脉冲场凝胶电泳

脉冲场凝胶电泳是一种通过向凝胶基质施加周期性改变方向的电场来分离大 DNA 分子的技术。

用于分离 DNA 分子的标准凝胶电泳技术为分子生物学研究提供了巨大的优势。 然而，它无法有效分离非常大的 DNA 分子。 通过凝胶迁移的大于 15-20 kb 的 DNA 分子基本上将以与大小无关的方式一起移动。 1984 年，在哥伦比亚大学，David C. Schwartz 和 Charles Cantor 通过引入交流电压梯度来提高大分子的分辨率，从而开发了标准方案的变体。这项技术被称为脉冲场凝胶电泳 (PFGE)。 PFGE 的发展将 DNA 片段的分辨率范围扩大了两个数量级。

该技术的过程与执行标准凝胶电泳相对相似，除了不是在一个方向上持续运行电压，而是在三个方向之间周期性地切换电压； 一个穿过凝胶的中心轴，两个以每侧 60 度角运行。 每个方向的脉冲时间相等，导致 DNA 的净向前迁移。 对于非常大的分子（xxx约 2 Mb），可以使用开关间隔斜坡，在几个小时内增加每个方向的脉冲时间——例如，从 0 的 10 秒开始线性增加脉冲 小时到 60 秒在 18 小时。

由于要解析的片段大小以及 DNA 不会沿凝胶直线移动这一事实，此过程比普通凝胶电泳需要更长的时间。

虽然通常小片段比大 DNA 片段更容易穿过凝胶基质，但阈值长度存在于 30-50 kb 以上，所有大片段将以相同的速率运行，并在凝胶中显示为单个大扩散 乐队。

然而，随着场方向的周期性变化，不同长度的 DNA 以不同的速率对变化作出反应。 也就是说，当场方向改变时，较大的 DNA 片段将更慢地重新排列它们的电荷，而较小的片段会更快。 随着时间的推移，随着方向的不断变化，每个带将开始越来越多地分离，甚至在非常大的长度上也是如此。 因此，使用 PFGE 分离非常大的 DNA 片段成为可能。

PFGE 可用于基因分型或基因指纹识别。 几十年来，它通常被认为是病原体流行病学研究的金标准。 例如，用这种方法对细菌分离株进行分型，可以更容易地区分单核细胞增生李斯特菌、加维氏乳球菌和从疾病水生生物中分离出的蜡样芽孢杆菌群的一些临床分离株，从而将环境或食品分离株与临床感染联系起来。 它现在正在被下一代测序方法所取代。