作為DNA分選磁珠的生產(chǎn)廠商，我們zui經(jīng)常被客戶問(wèn)到的問(wèn)題就是：高通量測(cè)序（NGS）文庫(kù)制備時(shí)，DNA磁珠為什么可以用來(lái)純化和分選文庫(kù)？在這里我們整理相關(guān)的資料，對(duì)這個(gè)問(wèn)題做簡(jiǎn)單的闡述。
 
    分選磁珠的作用原理是基于一種固相載體可逆化固定（SPRI）的分離純化方法。磁珠體系中一般包含：磁珠、DNA、聚乙二醇（PEG）、以及鹽離子等，在一定濃度的PEG和鹽離子環(huán)境中，DNA可吸附到羧基修飾的高分子磁珠表面（即固相載體），該過(guò)程是可逆的，在適當(dāng)條件下，結(jié)合的DNA分子可以被洗脫回收。
 
    納米級(jí)別的磁珠表面性質(zhì)不同，分離原理也不盡相同，但基本上固態(tài)的球狀材料組成并無(wú)太大差異，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)一般分為3層，zui內(nèi)層的核心是聚苯乙烯、第二層包裹磁性物質(zhì)——四氧化三鐵（Fe₃O₄），zui外層表面是羧基（-COOH）修飾的高分子材料所構(gòu)成，其中羧基行使與核酸結(jié)合的工作。

 
    在整個(gè)體系中，PEG是影響DNA回收的決定性因素（其他因素還包括DNA大小和濃度、鹽離子濃度、孵育時(shí)間等等）。DNA在一定濃度的PEG存在條件下，NaCl或MgCl₂促進(jìn)條件下，使DNA發(fā)生脫水反應(yīng)，分子構(gòu)象會(huì)發(fā)生急劇變化，由線狀被壓縮形成卷曲球狀，繼而聚集沉淀，同時(shí)隨PEG分子量、濃度以及鹽濃度的不同，不同長(zhǎng)度的DNA可以被選擇性的沉淀出來(lái)。在磁珠體系中，特定分子量的PEG的功能主要是與鹽離子共同作用，改變不同長(zhǎng)度DNA的分子構(gòu)象，同時(shí)增加體系的粘稠程度，使磁珠存在其中處于懸浮狀態(tài)，不易沉降，增加磁珠在空間位置的碰撞與排斥，從而增加核酸與磁珠的聚集效率與效果，除此之外，PEG與蛋白質(zhì)具有相容性，也可去除樣品中的蛋白質(zhì)。

Fig^[3]. critical PEG concentration versus NaCl concentration for different-size DNA fragments. DNA fragments: 307 bp (filled circles), 400 bp (open circles), 532 bp (filled triangles), and 604 bp (open triangles). Agarose gel electrophoresis: Lane 1, 68 mg/ ml PEG and 0.8 M NaCl; lane 2, 90 mg/ml PEG and 0.4 M NaCl; lane 3, 110 mg/ml PEG and 0.3 M NaCl; and lane 4, 110 mg/ml of PEG and 0.4 M NaCl.
 
當(dāng)處于PEG和鹽離子環(huán)境中的DNA，因脫水作用而發(fā)生分子構(gòu)象改變后，會(huì)暴露出磷酸骨架上大量的帶負(fù)電荷的磷酸基團(tuán)，與表面帶負(fù)電荷的羧基磁珠結(jié)合，但如何解釋負(fù)負(fù)電荷之間的作用，目前還不得而知。但普遍認(rèn)為，這是由于帶正電荷的鹽離子的作用（如Na⁺）。帶負(fù)電的磷酸基團(tuán)借由解離的鹽離子（如Na⁺）與羧基形成離子橋，使DNA被特異性吸附到羧基磁珠表面。當(dāng)PEG和鹽類被去除之后，加入水性分子，會(huì)快速充分水化DNA，解除其三者之間的離子相互作用，使得吸附到磁珠的DNA被純化出來(lái)。

磁珠的出現(xiàn)，使得核酸制備的實(shí)驗(yàn)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，同時(shí)相較于傳統(tǒng)的回收方式，還具有3個(gè)明顯的優(yōu)勢(shì)：1）效率更高，以DNA為例，1μL磁珠的承載量可達(dá)7μg；2）避免使用有機(jī)溶劑，如酚類等等，更加安全；3）操作簡(jiǎn)單，無(wú)需離心，也更有利于保留核酸的完整性。
 
參考文獻(xiàn)
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    磁珠經(jīng)過(guò)不同功能基團(tuán)的有效包被，可實(shí)現(xiàn)對(duì)核酸的高通量、自動(dòng)化提取，已廣泛應(yīng)用于基因測(cè)序、分子診斷等領(lǐng)域。翊圣生物根據(jù)目前市場(chǎng)磁珠需求，集中專業(yè)科研人員，致力于磁珠系列產(chǎn)品的創(chuàng)新開(kāi)發(fā)，目前已經(jīng)擁有多款高品質(zhì)核酸磁珠類產(chǎn)品，可應(yīng)用于基因測(cè)序、PCR、克隆等多種實(shí)驗(yàn)！

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