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Die Gelelektrophorese ist eine Technik, mit der DNA auf der Ebene ihrer Molekülbestandteile analysiert werden kann. Bei diesem DNA-Visualisierungsverfahren werden Proben auf ein Agarosegelmedium gelegt und ein elektrisches Feld an das Gel angelegt. Dies führt dazu, dass DNA-Fragmente entsprechend ihren elektrochemischen Eigenschaften unterschiedlich schnell durch das Gel wandern.
Ethidiumbromid
Bei dieser Visualisierungstechnik wird Ethidiumbromid vor der Elektrophorese mit Agarosepulver, EDTA-Puffer und Wasser gemischt, um die Gelmatrix zu bilden. Infolgedessen verteilen sich die Ethidiumbromidmoleküle gleichmäßig in der Matrix. Sobald die Gelvertiefungen mit ihren jeweiligen DNA-Proben und Tracking-Farbstoffen gefüllt sind, wird Spannung angelegt, um die großen polaren Verbindungen langsam über die Matrix zu ziehen.
Während dieser Bewegung binden die Basen der DNA-Moleküle dank der Ethidiumbromid-Ladung vorübergehend an die Partikel und ziehen diese mit sich. Bis die Gelelektrophorese abgeschlossen ist, hat jedes DNA-Molekül eine signifikante Menge Ethidiumbromid aufgenommen.
In Gegenwart von ultraviolettem Licht zeigt Ethidiumbromid Fluoreszenz. Techniker richten ein speziell kalibriertes UV-Licht auf das Gel, während eine Maschine das Bild der leuchtenden Fragmente aufnimmt.
Methylenblau
Wenn ein UV-Transilluminator nicht verfügbar oder praktisch ist, können Techniker die DNA unter normalen Bedingungen sichtbar machen, indem sie das fertige Agarosegel mit elektrophoresierter DNA über Nacht in einer Methylenblau-Lösung einweichen.
Als Chloridsalz mit einem deutlich hydrophoben Anion durchdringen Methylenblaumoleküle die gesamte Gelmatrix. Die Wasserstoffbindung in der gesamten DNA bewirkt jedoch, dass sich die Färbemoleküle ansammeln. Diese erhöhte DNA-Färbedichte ergibt einen tieferen Blauton, der mit bloßem Auge sichtbar ist.
Farbstoffe aufspüren
Über die relative Größe der DNA-Banden hinaus können die Techniker die absolute Größe (in Basenpaaren) jedes Fragments mithilfe von Chemikalien messen, die als Tracking-Farbstoffe bezeichnet werden. Ohne Zugabe von Methylenblau oder Ethidiumbromid sichtbar, bewegen sich Tracking-Farbstoffe wie Bromphenolblau und Xylolcyanol während der Elektrophorese mit der gleichen Geschwindigkeit wie DNA-Fragmente, die aus 300 Nucleotiden bzw. 4.000 Nucleotiden bestehen, über die Aragose-Gelmatrizen. Bei der Elektrophorese bewegen sich massivere DNA-Fragmente mit einer langsameren Geschwindigkeit als kleinere Fragmente über die Gelmatrix. Während Tracking-Farbstoffe die Sichtbarkeit von DNA-Fragmenten nicht direkt beeinflussen, können Techniker durch Vergleichen der Position eines DNA-Fragments im Gel mit der Position dieser Farbstoffe die ungefähre Anzahl der im DNA-Fragment enthaltenen Nukleotide "sehen".