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作為DNA分選磁珠的生產(chǎn)廠商，我們zui經(jīng)常被客戶問到的問題就是：高通量測序（NGS）文庫制備時，DNA磁珠為什么可以用來純化和分選文庫？在這里我們整理相關(guān)的資料，對這個問題做簡單的闡述。
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，同時隨PEG分子量、濃度以及鹽濃度的不同，不同長度的DNA可以被選擇性的沉淀出來。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，改變不同長度DNA的分子構(gòu)象，同時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。
磁珠的出現(xiàn)，使得核酸制備的實驗可以實現(xiàn)自動化，同時相較于傳統(tǒng)的回收方式，還具有3個明顯的優(yōu)勢：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）操作簡單，無需離心，也更有利于保留核酸的完整性。
參考文獻(xiàn)
1. Liu, Lingling, et al. "Size-selective separation of DNA fragments by using lysine-functionalized silica particles." Scientific reports 6 (2016): 22029.
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3. He, Z., Zhu, Y. & Gu, H. A New Method for The Determination of Critical Polyethylene Glycol Concentration for Selective Precipitation of DNA Fragments. Appl. Microbiol. Biotechnol. 97(2013), 9175–9183.
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7. Lis JT. Fractionation of DNA fragments by polyethylene glycol induced precipitation. Meth Enzymol 65(1980):347–353.
磁珠經(jīng)過不同功能基團(tuán)的有效包被，可實現(xiàn)對核酸的高通量、自動化提取，已廣泛應(yīng)用于基因測序、分子診斷等領(lǐng)域。翊圣生物根據(jù)目前市場磁珠需求，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)用于基因測序、PCR、克隆等多種實驗！
| 名稱 | 替代AMPure Hieff NGSTM DNA Selection Beads | 回收50bp以上DNA Hieff NGSTM Smarter DNA Clean Beads | 有效解決cfDNA大片段污染問題 Hieff NGSTM cfDNA Clean Beads |
| 適用 | 100bp以上DNA | 50bp-20kb DNA | 100-200bp DNA |
| 適用實驗 | DNA文庫構(gòu)建 PCR產(chǎn)物純化 酶切產(chǎn)物純化 | PCR產(chǎn)物純化 酶切產(chǎn)物純化 | cfDNA文庫構(gòu)建 cfDNA純化 |
訂購信息
| 建庫磁珠 | 產(chǎn)品編號 | 規(guī)格 | 價格（元） |
| Hieff NGSTM DNA Selection Beads（Superior Ampure XP alternative） | 12601ES03 | 1 mL | 296.00 |
| 12601ES08 | 5 mL | 986.00 | |
| 12601ES56 | 60 mL | 6286.00 | |
| 12601ES75 | 450 mL | 26186.00 | |
| Hieff NGSTM Smarter DNA Clean Beads | 12600ES03 | 1 mL | 386.00 |
| 12600ES08 | 5 mL | 1386.00 | |
| 12600ES56 | 60 mL | 7586.00 | |
| 12600ES75 | 450 mL | 29886.00 | |
| Hieff NGSTM cfDNA Clean Beads | 12599ES03 | 1 mL | 466.00 |
| 12599ES08 | 5 mL | 1666.00 | |
| 12599ES56 | 60 mL | 9106.00 |
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| Hieff NGSTM Complete Adapter Kit for Illumina®, Set 2 | 12616ES04 | 12×4 T | 2456.00 |
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| Hieff NGSTM Complete Adapter Kit for Illumina®, Set 3 | 12617ES04 | 12×4 T | 2456.00 |
| 12617ES16 | 12×16 T | 4536.00 | |
| Hieff NGSTM Complete Adapter Kit for Illumina®, Set 4 | 12618ES04 | 12×4 T | 2456.00 |
| 12618ES16 | 12×16 T | 4536.00 | |
| 文庫定量 | 產(chǎn)品編號 | 規(guī)格 | 價格（元） |
| Hieff NGSTM Library Quantification Kit for Illumina®, qPCR Master Mix | 12302ES05 | 500 T | 1526.00 |
| Hieff NGSTM Library Quantification Kit for Illumina®, DNA Standard (1-6) | 12307ES09 | 6×96 μL | 2126.00 |
