電泳技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用

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1、電泳技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用張濤吳剛李麗娜劉揚【關(guān)鍵詞】電泳　　電泳（Electrophoresis）是利用帶電粒子在電場中發(fā)生移動的一種分離方法。近年來隨著基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)的發(fā)展，許多新的電泳技術(shù)也隨之孕育而生。單細胞凝膠電泳、變性梯度凝膠電泳、雙向電泳、毛細管電泳技術(shù)的產(chǎn)生，使得DNA及蛋白質(zhì)在分離和測量方法上有了更精確的提高。另外高效毛細管電泳技術(shù)被認為是當(dāng)今分離生物分子的最重要工具，已被列為人類基因組計劃首選分離DNA片段的方法。同時這些先進的電泳技術(shù)在現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)研究中也起到了非常重要的作用，本文即對以上幾種新的電泳技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用加以綜述?！　?

2、單細胞凝膠電泳　　單細胞凝膠電泳（SingleCellGelElectrophoresisAssay，SCGE）又稱彗星試驗（etAssay）。它的分離原理是根據(jù)當(dāng)各種內(nèi)源性或外源性DNA損傷因子誘發(fā)DNA鏈斷裂時，DNA的超螺旋結(jié)構(gòu)被破壞，在細菌裂解液作用下，細胞內(nèi)的蛋白質(zhì)、RNA等擴散到細胞裂解液中，而核DNA由于分子量過大停留在原位。在中性條件時，殘留的DNA片段可進入凝膠發(fā)生遷移，這時用堿處理或在堿性電解質(zhì)條件下，DNA會發(fā)生解螺旋，釋放出DNA斷裂片段，由于這些DNA片段的分子量很小，在電泳過程中會離開核DNA向陽極移動，形成彗星狀的圖像；而未

3、損傷的DNA部分保持球形。在一定條件下，DNA的遷移距離（彗星尾長）和DNA的含量（熒光強度）與DNA損傷呈線性相關(guān)，通過測定DNA遷移部分的光密度或遷移距離可以推測出DNA的損傷程度[1]?！　∮捎赟CGE具有敏感、簡便、快速、低耗等優(yōu)點，因此被廣泛應(yīng)用在DNA的損傷與修復(fù)、遺傳毒理、環(huán)境監(jiān)測以及氧化應(yīng)激和細胞凋亡等研究中[2]。例如在檢測外界因素對細胞核DNA的損傷中，SCGE有其獨特之處，主要體現(xiàn)在它可以將各種類型的細胞的不同反應(yīng)有效地反映出來[3]。利用單細胞凝膠電泳法測定鎳化物對人血細胞DNA的損傷，檢測冰凍保存對外周血細胞DNA的損傷及檢測人

4、精子DNA鏈斷裂等在文獻中均有報道[4-6]。同時SCGE在DNA切除修復(fù)的研究中也具有重要作用[7]。切除修復(fù)是人類DNA損傷修復(fù)的主要形式，利用SCGE可進行從損傷到切除修復(fù)、合成、連接等每個步驟各個時點的觀察，可用于DNA修復(fù)的分子機理探討，所以SCGE在檢測DNA損傷及修復(fù)中有其他電泳不可替代的作用?！　⊥鈦砝砘蛩貙毎鸇NA的損傷是引起基因突變及癌癥發(fā)生的重要因素，并且誘變DNA損傷和致癌效應(yīng)也是遺傳毒理學(xué)研究的重要內(nèi)容。建立快速靈敏的DNA損傷檢測方法，對于毒性因素的檢測、細胞DNA的保護都是非常有益的。SCGE不僅能提供DNA損傷信息，還

5、可提供環(huán)境物質(zhì)改變修復(fù)過程的信息；運用SCGE在活體進行遺傳毒理學(xué)研究，可了解藥物的毒理作用在不同組織和細胞中的分布。Pool-Zobel[8]通過口服或吸入亞硝胺的方法，采用SCGE研究藥物的動物器官特異性作用，認為器官特異性基因毒性作用與器官特異性癌癥密切相關(guān)。另外環(huán)境中的遺傳毒物濃度一般很低，用經(jīng)典的細胞學(xué)方法，如用染色體畸變實驗（CA）、微核實驗（MN）和姐妹染色體交換實驗（SCE）進行生物監(jiān)測時，很難得到明確的陽性結(jié)果，但利用SCGE檢測低濃度遺傳毒物具有高靈敏度，并且適用范圍廣，可檢測各種類型組織細胞，特別是來自于直接與環(huán)境遺傳毒物接觸的人體

6、細胞（如口腔黏膜細胞、鼻腔黏膜細胞、食道黏膜細胞），對T淋巴細胞與B淋巴細胞均敏感，因此SCGE這些年廣泛用于環(huán)境監(jiān)測[9]。如Rojas等〔10〕用SCGE檢測墨西哥城居民脫落的淚管上皮細胞中DNA，發(fā)現(xiàn)由于空氣中的臭氧與碳氫化合物超標(biāo)，通過觀察淚管上皮細胞DNA受到損傷的程度，確定北部空氣中的臭氧濃度偏高于南部地區(qū)?！　〖毎蛲鍪羌毎鲋?、分化和死亡過程的重要調(diào)節(jié)機制，該機制發(fā)生紊亂與腫瘤發(fā)生密切相關(guān)。凋亡細胞在核碎裂早期出現(xiàn)大量DNA鏈缺口，在SCGE中大量DNA進入尾部，且遷移距離延長，甚至與“頭部”分離，形成不同于一般損傷的特有形態(tài)。根據(jù)此形態(tài)

7、可計算出細胞凋亡的比例，研究細胞凋亡的機理。由于SCGE的高度敏感性而且能夠直接觀測單個細胞DNA片段遷移，所以該技術(shù)在細胞凋亡檢測中發(fā)揮著日益重要的作用[11]。另外SCGE在腫瘤學(xué)、放射生物學(xué)、人群監(jiān)測、臨床診斷與治療等方面有也具有廣泛的應(yīng)用前景。　　2變性梯度凝膠電泳　　變性梯度凝膠電泳（DenaturingGradientGelElectrophresis，DGGE）是一種實用價值較高研究DNA突變的分析方法。DGGE主要是利用梯度變性膠來分離DNA片段。當(dāng)電泳開始時，DNA在膠中的遷移率僅與分子大小有關(guān)，一旦DNA移動到某一點，達到該DNA變性

8、濃度位置時，DNA雙鏈開始分開，從而降低了DNA的遷移速率。由于不同的DNA片段