ゲノムDNAとプラスミドDNAの単離の違いとは?分かりやすく解説!

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ゲノムDNA分離とプラスミドDNA分離の大きな違いは、ゲノムDNA分離では、細胞膜の酵素的あるいは機械的破壊を含む強い溶解を行い、ゲノムDNAを溶液中に放出するのに対し、プラスミドDNA分離では、穏やかなアルカリ溶解を行い、ゲノムDNAと一緒にプラスミドDNAも溶液中に取り込ませる点です。

 さらに、ゲノムDNA分離では、細胞溶解後、脂質膜やタンパク質からゲノムDNAを精製することができ、プラスミドDNA分離では、酢酸カリウムでの中和により、ゲノムDNAからプラスミドDNAを分離することができます。

ゲノム DNA の分離とプラスミド DNA の分離は、バイオテクノロジーの様々な技術に使用される DNA の分離に重要な抽出方法です。

主な対象分野

  1. ゲノムDNA単離とは
         – 定義、プロセス、重要性
  2. プラスミドDNAの分離とは
         – 定義、プロセス、重要性
  3. ゲノム DNA とプラスミド DNA の単離の共通点
         – 共通点の概要
  4. ゲノム DNA とプラスミド DNA の分離の違いとは?
         – 主な違いの比較

この記事の重要な単語

細胞溶解、ゲノムDNA単離、プラスミドDNA単離

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ゲノムDNAの単離とは

ゲノムDNA単離は、細胞からゲノムDNAを抽出する手順です。

ゲノムDNA単離の大きな特徴として、ゲノムDNAを溶液中に放出するために強力な溶解工程が必要であることが挙げられます

一般に、細胞壁の分解は、リゾチームやプロテイナーゼKによる酵素的な分解が可能ですが、それに対して、ボルテックス上でのビーズビートによる機械的な分解がより普遍的なプロセスとして行われています

細胞溶解後、脂質二重層、タンパク質、その他の細胞残渣を洗浄するために、フェノール・クロロホルム抽出法またはその他の方法によるDNA精製が不可欠です。

さらに、ゲノムDNAの単離の際に生じる欠点として、ゲノムDNAの劣化が挙げられる。

そのため、低温に保ったり、化学阻害剤でDNaseの活性を抑えながら、抽出中の染色体切断を防ぐことが不可欠です。

プラスミドDNAの分離とは?

プラスミド DNA の単離とは、細胞からプラスミド DNA を抽出することです。

また、プラスミド DNA を細胞内のゲノム DNA から分離することもできます。

しかし、プラスミドDNA単離のポイントの一つは、アルカリ溶解のようなマイルドな細胞溶解を行うことです。

アルカリ溶解のバッファーには、基本的に水酸化ナトリウムと SDS が含まれており、プラスミド DNA とゲノム DNA の両方を完全に変性させることができます。

ただし、過剰な変性はプラスミドDNAを不可逆的に変性させる可能性があるため、注意が必要である

Genomic DNA vs Plasmid DNA Isolation 図2:プラスミドDNAの単離

プラスミドDNAの単離では、細胞溶解の後に中和を行う。

中和には、一般的に酢酸カリウムが使用される。

プラスミドDNAはゲノムDNAに比べてサイズが小さいため、ゲノムDNAが絡まりやすいのに対し、プラスミドDNAは容易に再変性します。

その後、遠心分離を行うと、タンパク質と結合したゲノムDNAを含むペレットが形成されることがあります。

そのため、上清にはプラスミドDNAが残っている。

最終的には、このプラスミドDNAをエタノールで沈殿させることができる。

ゲノムDNAとプラスミドDNAの分離の類似点

  • バイオテクノロジーで使用される DNA 抽出方法として、この 2 種類があります。
  • 両者とも、細胞の溶解とDNAの精製が主な工程となります。

ゲノムDNAとプラスミドDNAの分離の違い

定義

ゲノムDNA分離とは、生体試料からDNAを分離する技術を指し、プラスミドDNA分離とは、生体試料からプラスミドDNAを分離する技術を指します。

サンプル

ゲノムDNAは様々な生物試料から、プラスミドDNAは主にバクテリアや菌類の細胞培養物から単離することができます。

細胞溶解

また、ゲノム DNA の単離とプラスミド DNA の単離の大きな違いは、細胞溶解にあります。

ゲノムDNAの分離では、細胞膜を酵素的、機械的に破壊するなどの強い溶解を行い、ゲノムDNAを溶液中に放出しますが、プラスミドDNAの分離では、弱アルカリ性の溶解を行い、ゲノムDNAと一緒にプラスミドDNAを溶液中に取り込みます。

デナチュレーション

さらに、ゲノムDNA分離の細胞溶解バッファーのpHは7〜9でDNAを変性させないのに対し、プラスミドDNA分離の細胞溶解バッファーのpHは12.1〜12.3で、プラスミドDNAとゲノムDNAの両方を変性させることが分かっています。

第2ステップ

また、細胞溶解後、脂質膜やタンパク質からゲノムDNAを精製することができますが、プラスミドDNAの分離では、酢酸カリウムで中和し、ゲノムDNAからプラスミドDNAを分離することが第二のステップとなります。

遠心分離中

遠心分離の際、ゲノムDNAはペレットに、プラスミドDNAは上清に現れます。

意義

また、ゲノムDNAの単離はかなり簡単な方法ですが、プラスミドDNAの単離はより繊細な方法です。

ダウンストリームアプリケーション

ゲノム DNA 分離の下流用途は PCR やシークエンス、プラスミド DNA 分離の下流用途はクローニング・トランスフェクションや遺伝子治療が考えられます。

結論

ゲノム DNA の単離は、様々な種類の生体試料から DNA を抽出する方法です。

一般に、細胞膜を激しく破壊した後、脂質二重層やタンパク質などの細胞残渣からゲノムDNAを精製する、より直接的な方法です。

一方、プラスミドDNAの分離は、より繊細な方法で、細胞膜を開くために穏やかなアルカリ溶解を使用します。

さらに、ゲノムDNAからプラスミドDNAを分離するための中和工程を含んでいます。

最後に、プラスミドDNAは上清に発生する。

従って、ゲノムDNAとプラスミドDNAの分離の主な違いは、細胞の溶解方法とDNAの精製方法です。

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