийся тем, что обе пары направляющих установлены с возможностью вращения.

1670563

1670563

Фиг д

Фиг 4

Составитель Е. Анисимов

Техред М.Моргентал Корректор Н. Король

Редактор Н. Горват

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 2746 Тираж 379 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская нэб., 4/5