Геномска истраживања уз помоћ ултразвука
Геномска истраживања су револуционисала наше разумевање биолошких система, омогућавајући разјашњење сложених генетских механизама који леже у основи различитих болести и особина. Соникација, техника која је првобитно развијена за разбијање ћелијских мембрана, нашла је велику корист у истраживању генома. Овај чланак даје преглед примене соникације у геномским студијама, укључујући изолацију и фрагментацију ДНК, имунопреципитацију хроматина (ЦхИП) и припрему библиотека за секвенцирање следеће генерације. Овај чланак пружа преглед принципа, методологија и примена соникације у истраживању генома и упознаје вас са најпогоднијим соникаторима за истраживање генома.
Соникатори у истраживању генома
Геномска истраживања су доживела изузетан напредак последњих деценија, подстакнута развојем технологија секвенцирања високе пропусности и иновативних експерименталних методологија. Овај напредак је олакшао свеобухватну анализу генома, епигенома и транскриптома, нудећи увид у генетску основу болести, еволуцију и фенотипске варијације.
Соникација, механички процес који укључује примену физичких сила ултразвука да поремети молекуларне структуре, појавио се као свестран алат у истраживању генома. Соникација је добро успостављена техника која се користи за фрагментацију ДНК, сечење хроматина и припрему НГС библиотеке.
Примене соникације у геномским истраживањима
Соникација се примењује на биолошке узорке за припрему узорака пре анализе, анализе или у припреми за даље низводне процесе. Најчешће апликације за припрему узорака које користе соникацију укључују:
Соникација се користи за прецизну фрагментацију геномске ДНК, омогућавајући генерисање фрагмената ДНК жељене величине за различите низводне примене, укључујући ПЦР, клонирање и Соутхерн блотинг. Соникација нуди предности у односу на ензимске методе, јер омогућава флексибилну контролу над величином и дистрибуцијом фрагмената. Високо пропусна припрема узорака са соникатором плоча УИП400МТП поједностављује обраду великог броја узорака.
Прочитајте више о ултразвуку фрагментација ДНК и Фрагментација плазмида!
Прочитајте више о употреби соникације за секвенцирање следеће генерације!
ВиалТвеетер соницатор за истовремену припрему узорка више бочица
Како да изаберем најбољи соникатор за своја истраживања везана за ДНК?
Термин “соницатион” користи се за различите начине примене ултразвука. Најраспрострањеније методе су ултразвучна купка и соникатор типа сонде. У наставку ћете открити зашто ће прави избор соникатора побољшати квалитет и валидност ваших истраживања.
Научите о разликама између различитих модела ултрасоникатора, њиховим предностима и ограничењима. Овде ћемо заронити у најчешће коришћене моделе соникатора за истраживање генома.
Соникација у купатилу: Зашто соникатори типа за купање дају непоуздане резултате који се не могу поновити? Геномски узорци се стављају у водено купатило опремљено са неколико ултразвучних претварача причвршћених на дно резервоара за воду. Тачке акустичне кавитације се јављају веома неравномерно кроз резервоар и не дају конзистентну снагу ултразвука. Ова метода третира узорке различитим интензитетом и не даје поновљиве резултате у припреми узорка као што је фрагментација ДНК. Као последица овог неуједначеног третмана, контрола над величином фрагмента ДНК није дата. Са уобичајеном ултразвучном купком, поуздано, поновљиво истраживање је неизводљиво.
Да ли желите да сазнате више о соникатору типа сонде у односу на ултразвучну купку? Кликните овде!
За разлику од ултразвучне купке, Хиелсцхер су соникатори са прецизном контролом који испоручују моћан ултразвук. Интензитет ултразвучне обраде може се тачно подесити према примени тако да се избегне нежељена деградација биолошких узорака. Обезбеђује оптимално очување нуклеинских киселина и других биомолекула током обраде узорка. Ово је посебно корисно за геномска истраживања, где је интегритет узорка критичан за анализу низводно. Паметне функције као што су програмибилно подешавање, даљинско управљање претраживачем и аутоматско снимање података олакшавају истраживачки рад у лабораторијама.
Хиелсцхер Соницатор модели за геномска истраживања
- Соникација типа сонде: Сонда за соникацију се директно убацује у епрувету за узорак, омогућавајући локализовану соникацију и прецизну контролу параметара фрагментације. Ова метода је пожељна за мале узорке као што су појединачне бочице или чаше.
Пронађите све соникаторе типа сонде за фрагментацију ДНК и припрему узорака овде! - ЦупХорн и УИП400МТП: Хиелсцхер модели ултразвучног соникатора Ултрасониц Цупхорн и УИП400МТП Плате Соницатор значајно се разликују од уобичајене ултразвучне купке или резервоара за чишћење. Док на први поглед, принцип индиректног преноса ултразвучних таласа кроз водено купатило изгледа сличан – разлика између Хиелсцхер ултразвучног цупхорна или соникатора плоча и уобичајене ултразвучне купке не може бити већа! У Хиелсцхер системима, комплетно дно соникатора за чаше и плоче равномерно се агитира снажним ултразвуком. То значи да цела површина вибрира са потпуно истом амплитудом и фреквенцијом. Није пронађена ниједна мртва, несоницирана тачка, сви узорци су соникирани истим интензитетом! Ово обезбеђује уједначене, поновљиве резултате у припреми ултразвучног узорка.
Више информација о ултразвучном купхорну можете пронаћи овде!
Више информација о соникатору плоча УИП400МТП можете пронаћи овде! - ВиалТвеетер: ВиалТвеетер користи јединствени дизајн вибрирајуће блок сонотроде која држи бочицу за пренос ултразвучне енергије директно у бочице за узорке без потребе за урањањем у водено купатило или други медијум. Ова индиректна, али веома ефикасна метода соникације је идеална за третман до 10 затворених бочица и избегава унакрсну контаминацију.
Прочитајте више о ултразвуку без контаминације до 10 затворених бочица са ВиалТвеетер-ом!
Ултрасониц ЦупХорн за интензивну соникацију затворених епрувета и бочица за стерилну фрагментацију ДНК.
Соникатори у аутоматизованим системима – Једноставна интеграција
Хиелсцхер соникатори се могу интегрисати у аутоматизоване системе. Са отвореним мрежним интерфејсом и функцијама програмирања, Хиелсцхер соникатори су погодни за аутоматизацију. Интеграција са аутоматизацијом и роботиком омогућава обраду геномских узорака високе пропусности, олакшавајући студије великих размера и персонализоване медицинске иницијативе. Могућност интеграције вашег соникатора у аутоматизовани систем за припрему узорака оптимизује руковање узорком и обезбедиће ефикасну, поновљиву и безбедну обраду узорака у различитим апликацијама и типовима узорака.
- висока ефикасност
- најсавременија технологија
- поузданост & робусност
- подесива, прецизна контрола процеса
- батцх & у реду
- за било коју запремину
- интелигентни софтвер
- паметне функције (нпр. програмирање, протоколирање података, даљинско управљање)
- једноставан и сигуран за рад
- минимално одржавање
- ЦИП (чишћење на месту)
Дизајн, производња и консалтинг – Квалитет Маде ин Германи
Хиелсцхер ултрасоникатори су познати по свом највишем квалитету и стандардима дизајна. Робусност и једноставан рад омогућавају несметану интеграцију наших ултразвучних апарата у индустријске објекте. Хиелсцхер ултрасоникатори се лако носе са тешким условима и захтевним окружењима.
Хиелсцхер Ултрасоницс је ИСО сертификована компанија и ставља посебан нагласак на ултрасоникаторе високих перформанси са најсавременијом технологијом и једноставношћу за коришћење. Наравно, Хиелсцхер ултрасоникатори су усаглашени са ЦЕ и испуњавају захтеве УЛ, ЦСА и РоХ.
Табела испод даје вам индикацију приближног капацитета обраде наших лабораторијских ултразвучних апарата, који су идеални за задатке припреме узорака као што су фрагментација ДНК и РНК, лиза ћелија као и изолација ДНК и протеина:
| Уређај | Снага [В] | Тип | Запремина [мЛ] |
|---|---|---|---|
| УИП400МТП | 400 | за микроплоче | 6 – 3456 бунара | ВиалТвеетер | 200 | за до 10 бочица плус могућност причвршћивања | 0.5 – 1.5 |
| УП50Х | 50 | типа сонде | 0.01 – 250 |
| УП100Х | 100 | типа сонде | 0.01 – 500 |
| УП200Хт | 200 | типа сонде | 0.1 – 1000 |
| УП200Ст | 200 | типа сонде | 0.1 – 1000 |
| УП400Ст | 400 | типа сонде | 5.0 – 2000 |
| цупхорн | 200 | ЦупХорн, сонореактор | 10 – 200 |
| ГДмини2 | 200 | проточна ћелија без контаминације |
Контактирајте нас! / Питајте нас!
Често постављана питања о геномици и соникацији
Овде пронађите одговоре на најчешће постављана питања када су у питању ултразвучна и геномска истраживања.
Шта је соникација за ДНК?
Обрада ултразвуком разбија ДНК на мање фрагменте применом високофреквентних звучних таласа који стварају механичке силе, узрокујући ломљење ланаца ДНК на насумичне тачке. Подешавање интензитета соникације омогућава стварање већих или мањих фрагмената ДНК у зависности од захтева за накнадну обраду и анализу.
Који је протокол соникације за фрагментацију ДНК?
Типичан протокол ултразвучне обраде за фрагментацију ДНК укључује примену ултразвучних таласа на узорке ДНК у пуферском раствору за низ кратких рафала, након чега следе интервали хлађења како би се спречило загревање узорка. Параметри као што су амплитуда, трајање и број циклуса се оптимизују на основу типа узорка и жељене величине фрагмента.
Како ултразвук ради за сечење ДНК?
Соникација за смицање ДНК укључује примену контролисаних механичких сила на молекуле ДНК помоћу ултразвучних таласа. Ове силе ометају водоничне везе и друге интеракције које држе ланце ДНК заједно, што доводи до насумичних прекида и фрагментације ДНК на мање делове.
Колико дуго треба соникирати узорке ДНК?
Трајање соникације за узорке ДНК зависи од фактора као што су запремина узорка, концентрација и жељена величина фрагмента. Типично, соникација се изводи за кратке рафале у распону од неколико секунди до неколико минута, са интервалима хлађења како би се спречило прегревање узорка.
Који је најбољи соникатор за изолацију ДНК?
Избор најбољег соникатора за изолацију ДНК зависи од фактора као што су запремина узорка, проток и жељена величина фрагмента. Неке популарне опције укључују Хиелсцхер УИП400МТП соникатор плоча, ВиалТвеетер, ЦупХорн и ултразвучну сонду УП100Х. Ови соникатори нуде прецизну контролу над параметрима соникације и погодни су за различите апликације изолације ДНК у истраживачким лабораторијама.
Шта је Геномика?
Геномика је мултидисциплинарна грана биологије која се бави разумевањем комплетног састава, функција, еволуције, мапирања и модификације генома. Геном обухвата сву ДНК унутар организма, укључујући и његове гене и њихову сложену тродимензионалну организацију. За разлику од генетике, која се фокусира на појединачне гене и њихове обрасце наслеђивања, геномика има за циљ да свеобухватно карактерише и квантификује све гене унутар организма, разјашњавајући њихове интеракције и утицај на организам у целини. Гени играју кључну улогу у усмеравању синтезе протеина, уз помоћ ензима и молекула гласника. Ови протеини, заузврат, чине структурне компоненте органа и ткива, регулишу биохемијске процесе и олакшавају комуникацију између ћелије. Геномика обухвата секвенцирање и анализу целих генома, користећи технике секвенцирања ДНК високе пропусности и биоинформатичке алате за дешифровање структуре и функција генома у целини.
Геномика је проучавање целокупног генетског материјала организма, укључујући његову ДНК секвенцу, организацију, функцију и варијацију. Обухвата анализу гена, њихових интеракција и њиховог утицаја на особине и понашања. Геномска истраживања укључују различите технике и приступе разумевању структуре и функције генома, као и њихове улоге у здрављу, болести, еволуцији и другим биолошким процесима.
Геномска истраживања имају за циљ:
- Геноми секвенце: Ово укључује одређивање редоследа нуклеотида (А, Т, Ц и Г) унутар ДНК организма. Ово може бити цео геном или специфични региони од интереса.
- Анализирајте генетске варијације: Геномска истраживања истражују варијације у секвенцама ДНК међу појединцима или популацијама, што може пружити увид у генетску основу болести, особина и еволуционих процеса.
- Функционална геномика: Ово поље истражује како гени функционишу и комуницирају једни са другима и околином. Укључује транскриптомику (проучавање експресије гена), протеомику (проучавање протеина) и метаболомику (проучавање метаболита).
- Компаративна геномика: Упоређујући геноме различитих врста, истраживачи могу открити еволуционе односе, идентификовати очуване регионе и разумети генетску основу биолошке разноврсности.
- медицинска геномика: Геномска истраживања у медицини фокусирају се на разумевање генетске основе болести, предвиђање ризика од болести и развој персонализованих третмана и интервенција.
Геномска истраживања су довела до значајног напретка у областима као што су медицина, пољопривреда, еволуциона биологија и биотехнологија, доприносећи нашем разумевању живота на молекуларном нивоу и побољшању људског здравља и благостања.
Литература / Референце
- Poptsova, M., Il’icheva, I., Nechipurenko, D. et al. (2014): Non-random DNA fragmentation in next-generation sequencing. Scientific Reports 4, 4532; 2014.
- Basselet P., Wegrzyn G., Enfors S.-O., Gabig-Ciminska M. (2008): Sample processing for DNA chip array-based analysis of enterohemorrhagic Escherichia coli (EHEC). Microbial Cell Factories 7:29. 2008.
- Doublier S., Riganti Ch., Voena C., Costamagna C., Aldieri E., Pescarmona G., Ghigo D., Bosia A. (2008): RhoA Silencing Reverts the Resistance to Doxorubicin in Human Colon Cancer Cells. Molecular Cancer Research 6(10), 2008.
- Fredlund E., Gidlund A., Olsen M., Börjesson T., Spliid N.H.H., Simonsson M. (2008): Method evaluation of Fusarium DNA extraction from mycelia and wheat for down-stream real-time PCR quantification and correlation to mycotoxin levels. Journal of Microbiological Methods 2008.
- Fritsche C., Sitz M., Weiland N., Breitling R., Pohl H.-D. (2007): Characterization of the growth behavior of Leishmania tarentolae – a new expression system for recombinant proteins. Journal of Basic Microbiology 47, 2007. 384–393.
- Ristola M., Arpiainen S., Saleem M. A., Mathieson P. W., Welsh G. I., Lehtonen S., Holthöfer H. (2009): Regulation of Neph3 gene in podocytes – key roles of transcription factors NF-κB and Sp1. BMC Molecular Biology 10:83, 2009.
- Rodriguez J., Vives L., Jorda M., Morales C., Munoz M., Vendrell E., Peinado M. A. (2008): Genome-wide tracking of unmethylated DNA Alu repeats in normal and cancer cells. Nucleic Acids Research Vol. 36, No. 3, 2008. 770-784.
- Weiske J. Huber O. (2006): The Histidine Triad Protein Hint1 Triggers Apoptosis Independent of Its Enzymatic Activity. The Journal of Biological chemistry. Vol. 281, No. 37, 2006. 27356–27366.
Хиелсцхер Ултрасоницс производи ултразвучне хомогенизаторе високих перформанси од лаб до индустријска величина.