Warum enthalten viele DNA-Lösungen zusätzliche Verbindungen?

Daten zur DNA-Löslichkeit nur in Wasser sind rar.

In einer vorherigen Frage wurde nach einer Quantifizierung der DNA-Löslichkeit in Wasser gefragt. Es schien, als wäre es leicht zu beantworten, ist aber nicht ganz so einfach, da es anscheinend keine Daten zur DNA-Löslichkeit in ausschließlich Wasser gibt .

Selbst die wenigen Daten über Wasser standen im Zusammenhang mit dem Auswaschen organischer Verbindungen aus der Lösung. Das hat mich zum Nachdenken gebracht. DNA befindet sich in biologischen Situationen in einer wässrigen Lösung und wird in Labors normalerweise in wässrigen Lösungen gehandhabt. Warum sind Löslichkeitsdaten für reines Wasser so rar ? Was ist wichtig an organischen Verbindungen für DNA-Lösungen?

Warum sind andere Zusätze für Labor-DNA-Lösungen wichtig?

Meine Frage ist also, warum DNA in Labors scheinbar "ungewöhnlich" ausschließlich in Wasser gelöst ist. Gibt es etwas an reinem Wasser, das schlecht für die DNA-Lagerung ist? Ist es so, dass DNA funktionell nie im Wasser sein muss, weil sie für Proteine ​​unzugänglich ist? Oder habe ich das Fehlen von Löslichkeitsdaten falsch interpretiert; Wasser alltäglich ist und keine Daten vorhanden sind, weil kein Bedarf besteht?

Ich kann mir vorstellen, dass PCR dort ist, wo die meisten Daten zu DNA-Lösungen existieren. Was an den polaren organischen Lösungsmitteln/Verbindungen macht sie wichtig für DNA-Lösungen?

Ich löse Minipreps und Maxipreps routinemäßig in Wasser oder Tris-Puffer auf. In Laboratorien ist es sicherlich nicht unerheblich. PCR kann kein Wasser verwenden, da die Puffer für die Aktivität der Polymerase notwendig sind.
@MarchHo Danke für den Einblick. Ich denke, die Idee der Puffer geht wahrscheinlich auch über die PCR hinaus. Ich wollte Wasser nicht als irrelevant abtun - ich wollte nur betonen, dass es wenig/keine Forschung zu Wasser als Lösungsmittel an sich gibt.
Doppelsträngige DNA mit ihrem stark polaren Zucker-Phosphat-Rückgrat ist in unpolaren organischen Lösungsmitteln vernachlässigbar löslich. Könnten Sie bitte einen Link bereitstellen oder eine Referenz zitieren, in der Nukleinsäuren in unpolaren Lösungsmitteln gelöst wurden?
@GoodGravy DNA wurde entwickelt, um in wässriger Umgebung zu funktionieren. Vielleicht löst es sich in anderen polaren, nichtwässrigen Lösungsmitteln auf, aber ich glaube nicht, dass unpolare Lösungsmittel es auflösen können. Wie Sie vielleicht bereits wissen, präzipitieren sogar polare, nichtwässrige Moleküle wie Ethanol DNA (es fällt auch mit Aceton aus – ich habe es ein paar Mal als lustiges Experiment versucht). Welche Lösungsmittel meinst du?
Danke für den Hinweis auf den "nicht-polaren" Fehler. Ich meinte polar: Ethanol zum Beispiel.
@GoodGravy Aber DNA wird niemals in einem nichtwässrigen Lösungsmittel gelöst. DMSO und Formamid werden in der PCR verwendet, jedoch nicht als Lösungsmittel.
@WYSIWYG Ah, ich verstehe deinen Punkt. Ihr Punkt verstärkt auch, warum es für mich so seltsam ist; Es scheinen keine reinen Wasserlöslichkeitsdaten zu existieren, obwohl DNA fast ausschließlich in wässrigen Lösungen gelöst wird. Eine andere Verbindung ist immer vorhanden. Ich kann nicht glauben, dass es noch nie eine Kontrolle der DNA-Löslichkeit in reinem Wasser gegeben hat.
DNA löst sich perfekt in klarem Wasser auf – es sind keine weiteren Zusätze erforderlich. Der Grund, warum Sie Tris-EDTA-Puffer verwenden, ist, dass er besser für die Lagerung ist. An welche anderen organischen Verbindungen denken Sie?
Die einzigen organischen Lösungsmittel, die ich mit DNA/RNA verwendet habe, sind Isopropanol und Ethanol, um die DNA auszufällen, und Phenol:Chloroform-Mischungen, um Proteine ​​aus der DNA zu extrahieren. Ich resuspendiere die präzipitierte DNA immer in einem wässrigen Lösungsmittel, manchmal nur in nukleasefreiem Wasser. Es ist nicht die beste Speicherlösung, aber ich muss es nicht ewig aufbewahren.
Die Frage erhielt eine -1. Sehen die Leute es als zu breit oder einfach nur unklar an?
Ich hätte gerne Ihre Referenz für die Behauptung, dass viele DNA-Lösungen organische Lösungsmittel enthalten. Abgesehen von Extraktions- und Reinigungsverfahren, die die unterschiedliche Löslichkeit von Zellkomponenten zur Isolierung von DNA nutzen, sind die meisten Laborverfahren (alle, die DNA + Enzymreaktionen verwenden) werden in wässrigen Lösungen durchgeführt. Während es einige wenige Ausnahmen gibt (hochkonzentrierte synthetisierte Oligonukleotide, möglicherweise große Mengen genomischer DNA in einem geringen Volumen), ist DNA bei relevanten Lager- und Arbeitskonzentrationen für die überwiegende Mehrheit molekularbiologischer Experimente wasserlöslich.
Isolierte DNA und RNA werden aus den genannten Gründen mdperry in Wasser oder Tris-EDTA gelagert. Die Zugabe anderer gelöster Stoffe zu verschiedenen Reaktionen (ATP, Mg2+, verschiedene Puffer usw.) soll dafür sorgen, dass das Enzym auf die DNA einwirkt. Die Enzymaktivität kann stark von der Temperatur, den Salzkonzentrationen, dem pH-Wert usw. abhängen. Die Konzentrationen und Zusammensetzungen der Substrate und Salze, die Reaktionen mit DNA zugesetzt werden, sind für die Enzymaktivität optimiert.
@InactionPotential Ich sehe das Problem. Ich glaube, ich habe mich auf das Falsche konzentriert und vielleicht semantisch Additive als Lösungsmittel bezeichnet (was falsch ist). Ich werde dies bearbeiten, um Ungenauigkeiten zu beseitigen. Ich frage nur, warum anscheinend kein reines Wasser verwendet wird (und laut mdperry befindet sich ssDNA vorübergehend in reinem Wasser).

Antworten (2)

DNA in reinem Wasser.

Das einzige Mal, dass Nukleinsäuren auf reines Wasser treffen würden, wäre in einer Laborumgebung – beispielsweise nachdem ein Oligonukleotid in vitro synthetisiert wurde, die Schutzgruppen von den reaktiven Atomen in der fertigen Sequenz entfernt wurden und das Endprodukt vom Träger abgespalten wurde Matrix. An diesem Punkt können Sie die Ammoniumhydroxidlösung lyophilisieren (gefriertrocknen) und das einzelsträngige Oligo in reinem Wasser resuspendieren.

Zusätzliche Verbindungen verbessern die Löslichkeit schwerer Oligomere.

Wie jedoch in den Kommentaren angemerkt, wird die Nukleinsäurelöslichkeit, insbesondere DNA mit hohem Molekulargewicht, wie genomische DNA, in Lösungen mit verdünnten monovalenten Kationen verbessert. 10 mM TrisHCl, pH 8,0, 1 mM EDTA reicht für fast jede Anwendung aus. Das EDTA hemmt alle fehlerhaften DNAsen und hemmt auch leicht das mikrobielle Wachstum.

Verbindungen wirken als pH-Puffer.

Tris ist nicht der beste biologische Puffer, hat aber eine hohe Löslichkeit und ist relativ billig und stabil. Wenn die Lösung zu basisch wird, schmelzen die DNA-Stränge, und wenn die Lösung zu sauer wird, beginnen die Purine zu desaminieren.

DNA erlebt in der Biologie niemals reines Wasser.

Von dem Moment an, in dem DNA in einer Zelle synthetisiert wird, bis diese Zelle stirbt und ihre DNA schließlich abgebaut wird, trifft sie nicht auf eine reine Wasserumgebung.

Gute Erklärung. Ich möchte in Ihrer Antwort (zusätzlich zu Ihrem obigen Kommentar) wiederholen, dass DNA in einer wässrigen Lösung aufbewahrt und verwendet wird. Organische Lösungsmittel (Phenol:Chloroform) werden hauptsächlich verwendet, um DNA von anderen wasserlöslichen Zellbestandteilen (Proteine, RNA) zu trennen. PCR und ihre Varianten, Restriktionsverdaus, Thymidinkinase... Reaktionen von Interesse, die an DNA im Labor durchgeführt werden, werden in wässrigen Lösungen durchgeführt, sie können verschiedene Puffer verwenden, um die Enzymaktivität zu maximieren, aber Wasser ist das Lösungsmittel.
Diese Antwort erklärt hervorragend, warum andere Verbindungen wichtig sind und wann sich DNA in reinem Wasser befinden könnte. Es ist seltsam zu sehen, dass sogar ssDNA in reinem Wasser vorkommt. Genau das was ich sehen wollte, danke!
Ich habe einige Überschriften hinzugefügt. Fühlen Sie sich frei, einen Rollback durchzuführen, wenn Sie möchten.
Und wie Benutzer137 sagte, löst sich DNA in reinem Wasser auf. Manchmal löse ich PCR-Produkte in nukleasefreiem Wasser auf (insbesondere, wenn ich große Mengen der Probe für einen nachgeschalteten Schritt benötige).

Während physiologische Experimente ohne organische Lösungsmittel durchgeführt werden konnten, konnten chemische Synthesen von DNA oder Analogen, chemische Modifikation von DNA und Reinigung nach einer chemischen Reaktion in Gegenwart von organischen Lösungsmitteln durchgeführt werden. Solche Experimente sind für die Physiologie nicht direkt relevant, aber wir verwenden chemisch synthetisierte DNA und DNA-Analoga. Darüber hinaus können chemische Eigenschaften von DNA in Gegenwart organischer Lösungsmittel Aufschluss darüber geben, wie sich DNA unter physiologischen Bedingungen verhält. Personen, die sich mit PCR und/oder Molekularbiologie befassen, interessieren sich möglicherweise nicht für die Löslichkeit von DNA, da die Konzentrationen unter den von ihnen verwendeten Bedingungen weit unter den gesättigten Bedingungen liegen.

Warum enthalten viele DNA-Lösungen zusätzliche Verbindungen?
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