Система Гель-Документирования, также известная как гель-док, система для визуализации гелей или имиджер гелей, представляет собой оборудование, широко используемое в лабораториях молекулярной биологии. Её основное назначение — документирование и визуализация нуклеиновых кислот и белков, что даёт ценные сведения о генетической информации, содержащейся в ДНК. Эти системы специально разработаны для захвата и документирования генетической информации, присутствующей в нуклеиновых кислотах и белках, которые содержатся в полиакриламидных или агарозных гелях. Системы документации гелей играют важную роль в записи и анализе результатов гель-электрофореза и экспериментов по блоттингу мембран. Они необходимы для визуализации окрашенных или меченых нуклеиновых кислот и белков в различных средах, таких как агароза, акриламид или целлюлоза.
В зависимости от конкретного приложения, пропускной способности и типа образца, системы документации гелей могут быть представлены в различных конфигурациях. Обычно они включают в себя трансиллюминатор с ультрафиолетовым (УФ) светом и капюшон, который действует как тёмная комната, обеспечивая безопасность пользователя, защищая его от воздействия УФ-излучения. Эти системы используют камеры с зарядовой связью (CCD), и некоторые из них оснащены усовершенствованными камерами для захвата изображений при низком освещении для повышения точности. Охлаждаемые камеры особенно полезны, так как позволяют делать более длительные экспозиции без перегрева сенсора, что особенно важно для захвата слабых полос и пятен на изображениях гелей, которые могут остаться незамеченными невооружённым глазом.
Кроме того, современные системы документации гелей предлагают такие функции, как флуоресценция и хемилюминесценция, часто при температуре охлаждения камеры в диапазоне от -28 до -60 °C, что высоко ценится исследователями. Более того, эти системы оснащены функцией мгновенной печати и поддерживают управление через Wi-Fi для работы с помощью смартфона или планшета, что делает их более удобными для пользователя и упрощает обмен данными и анализ в современных приложениях.
Принцип документации гелей заключается в активации флуоресцентного вещества, которое связано с молекулами нуклеиновой кислоты, через воздействие ультрафиолетового излучения. Эта активация приводит к излучению флуоресцентного света. В этом процессе этидий бромид специфически связывается с молекулами нуклеиновой кислоты. Интенсивность испускаемого флуоресцентного света зависит от молекулярной массы и концентрации нуклеиновой кислоты. Если молекулярная масса велика, связывание этидия бромида с нуклеиновой кислотой приведёт к более яркому свечению. Наоборот, если молекулярная масса мала, флуоресценция будет слабее.
а. Системы документации гелей широко применяются для визуализации и анализа фрагментов ДНК и РНК, разделённых методом гель-электрофореза. Исследователи используют флуоресцентные красители, такие как этидий бромид или SYBR Green, для окрашивания нуклеиновых кислот, которые затем становятся флуоресцентными при связывании с ДНК или РНК. Эти системы позволяют точно определять размеры и количество фрагментов ДНК и РНК, что особенно важно для задач, таких как проверка продуктов ПЦР, генотипирование и исследования экспрессии генов.
б. В исследованиях белков учёные используют гель-электрофорез для разделения белков на основе их размера и заряда. Системы документации гелей помогают визуализировать белковые полосы после окрашивания такими красителями, как Кумасси Блue, или другими специфическими для белков красителями. Это позволяет исследователям анализировать уровни экспрессии белков, обнаруживать посттрансляционные модификации и проверять успешность процессов очистки белков.
в. Системы документации гелей также используются для захвата изображений западного блоттинга, где белки разделяют методом электрофореза и переносят на мембрану. Эти системы позволяют исследователям визуально идентифицировать наличие и количество определённых белков с использованием антительного метода детекции.
г. В процессах секвенирования ДНК системы документации гелей играли важную роль. Несмотря на то, что новые технологии секвенирования в значительной степени заменили традиционные методы, основанные на гелях, эти системы были важными на ранних этапах секвенирования методом Сэнгера, когда определяли последовательность фрагментов ДНК.
д. Гель-электрофорез в сочетании с системами документации гелей используется в методах ДНК-дактилоскопии, таких как анализ полиморфизма длины рестрикционных фрагментов (RFLP). Фрагменты ДНК, полученные от разных людей, разделяют и визуализируют для идентификации уникальных паттернов, которые могут быть использованы для идентификации личности или тестирования на отцовство.
е. Системы документации гелей используются в генотипировании, где исследователи анализируют генетические вариации между отдельными лицами или популяциями. Они особенно полезны для генотипирования однонуклеотидных полиморфизмов (SNP) и других методов генетического профилирования.
ё. Кроме визуализации ДНК, исследователи также могут анализировать РНК с помощью гель-электрофореза и систем документации гелей. Это позволяет оценивать целостность и чистоту РНК, изучать варианты транскриптов и анализировать паттерны экспрессии генов.
ж. В ферментных анализах активность и функции различных ферментов исследуются с помощью гель-электрофореза. Системы документации гелей помогают визуализировать ферментативные реакции и определять их специфичность и эффективность.
з. Системы документации гелей способствуют на ранних стадиях открытия и разработки лекарственных препаратов, помогая анализировать взаимодействия лекарств с белками, изучать эффективность лекарств и проводить скрининг соединений.
Система Gel Doc состоит из нескольких ключевых компонентов, которые обеспечивают её функциональность и производительность. Во-первых, это источник УФ-излучения, который служит трансиллюминатором для наблюдения полос ДНК. Современные технологии используют этидий бромид в качестве флуоресцентной метки, получаемой из агарозного гель-электрофореза. Источник оснащён автоматическим таймером отключения и не требует времени на прогрев ламп УФ-излучения, что позволяет мгновенно переключать их. Кроме того, имеется светодиодный (LED) источник белого света, который обеспечивает достаточную интенсивность при сохранении безопасности образца и оператора. Этот компонент обеспечивает совместимость с флуоресцентными метками, что даёт экономические преимущества без ущерба для производительности.
Система также включает в себя базовую пластину, которая служит инертной чёрной поверхностью для удержания геля при осмотре. Этот компонент обеспечивает стабильность и поддержку во время процесса документирования геля.
Чтобы защитить пользователя и создать условия тёмной комнаты, система Гель-Документирования оснащена специальным капюшоном. Этот капюшон особенно полезен при выполнении задач, связанных с флуоресценцией, хемилюминесценцией и применением видимого света. Он оснащён автоматическим замком двери, который предотвращает переэкспонирование и защищает захваченные изображения. Откидные двери и двери с боковым открытием минимизируют препятствия во время работы.
Для поддержания чёткости изображения система Гель-Документирования включает фильтры. Янтарные фильтры используются для защиты от УФ-излучения и блокировки фонового света, что обеспечивает оптимальную чёткость захваченных изображений. Эмиссионные фильтры блокируют УФ-излучение и при этом позволяют безопасно просматривать образцы. В зависимости от конкретного применения могут использоваться различные фильтры.
Система визуализации — это важный компонент системы Гель-Документирования, включающий камеру с высоким разрешением с контроллером камеры и принтером. Камера использует CCD-камеру (камера с прибором с зарядовой связью) и планшетный сканер, обеспечивая разрешение изображения от 104MP до 8,3MP. Камера оснащена моторизованным объективом с автофокусом и функцией отслеживания, что позволяет автоматически захватывать изображения при перемещении образца вверх и вниз. Камера расположена над капюшоном и включает технологию преобразования фотонного сигнала, глубокое охлаждение и широкую апертуру объектива для максимальной чувствительности к свету.
Система Гель-Документирования управляется с помощью компьютера и включает сенсорный монитор, а также обычный монитор. Встроенное программное обеспечение позволяет оптимизировать изображения, проводить анализ и захватывать их. Также возможно редактирование изображений внутри системы. Программное обеспечение поддерживает различные приложения, включая колориметрию, документирование гелей, западные блоты, анализ растений, ТСХ-пластины, колониальные блоты, флуоресцентные красители и инфракрасные красители. Система позволяет одновременно визуализировать блоты и гели, что облегчает их сравнение. Большие объёмы данных могут храниться на жёстком диске, а обмен данными осуществляется через Wi-Fi и Ethernet. Система работает на удобной для пользователя версии Windows, что обеспечивает простоту использования и совместимость.