DNA抽出/精製試薬

生命科学分野の発展において分子生物学的手法は大きな役割を果たしており、DNA関連実験はその中心的な存在でした。DNA関連実験において、核酸の効率的な精製は実験の結果を左右する重要な要素の1つです。当社は動物や植物、あるいは微生物といった種々のサンプル、およびアガロースゲルからの精製など、用途に適したDNA抽出・精製試薬を提供しています。

学術コンテンツ

DNA抽出・精製の基本操作と原理

DNAの抽出と精製は遺伝子工学や遺伝子解析の最初のステップであり、高純度なDNAをできるだけ高収量で得ることが、以降の実験の成功につながります。

現在では、様々な生物やサンプルに対応してDNA抽出・精製の手法も数多く存在しますが、基本的には以下の3つの工程によってDNAの抽出や精製が行なわれています。

細胞の溶解

DNA抽出・精製の最初のステップは細胞の溶解です。界面活性剤、変性剤、強アルカリなどの化学的処理や熱処理で細胞膜を溶解します。植物や細菌など細胞壁を持つものは細胞壁を酵素などで分解したり、ガラスビーズを用いて物理的に破壊する必要があります。

夾雑物の除去

細胞にはDNA以外にもタンパク質やRNAなどの様々な夾雑物が存在します。タンパク質は変性剤を用いて変性させたり、プロティナーゼで分解します。RNAはRNA分解酵素(RNase)で分解します。またフェノール抽出もしくはフェノール/クロロホルム抽出でDNAと夾雑物(タンパク質など)を分離します。中性条件下でフェノールもしくはフェノール/クロロホルムを加えると、DNAは水層に移行するので、水層のみ分取することでDNAが分離できます。

なおニッポンジーンのISOSPINシリーズをはじめ市販のDNA抽出キットは、主にカオトロピックイオン(グアニジウムイオンなど)の存在下でDNAがシリカメンブレンに吸着する原理(Boom Technology)を採用しています。カオトロピックイオンを含む結合バッファーを加えた細胞の溶解液を、スピンカラムにセットしたシリカメンブレンに通すことで、DNAはシリカメンブレンに吸着し、それ以外の夾雑物は通過するため夾雑物を効率的に取り除くことができます。

エタノールによる洗浄と溶解・溶出

夾雑物を除いたDNA溶液に残っている塩やフェノールを除去する必要があります。DNA溶液にエタノールと塩(ナトリウム塩やアンモニウム塩など)を加え、遠心分離を行うとDNAは沈殿します。これは塩によってDNAの負電荷が中和され、エタノール下で親水性の高いDNAが凝集しやすくなるためで、遠心分離により容易に沈殿します(エタノール沈殿)。その後、エタノールを除去し、DNAの沈殿を水やTEバッファーに溶解させれば純度の高いDNAを得ることができます。

シリカメンブレンを用いた方法でも、エタノールを主成分とした洗浄バッファーを通過させることで塩などの除去が可能です。最後に水やTEバッファーをシリカメンブレンに加え、DNAがシリカメンブレンから離れると高純度のDNAを溶出することができます。

参考文献

平尾一郎, 胡桃坂仁志 編:「目的別で選べる核酸実験の原理とプロトコール」 (羊土社) (2011).
Green, R. M. and Sambrook, J.:”Molecular Cloning A Laboratory Manual, 4th ed.”, Cold Spring Harbor Laboratory Press (2012).