Het principe van een DNA isolatie

DNA analyse is een belangrijke techniek in de moleculaire biologie. De analyse van DNA kan allerlei eigenschappen van de bron van het DNA prijsgeven. Waar vaak niet bij wordt stilgestaan, is het feit dat DNA eerst geïsoleerd moet worden voordat het DNA geschikt is om geanalyseerd te worden. Hoe gaat deze DNA isolatie precies in zijn werking?

DNA isolatie

Het DNA van de mens bevindt zich in de kern van de cellen. Om het DNA te kunnen isoleren, moet de cel worden opengebroken. Hierbij komen, samen met het DNA, alle andere bestanddelen van de cel vrij. Je zit dus met een oplossing met allerlei stofjes. Om het DNA te isoleren, moeten alle andere stoffen verwijderd worden. Het isoleren van DNA is dus een proces dat meerdere stappen omvat. Er zijn veel verschillende technieken om DNA te isoleren. De meeste technieken bestaan echter uit de volgende stappen:

Het openbreken van de cellen

De allereerste stap van het proces van DNA isolatie is het openbreken van de cellen. Hier kunnen verschillende technieken voor gebruikt worden. De meest voorkomende technieken zijn het mechanisch openbreken van cellen en het chemisch openbreken van cellen. Bij het mechanisch openbreken van cellen worden de cellen blootgesteld aan druk of aan wrijving waardoor ze openbarsten. Bij het chemisch openbreken van cellen worden de cellen in een oplossing gebracht met een hoge osmotische waarde. Hierdoor zullen de cellen extreem veel water opnemen waardoor ze openbarsten. Een combinatie van beide technieken komt ook regelmatig voor.

Verwijderen van celresten

Je hebt nu een waterige oplossing met opengebarsten cellen. De volgende stap is het verwijderen van celresten en stoffen die niet in water oplossen. Je kunt dit gemakkelijk doen door een centrifugestap uit te voeren. Door de centrifuge worden grote deeltjes en slecht oplosbare deeltjes naar beneden geslingerd terwijl het water daarboven blijft staan. Het DNA lost goed op in water. Door simpelweg alleen de waterige oplossing te gebruiken, worden al veel ongewenste stoffen verwijderd.

Verwijderen van eiwitten

Eiwitten lossen ook goed op in water en bevinden zich dus ook in de waterige oplossing met DNA. Eiwitten hebben wel veel andere eigenschappen dan DNA. Door slim op deze eigenschappen in te spelen, kunnen eiwitten op meerdere manieren verwijderd worden. Zo kan er bijvoorbeeld een proteïnase aan de oplossing worden toegevoegd. Een proteïnase is een enzym dat specifiek eiwitten afbreekt. DNA zal er niet door worden aangetast. Ook kan er een fenol/chloroform reactie worden gedaan. Door een fenol/chloroform oplossing aan de waterige oplossing met DNA toe te voegen, zal er een scheiding ontstaan. De eiwitten zullen zich in de fenol/chloroform oplossing bevinden en het DNA zal in de waterige fase verblijven die bovenop het fenol/chloroform drijft.

Verwijderen van het RNA

RNA is, net als DNA, een nucleïnezuur. RNA heeft dus veel van dezelfde eigenschappen die DNA ook heeft. RNA kan worden afgebroken door RNase toe te voegen. RNase is een enzym dat specifiek de RNA moleculen afbreekt. Het RNA zit nog wel in de oplossing maar bestaat nu uit zeer kleine fragmenten. Als de oplossing wordt gecentrifugeerd, zullen de grotere DNA moleculen al heel snel op de bodem van de buis terechtkomen. De RNA moleculen zijn veel kleiner en zullen niet zo snel zinken. Door kort te centrifugeren, de waterige massa weg te gieten en het DNA op de bodem van de buis weer op te lossen, kan het DNA van het RNA worden geïsoleerd. Het DNA is nu geschikt om voor onderzoeken te worden gebruikt.

Tot slot

Er zijn tegenwoordig kits op de markt die het DNA met een simpele procedure uit cellen kunnen isoleren. Bij deze procedure wordt vaak gebruik gemaakt van een filter waar het DNA op achterblijft en andere stoffen doorheen gaan. Veel van de hiervoor beschreven stappen komen echter ook in deze procedures voor. Cellen moeten worden opengebroken en in een aantal stappen worden alle ongewenste stoffen verwijderd. Door het gebruik van de kits kan een DNA isolatie echter veel sneller en beter worden uitgevoerd.