以下实验步骤仅供参考: 1 样品RNA的抽提
①取冻存已裂解的细胞,室温放置5分钟使其完全溶解。
②两相分离 每1ml的TRIZOL试剂裂解的样品中加入0.2ml的氯仿,盖紧管盖。手动剧烈振荡管体15秒后,15到30℃孵育2到3分钟。4℃下12000rpm离心15分钟。离心后混合液体将分为下层的红色酚氯仿相,中间层以及无色水相上层。RNA全部被分配于水相中。水相上层的体积大约是匀浆时加入的TRIZOL试剂的60%。
③RNA沉淀 将水相上层转移到一干净无RNA酶的离心管中。加等体积异丙醇混合以沉淀其中的RNA,混匀后15到30℃孵育10分钟后,于4℃下12000rpm 离心10分钟。此时离心前不可见的RNA沉淀将在管底部和侧壁上形成胶状沉淀块。
④RNA清洗 移去上清液,每1mlTRIZOL试剂裂解的样品中加入至少1ml的75%乙醇(75%乙醇用DEPCH2O配制),清洗RNA沉淀。混匀后,4℃下7000rpm离心5分钟。
⑤RNA干燥 小心吸去大部分乙醇溶液,使RNA沉淀在室温空气中干燥5-10分钟。
⑥溶解RNA沉淀 溶解RNA时,先加入无RNA酶的水40μl用枪反复吹打几次,使其完全溶解,获得的RNA溶液保存于-80℃待用。 2 RNA质量检测 1)紫外吸收法测定
先用稀释用的TE溶液将分光光度计调零。然后取少量RNA溶液用TE稀释(1:100)后,读取其在分光光度计260nm和280nm处的吸收值,测定RNA溶液 浓度和纯度。 ① 浓度测定
A260下读值为1表示40 µg RNA/ml。样品RNA浓度(µg/ml)计算公式为:A260 ×稀释倍数× 40 µg/ml。具体计算如下:
RNA溶于40 µl DEPC水中,取5ul,1:100稀释至495µl的TE中,测得A260 = 0.21
RNA 浓度= 0.21 ×100 ×40 µg/ml = 840 µg/ml 或 0.84 µg/µl 取5ul用来测量以后,剩余样品RNA为35 µl,剩余RNA总量为: 35 µl × 0.84 µg/µl = 29.4 µg ②纯度检测
RNA溶液的A260/A280的比值即为RNA纯度,比值范围1.8到2.1。 2)变性琼脂糖凝胶电泳测定 ①制胶
1g琼脂糖溶于72ml水中,冷却至60℃,10 ml的10× MOPS电泳缓冲液和18 ml的37% 甲醛溶液(12.3 M)。 10×MOPS电泳缓冲液 浓度 成分
0.4M MOPS,pH 7.0 0.1M 乙酸钠 0.01M EDTA
灌制凝胶板,预留加样孔至少可以加入25 µl溶液。胶凝后取下梳子,将凝胶板放入电泳槽内,加足量的1×MOPS电泳缓冲液至覆盖胶面几个毫米。 ②准备RNA样品
取3µgRNA,加3倍体积的甲醛上样染液,加EB于甲醛上样染液中至终浓度为10µg/ml。加热至70℃孵育15分钟使样品变性。 ③电泳
上样前凝胶须预电泳5min,随后将样品加入上样孔。5–6V/cm电压下2h,电泳至溴酚兰指示剂进胶至少2–3cm。 ④紫外透射光下观察并拍照
28S和18S核糖体RNA的带非常亮而浓(其大小决定于用于抽提RNA的物种类型),上面一条带的密度大约是下面一条带的2倍。还有可能观察到一个更小稍微扩散的带,它由低分子量的RNA(tRNA和5S核糖体RNA)组成。在18S和28S核糖体带之间可以看到一片弥散的EB染色物质,可能是由mRNA和其它异型RNA组成。RNA制备过程中如果出现DNA污染,将会在28S核糖体RNA带的上面出现,即更高分子量的弥散迁移物质或者带,RNA的降解表现为核糖体RNA带的弥散。用数码照相机拍下电泳结果。 3样品cDNA合成 ①反应体系 序号 反应物 剂量 1 逆转录buffer 2μl 2 上游引物 0.2μl 3 下游引物 0.2μl
4 dNTP 0.1μl
5 逆转录酶MMLV 0.5μl 6 DEPC水 5μl 7 RNA模版 2μl 8 总体积 10μl
轻弹管底将溶液混合,6000rpm短暂离心。
②混合液在加入逆转录酶MMLV 之前先70℃干浴3分钟,取出后立即冰水浴至管内外温度一致,然后加逆转录酶0.5μl,37℃水浴60分钟。
③取出后立即95℃干浴3分钟,得到逆转录终溶液即为cDNA溶液,保存于-80℃待用。
4梯度稀释的标准品及待测样品的管家基因(β-actin)实时定量PCR ①β-actin阳性模板的标准梯度制备 阳性模板的浓度为1011,反应前取3μl按10倍稀释(加水27μl并充分混匀)为1010,依次稀释至109、108、107、106、105、104,以备用。 ②反应体系如下: 标准品反应体系 序号 反应物 剂量
1 SYBR Green 1 染料 10μl 2 阳性模板上游引物F 0.5μl 3 阳性模板下游引物R 0.5μl 4 dNTP 0.5μl
5 Taq酶 1μl 6 阳性模板DNA 5μl 7 ddH2O 32.5μl 8 总体积 50μl
轻弹管底将溶液混合,6000rpm短暂离心。 管家基因反应体系: 序号 反应物 剂量
1 SYBR Green 1 染料 10μl 2 内参照上游引物F 0.5μl 3 内参照下游引物R 0.5μl 4 dNTP 0.5μl 5 Taq酶 1μl
6 待测样品cDNA 5μl 7 ddH2O 32.5μl 8 总体积 50μl
轻弹管底将溶液混合,6000rpm短暂离心。
③制备好的阳性标准品和检测样本同时上机,反应条件为:93℃ 2分钟,然后93℃ 1分钟,55℃ 2分钟,共40个循环。 5 制备用于绘制梯度稀释标准曲线的DNA模板
①针对每一需要测量的基因,选择一确定表达该基因的cDNA模板进行PCR反应。 反应体系:
序号 反应物 剂量 1 10× PCR缓冲液 2.5 ul 2 MgCl2 溶液 1.5 ul 3 上游引物F 0.5 ul 4 下游引物R 0.5 ul 5 dNTP混合液 3 ul 6 Taq聚合酶 1 ul 7 cDNA 1 ul
8 加水至总体积为 25ul
轻弹管底将溶液混合,6000rpm短暂离心。
35个PCR循环(94℃1分钟;55℃1分钟;72℃1分钟); 72ºC延伸5分钟。 ②PCR产物与 DNA Ladder在2%琼脂糖凝胶电泳,溴化乙锭染色,检测PCR产物是否为单一特异性扩增条带。
③将PCR产物进行10倍梯度稀释: 将PCR产物进行10倍梯度稀释: 设定PCR产物浓度为1×1010,依次稀释至109、108、107、106、105、104几个浓度梯度。
6 待测样品的待测基因实时定量PCR
①所有cDNA样品分别配置实时定量 PCR反应体系。 体系配置如下: 序号 反应物 剂量
1 SYBR Green 1 染料 10 ul 2 上游引物 1ul
3 下游引物 1ul 4 dNTP 1ul 5 Taq聚合酶 2ul 6 待测样品cDNA 5ul 7 ddH2O 30ul 8 总体积 50 ul
轻弹管底将溶液混合,6000rpm短暂离心。
②将配制好的PCR反应溶液置于Realtime PCR仪上进行PCR扩增反应。反应条件为:93℃2分钟预变性,然后按93℃ 1分钟,55℃1分钟,72℃1分钟,共40做个循环,最后72℃7分钟延伸。 7 实时定量PCR使用引物列表
引物设计软件:Primer Premier 5.0,并遵循以下原则:引物与模板的序列紧密互补;引物与引物之间避免形成稳定的二聚体或发夹结构;引物不在模板的非目的位点引发DNA 聚合反应(即错配)。 8 电泳
各样品的目的基因和管家基因分别进行Realtime PCR反应。PCR产物与 DNA Ladder在2%琼脂糖凝胶电泳,GoldView™染色,检测PCR产物是否为单一特异性扩增条带。
实时荧光定量PCR
组织RNA提取:
一般认为100mg肝组织提取RNA 500ng,100mg肺提取RNA 200ng,脑内的RNA丰度适中,100mg脑组织,提取RNA 5-200ng。所以一个10mg的海马可匀出RNA约为20ng。 反转录反应
反转录反应参照TaKaRa RT-PCR说明书。 反转录反应条件如下。
37°C 15 min(反转录反应) 85°C 5 sec(反转录酶的失活反应)
Real Time PCR反应
选用脑源神经营养因子(BDNF)为目标基因,核糖体18S rRNA(18S rRNA)做为内参。 基因 引物序列 扩增片段长度 NR2B NR2B(+) NR2B(–) 18s rRNA 18s rRNA(+) 18s rRNA(–)
1) 按下列组份配制PCR反应液(反应液配制请在冰上进行)。
CGTTTATGGTCGGAACTACGA CCGCAGCACTATTGAGAACA ATCCATGTGTAGCCGTAGCC TTTGTTGGTTTTCGGAACTGA 198 bp 213 bp 试剂 SYBRPremix Ex Taq® TM使用量 (2×) 12.5 μl 1 μl 1 μl 0.5 μl 10 μl 终浓度 1× 0.4 μM 0.4 μM PCR Forward Primer(10 μM) PCR Reverse Primer(10 μM) 模板(cDNA溶液) dH2O Total
25 μl 全班40人,分为5组,每组做8管。4管做BDNF,4管做18S rRNA。4管BDNF或者18S rRNA,采用相应的正反PCR引物。每种基因做两个模板,一个模板采用原液浓度,一个模板采用稀释一倍浓度,体积均为0.5 μl。
2)三步法PCR
首先95°C 作用3 min。 PCR进行35个循环。
步骤 变性 退火 延伸 融解曲线
温度 95°C 58°C 72°C
时间 30 秒 30 秒 30 秒
温度 95°C 55°C 95°C PCR疑难解答
时间 0秒 15秒 0秒
变温速度 20°C/秒 20°C/秒 0.1°C/秒
当PCR结果不甚满意时,首先检查以下几方面并遵照执行: 1将PCR反应的试管与反应板紧贴。
2当酶反应混合物以70℃“热启动”开始循环时,切记在加入酶后稍3微振荡一下,因为在0.2-ml的PCR管中不能均匀传热。
4不要随意减少dNTP的用量,它是一个系统的因素,必须与其它成份保持平衡。 5对于有问题的PCR反应,例如模板的量少,模板不纯和环状模板等,先尝试加Taq酶前的体系进行预变性,后加模板进行正常PCR扩增。 没有扩增产物:
1在提供MgCl2缓冲液中,以0.25mmol/L为梯度增加MgCl2浓度;无MgCl2的缓冲液以0.5 mmol/L为梯度增加MgCl2浓度。
2泳道中出现模糊条带,如果DNA模板中存在RNA,则按上述提示浓度补加MgCl2,因为在PCR反应中可能缺少游离的Mg2+。
3检查退火温度和变性条件,如果有需要的话,可降低退火温度。 4检查模板和引物的用量。
5增加循环次数和/或模板DNA的用量。 泳道中出现模糊条带:
1减少循环次数或模板DNA的用量。 2提高退火温度,但不要超过68℃。 3重新设计引物或设计更长的引物。 其他值得注意的条件:
1建议使用0.2-ml薄壁管。厚壁管在92℃时不能有效地使模板变性。 2最佳反应体积为50ml,推荐用30ml矿物油覆盖(对盖子加热的PCR仪可以不加)。
3大多数反应中,0.75ml(0.5~1ml)的酶量在大多数情况下可以得到满意的结果。
4建议使用1.75mmol/L MgCl2∶350mmol/L dNTP或2.25mmol/L MgCl2∶500mmol/L dNTP组合的混合物。然而要得到最佳结果,优化Mg2+的浓度是必需的。
5基因组DNA模板的质量显著影响PCR反应。因此推荐使用琼脂糖凝胶电泳来检测DNA的长度。DNA片段长度可以超过50kb,传统的基因组DNA能扩增片段至10kb。
6要扩增更长的片段应使用超纯或高分子量的DNA。请查阅高分子量DNA提取操作过程相关文献。
7降低二级结构和引物二聚物形成的可能性。进行长片段PCR扩增时,引物长度一般为24~34个核苷酸,溶点在60~68℃间。使用这类引物可提高PCR反应的退火温度来增加反应的特异性。这点非常重要,长片段扩增的效果往往受到非特异性短片段优先扩增的影响。
8变性:第一步变性在94℃下进行2分钟。在循环过程中尽可能缩短变性时间
(94℃下进行20--30秒),除非模板中富含GC,则95℃下变性30秒。这可以防止DNA脱嘌啉和链断裂,对于所需扩增的基因组DNA片段终长度超过12 kb时,应该尽可能的降低变性温度。 9延伸:68--72℃下进行延伸操作。
10循环延伸:尽量采用循环延伸的条件,若PCR仪无此功能,则必须增加延伸的时间,例如在扩增10kb片断时,延伸时间用10分钟替代原来的8分钟。 11长片断PCR系统扩增的片断其3’-末端带有一个突出的A,因此建议采用T/A克隆。若要进行平端可隆,可用Klenow酶和T4 DNA多聚酶将PCR产物补平后再进行。
12测序时因酶的混合物带有3’→5’外切酶活性,用Sanger方法进行测序不能产生均一的(染色体)带型。
13在无菌的0.5ml或0.2ml离心管中按下列操作程序加样:
14反应物 加样顺序 体积(μl) 终浓度
去离子水 1 29.4 10×Buffer B 2 5 1× 10×PCR Buffer成分: Tris-HCl pH8.5 100 mM KCl500 mM MgCl15 mM
4×dNTP混合物 3 5 各200μmol/L MgCl2 4 3 1.5mmol/L 有义引物 5 2.6 0.25μmol/L 反义引物 6 2.6 0.25μmol/L 模板 7 2 0.1μg
TaqDNA聚合酶 8 0.4 1unit
2. 用微量可调加样器和一次性Tip向每一管中加50μl矿物油。每加一管换一次Tip。
3. 振荡每只管,然后短暂离心。
4. 将管放到预热的热循环中,按下列程序开始循环: 预变性 94℃ 4分钟 1次
变性 94℃ 1分钟 退火 37-65℃ 1分钟 延伸 72℃ 1分钟 循环30次
终延伸 72℃ 7分钟 1次 保存 4℃ 讨论
1.假阴性,不出现扩增条带
PCR反应的关键环节有①模板核酸的制备,②引物的质量与特异性,③酶的质量,④PCR循环条件。寻找原因亦应针对上述环节进行分析研究。 模板:①模板中含有Taq酶抑制剂,②在提取制备模板时丢失过多,或吸入酚。③模板核酸变性不彻底。在酶和引物质量好时,不出现扩增带,有可能是模板核酸提取过程出了毛病,可使用阳性对照的DNA模板配合检查模板质量。 酶失活:需更换新酶,或新旧两种酶同时使用,以分析是否因酶的活性丧失或不够而导致假阴性。
引物:引物质量、引物的浓度、两条引物的浓度是否对称,是PCR失败或扩增条带不理想、容易弥散的常见原因。有些批号的引物合成质量有问题,两条引物一条浓度高,一条浓度低,造成低效率的不对称扩增,对策为:①选定一个好的引物合成单位。②引物的浓度不仅要看OD值,更要注重引物原液做琼脂糖凝胶电泳,一定要有引物条带出现,而且两引物带的亮度应大体一致,如一条引物有条带,一条引物无条带,此时做PCR有可能失败,应和引物合成单位协商解决。如一条引物亮度高,一条亮度低,在稀释引物时要平衡其浓度。③引物应高浓度小量分装保存,防止多次冻融或长期放冰箱冷藏,导致引物变质降解失效。④引物设计不合理,如引物长度不够,引物之间形成二聚体等。
Mg2+浓度:Mg2+离子浓度对PCR扩增效率影响很大,浓度过高可降低PCR扩增的特异性,浓度过低则影响PCR扩增产量甚至使PCR扩增失败而不出扩增条带。
反应体积的改变:通常进行PCR扩增采用的体积为20ul、30ul、50ul、或100ul,应用多大体积进行PCR扩增,是根据科研和临床检测不同目的而设定,在做小体积如20ul 后,再做大体积时,一定要模索条件,否则容易失败。
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