Observable real time electrophoresis

Abstract

İZLENEBİLİR GERÇEK ZAMANLI ELEKTROFOREZElektroforez jel ortamında bir elektrik akımı uygulanarak makromoleküllerin ayrılmasını sağlayan temel bir moleküler biyoloji tanı ve araştırma aracıdır. Halen elektroforez ile ayrılan parçalar görsel olarak araştırmacılar tarafından değerlendirilmektedir. Her ne kadar deoksiribonükleik asit (DNA) dizisi saptama aygıtları gibi otomatik olarak kapiler elektroforez sisteminde oluşan biçimleri değerlendiren aygıtlar bulunsa da, bunlar karmaşık teknolojiler gerektirmekte ve günlük olarak kullanılamayacak kadar pahalı olmaktadır. Şu anda elektroforez uygulamalarını otomatik olarak değerlendirecek, yaygın olarak günlük kullanıma uygun hiçbir elektroforez cihazı bulunmamaktadır.Bu çalışmanın amacı elektroforez yöntemi ile birbirinden ayrılabilen moleküllerin doğrudan izlenebildiği ve değerlendirilebildiği bir elektroforez aygıtının geliştirilmesi idi. Ayrıca elekroforez işlemi sonrasında DNA moleküllerinin görüntülenmesini sağlayan etidyum bromür gibi zehirli boyaların, DNA ve göze zararlı ultraviyole ışığına gereksinimi de ortadan kaldırmayı hedefledik. Bu amaçla uyarıcı ışık kaynağı olarak görünür dalga boyunda ışık veren LED lambalar ile bu dalga boyunda uyarılan floresan boyalar kullanarak elektroforez ile ayrılan DNA moleküllerinin görüntülenmesini sağladık.Elektroforezin izlenebilir, kaydedilebilir, resimleri çekilebilir hale getirilmesi için tüm sistemi siyah piramit bir kutu içerisine yerleştirerek üzerine bilgisayar bağlı bir kamera yerleştirdik. Böylece zararlı ultraviyole ve etidyum bromür gerektirmeyen bir izlenebilir elektroforez ve jel belgelendirme sistemi oluşturmayı başardık. Kaydedilen film ve fotoğraflar jel inceleme programları ile yorumlanabilir hale geldi. Bu donanım, değişken alanlı elektroforez gibi başka DNA ayırma sistemleri veya protein elektroforezi gerçekleştirme yönünde daha da geliştirilebilir.

OBSERVABLE REAL TIME ELECTROPHORESISElectrophoresis is a basic diagnostic and research tool of molecular biology which enables the analysis of macromolecules by separating them in a gel enviroment by applying an electric current. Currently the pattern of fragments separated by electrophoresis is evaluated visually by researchers. Although instruments like automated deoxyribonucleic acid (DNA) sequencers which evaluate automatically the patterns that form in capillary electrophoresis system are available, they require cumbersome technology and they are very expensive to be used routinely. Currently there is no instrument available that evaluates automatically the electrophoresis results for routine electrophoresis applications.The aim of this project was to develop an electrophoresis device in which molecules separated by electrophoresis method can be directly visualized and assessed. Additionally, we aimed to eliminate the use of toxic dyes like EtBr and ultraviolet light that is hazardous to both DNA and to naked eye, which are used to visualize DNA molecules. For these purposes, an electrophoresis device in which light emitting diodes with wavelengts at visual range were used as the light source and DNA binding flourescent dyes with exitation wavelength corresponding to the light source which enabled to visualize DNA molecules separated by gel electrophoresis, was developed. The whole system was placed in a pyramid shaped black box with a camera placed on top and the camera was connected to a computer for real time visualization, recording and taking pictures of electrophoresis. Thus we achieved to construct a real time electrophoresis system, which achieves simultaneous electrophoresis and gel documentation and which eliminates the use of hazardous ultraviolet light and ethidium bromide. Recorded pictures of DNA molecules can be evaluated by gel analysis programs. The system may further be developed to do other DNA separation systems like pulsed field gel electrophoresis and electrophoresis of proteins.