Hướng dẫn cách đọc kết quả điện di DNA

Bài viết này sẽ hướng dẫn bạn cách đọc kết quả điện di DNA một cách chi tiết và dễ hiểu. Đồng thời, xem xét ý nghĩa của kết quả điện di DNA để có cái nhìn chi tiết về di truyền và sức khỏe của bản thân. Nếu bạn quan tâm đến vấn đề này, hãy cùng tìm hiểu ngay nhé!

Tìm hiểu về kỹ thuật điện di DNA

Điện di trên gel Agarose

Điện di trên gel Agarose là một loại điện di được sử dụng để tách axit nucleic (phổ biến nhất là DNA) theo trọng lượng phân tử của chúng. Agarose là một polyme tuyến tính hồ hóa để tạo thành một mạng lưới ba chiều gồm các kênh có kích thước từ 50 đến ≥ 200 nm. Gel agarose có khả năng phân giải tương đối thấp hơn (so với gel polyacrylamide), nhưng có thể tách các phân tử có phạm vi trọng lượng phân tử lớn hơn (tương ứng với các phân tử DNA có kích thước từ 50 đến 20.000 bp).

Trong quá trình điện di trên gel DNA, các mẫu DNA được nạp vào đầu tích điện âm của gel (cực âm). Do đó, khi một dòng điện được đưa vào gel, các phân tử sẽ di chuyển về phía tích điện dương (cực dương) do các điện tích âm được mang theo bởi khung đường photphat của chúng.

Tốc độ phân tử DNA di chuyển dựa trên kích thước của DNA. Đoạn DNA nhỏ sẽ di chuyển một khoảng cách lớn hơn DNA lớn hơn.

Các đoạn DNA tách biệt có thể nhìn thấy dưới dạng các dải ở các vị trí khác nhau trong ma trận gel. Các dải DNA này giúp xác định kích thước của các phân tử DNA trên gel agarose dọc theo thang DNA (mẫu có kích thước đoạn DNA đã biết).

Điện di trên gel natri dodecyl sulfate-polyacrylamide (SDS-PAGE)

Đây là một kỹ thuật khác được sử dụng để tách các đoạn DNA của các cặp base nặng hơn 20.000 bp hoặc nhiễm sắc thể, do không thể thực hiện được bằng phương pháp truyền thống điện di trên gel agarose. Ở phương pháp này, độ linh động điện di của các phân tử phụ thuộc vào thời gian phát xung.

Cách đọc kết quả điện di DNA

Kết quả điện di DNA có ý nghĩa như thế nào?

Điện di trên gel là một xét nghiệm thường quy trong các phòng thí nghiệm sinh học phân tử, phương pháp này có ý nghĩa vô cùng quan trọng giúp:

• Gel agarose đã nhuộm có thể được sử dụng để ước tính trọng lượng phân tử và độ tinh khiết của (các) đoạn DNA trong một mẫu nhất định.
• Xác định kích thước phân tử DNA sau khi cắt giới hạn bằng enzyme giới hạn. Ví dụ, trong quá trình lập bản đồ hạn chế của DNA nhân bản.
• Phân tích sản phẩm PCR trong lấy dấu vân tay di truyền và chẩn đoán di truyền.
• Tách DNA hoặc RNA bộ gen bị hạn chế trước khi chuyển miền Nam hoặc miền Bắc.

Các kết quả thu được trong kỹ thuật này được sử dụng cho các ứng dụng tiếp theo như nhân bản, biến nạp vi khuẩn, phản ứng chuỗi polymerase (PCR), giải trình tự bộ gen hoặc DNA...

Hướng dẫn cách đọc kết quả điện di DNA

Cách đọc kết quả điện di DNA, điều quan trọng cần lưu ý là:

• Các mẫu thường được nạp từ trái sang phải qua phần trên cùng của gel và di chuyển theo chiều dọc theo làn.
• Các phân tử DNA lớn hơn di chuyển chậm qua gel và do đó được tìm thấy ở phần trên cùng của gel, trong khi các phân tử DNA nhỏ hơn di chuyển nhanh chóng qua gel và được tìm thấy ở phía dưới.
• Các dải là các "thanh" ngang thực chất là các phân tử DNA được nhuộm màu được nhúng trong gel. Khi các phân tử DNA di chuyển qua gel, chúng được sắp xếp theo trọng lượng phân tử, sao cho mỗi dải đại diện cho DNA có trọng lượng phân tử cụ thể.
• “Vật đánh dấu trọng lượng phân tử DNA” (còn gọi là “thang DNA”) thường ở một trong hai bên. Chất đánh dấu chứa hỗn hợp các phân tử DNA có kích thước phân tử đã biết. Điều này cho phép người dùng xác định kích thước của từng phân tử DNA trong một mẫu nhất định.
• Cường độ tương đối (tức là độ dày tương đối) của các dải trong gel có thể được sử dụng để ước tính độ phong phú tương đối của các phân tử DNA trong mẫu. Điều này là do lượng vết trong một dải xấp xỉ tỷ lệ với lượng DNA trong dải đó. Theo đó, dải dày và sẫm màu cho thấy lượng phân tử DNA rất phong phú trong mẫu. Một dải mỏng, mờ cho thấy một lượng tương đối nhỏ phân tử DNA đó có trong mẫu.
• Các làn có 1 dải có thể chỉ ra rằng mẫu chỉ chứa một phân tử DNA duy nhất, trong khi các làn có nhiều dải cho thấy sự hiện diện của nhiều phân tử. Ví dụ, trong Hình 2, trong đó mẫu A chỉ chứa một phân tử DNA 700 bp, mẫu B và C lần lượt chứa 3 và 2 phân tử DNA.

Khi nhìn vào gel bằng mắt thường, chúng ta có thể dễ dàng nhận thấy mặt trước thuốc nhuộm ở dưới đáy gel, xuất phát từ thuốc nhuộm được sử dụng trong đệm nạp mẫu. Dung dịch đệm thường được thêm vào từng mẫu trước khi chạy trên gel agarose. 

Dung dịch đệm tiêu chuẩn bao gồm: (1) thuốc nhuộm, (2) glycerol và (3) EDTA. Các thuốc nhuộm khác nhau (ví dụ, xanh bromophenol và xylene cyanol) được sử dụng để theo dõi sự di chuyển DNA một cách trực quan trong quá trình điện di. Glycerol được sử dụng để đảm bảo rằng DNA trong mẫu tạo thành một lớp ở đáy giếng.

EDTA được đưa vào để liên kết các ion kim loại hóa trị hai nhằm ức chế các nuclease phụ thuộc kim loại. Mặt trước thuốc nhuộm này thường chỉ có thể nhìn thấy mờ nhạt, nếu có, dưới ánh sáng tia cực tím. Dưới ánh sáng tia cực tím, thuốc nhuộm tải có thể xuất hiện dưới dạng "bóng" trải dài dọc theo chiều rộng của gel.

Những yếu tố tác động đến kết quả điện di DNA

Biết được cách đọc kết quả điện di DNA và các yếu tố có thể tác động đến kết quả xét nghiệm để phòng tránh chúng rất quan trọng, bao gồm:

• Điện di trên gel agarose là phương pháp được sử dụng để tách (các) phân tử DNA dựa trên trọng lượng phân tử của chúng, tuy nhiên trọng lượng phân tử phải phù hợp (tương ứng với các phân tử DNA có kích thước từ 50 đến 20.000 bp).
• Cấu hình của phân tử DNA có thể ảnh hưởng đến sự di chuyển của nó qua gel agarose.

Hy vọng rằng thông qua bài viết, bạn đã có những thông tin hữu ích về cách đọc kết quả điện di DNA. Việc hiểu rõ kết quả này mang lại nhiều lợi ích, giúp chúng ta dự đoán, ngăn chặn và điều trị các bệnh tật một cách hiệu quả hơn. Đồng thời cung cấp thông tin cho nghiên cứu về di truyền, giải mã gen…