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核酸抽提經(jīng)驗(yàn)及原理
閱讀:92 發(fā)布時(shí)間:2016-2-191、核酸抽提原理
簡(jiǎn)單地講,核酸抽提包含樣品的裂解和純化兩大步驟。裂解是使樣品中的核酸游離在裂解體系中的過程,純化則是使核酸與裂解體系中的其它成分,如蛋白質(zhì)、鹽及其它雜質(zhì)*分離的過程。 經(jīng)典的裂解液幾乎都含有去污劑 (如 SDS、Triton X-100、NP-40、Tween 20 等) 和鹽 (如Tris、EDTA、NaCl 等)。鹽的作用,除了提供一個(gè)合適的裂解環(huán)境 (如 Tris),還包括抑制樣品中的核酸酶在裂解過程中對(duì)核酸的破壞(如 EDTA)、維持核酸結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定 (如 NaCl)等。去污劑則是通過使蛋白質(zhì)變性,破壞膜結(jié)構(gòu)及解開與核酸相連接的蛋白質(zhì),從而實(shí)現(xiàn)核酸游離在裂解體系中。裂解體系中還可能加入蛋白酶;利用蛋白酶將蛋白質(zhì)消化成小的片段,促進(jìn)核酸與蛋白質(zhì)的分開,同時(shí),也便于后面的純化操作以及獲得更純的核酸。也有直接使用高濃度的蛋白質(zhì)變性劑 (如GIT、GuHCl 等) 裂解的,該方法已經(jīng)成為了 RNA 抽提的主流,卻不是基因組 DNA 抽提的主流。 zui常用的純化方法,一是PC 抽提 + 醇沉淀,二是介質(zhì)純化。*種方法是利用 PC對(duì)裂解體系進(jìn)行反復(fù)抽提以去除蛋白質(zhì),實(shí)現(xiàn)核酸與蛋白質(zhì)的分離;再用醇將核酸沉淀下來,實(shí)現(xiàn)核酸與鹽的分離。第二種方法則是利用某些固項(xiàng)介質(zhì),在某些特定的條件下,選擇性地吸附核酸,而不吸附蛋白質(zhì)及鹽的特點(diǎn),實(shí)現(xiàn)核酸與蛋白質(zhì)及鹽的分離。高鹽沉淀去除蛋白質(zhì)是*種純化方法的一個(gè)變體,省略了 PC操作的麻煩。當(dāng)然,也有不純化的抽提方法,但是用途多局限于簡(jiǎn)單的 PCR。其它雜質(zhì) – 如多糖、多酚等 -的去除,基本上都是在這兩種方法的基礎(chǔ)上,通過增加一些特別的試劑,或者增加一些額外的步驟來實(shí)現(xiàn)的。
2、了解你的實(shí)驗(yàn)樣品
如果你研究某個(gè)實(shí)驗(yàn)樣品,并且要抽提它的核酸,以下的信息一定要先行收集:該樣品的核酸含量、酶含量、特殊雜質(zhì)含量。如果你對(duì)樣品的特點(diǎn)一無所知,當(dāng)樣品稍微有一點(diǎn)復(fù)雜時(shí),抽提核酸的實(shí)驗(yàn)就會(huì)碰到許多問題。以血液為例,如果你不知道鳥的血液中有核細(xì)胞的含量是人血的千倍左右,而使用人血一樣的起始量去抽提鳥血的基因組 DNA,怎么可能成功?失敗了又怎么知道原因所在?同時(shí),只有對(duì)實(shí)驗(yàn)樣品有所了解,才能正確選擇裂解方法。 絕大部分情況下,使用新鮮樣品可以獲得的結(jié)果。對(duì)一些雜質(zhì)含量高的樣品,如果使用新鮮樣品抽提基因組 DNA 是碰到雜質(zhì)殘留過大的問題,可以試一下 -20C保存一天后再抽提的對(duì)策,可能會(huì)有意想不到的效果。樣品如果因?yàn)槟承┰虮仨毾刃斜4妫惨群?jiǎn)化一下樣品:血液只保存有核細(xì)胞;將樣品分割后保存,避免反復(fù)凍融。如果實(shí)驗(yàn)室不具備合適的保存條件,將樣品先裂解后再保存,是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。
3、裂解方法的評(píng)價(jià)
含蛋白酶的裂解方法,可以認(rèn)為是抽提基因組 DNA 的。裂解包括膜蛋白的游離和與基因組 DNA相連接的蛋白質(zhì)的游離。蛋白酶的作用是使蛋白質(zhì)變小,故而對(duì)蛋白質(zhì)的游離有巨大的促進(jìn)作用;同時(shí),巨大的基因組 DNA是很容易"纏"住大分子的東西的,蛋白質(zhì)被蛋白酶消化變小后,則不容易被基因組 DNA"纏"住,有利于蛋白質(zhì)在純化操作中的去除,使zui終獲得的基因組 DNA 的純度更高。另外一個(gè)思路是,如果基因組 DNA 與蛋白質(zhì)"纏"在一起,在純化的過程中有兩種可能:如果基因組 DNA 的特性占優(yōu)勢(shì),則純化時(shí)以 DNA的形式被保留下來,導(dǎo)致蛋白質(zhì)的殘留;如果蛋白質(zhì)的特性占優(yōu)勢(shì),則純化時(shí)以蛋白質(zhì)的形式被去除,導(dǎo)致 DNA 的損失。有些樣品,如肌肉,即使是RNA 抽提,也強(qiáng)烈建議使用含蛋白酶的裂解液 (或者在操作中的某個(gè)時(shí)候使用蛋白酶消化蛋白質(zhì)),原因在于這些樣品中的蛋白質(zhì),是非常難以去除的。該方法是獲得zui大得率和zui高純度的基礎(chǔ)。 不使用蛋白酶的去污劑裂解方法,仍然在細(xì)胞基因組 DNA抽提方面有優(yōu)勢(shì),尤其是當(dāng)?shù)寐屎图兌纫蟛皇莦ui高,而經(jīng)濟(jì)性及操作簡(jiǎn)單很重要時(shí)??刂坪昧呀庖?樣品的比例是該方法成功的關(guān)鍵。該方法結(jié)合高鹽沉淀,可以實(shí)現(xiàn)zui簡(jiǎn)單的操作,但純度及得率的穩(wěn)定性可能會(huì)比用 PC 抽提的差一些。 高濃度蛋白質(zhì)變性劑 (如 GIT、GuHCl 等)的裂解方法,是抽提 RNA 的。總 RNA 的抽提,zui重要的是快速裂解細(xì)胞膜,至于與基因組 DNA 相連接的蛋白質(zhì)的裂解以及基因組與蛋白質(zhì)"纏"住的問題,因?yàn)槎疾粫?huì)對(duì)以后的純化產(chǎn)生大的影響,可以不考慮。高濃度蛋白質(zhì)變性劑能快速破壞細(xì)胞膜,進(jìn)而迅速抑制住細(xì)胞內(nèi)的 RNA酶,從而確保了 RNA 的完整性。除了極少量不適用該方法的樣品 – 主要是植物,其它絕大部分樣品的 RNA的抽提,都可以以高濃度的蛋白質(zhì)變性劑為基礎(chǔ)的。該方法也可用于基因組 DNA 抽提,非常快速簡(jiǎn)單,但純度不是很高。 含 CTAB的裂解液,幾乎成為富含多糖的樣品,如細(xì)菌、植物的基因組 DNA 抽提的裂解方法。該方法成功與否與兩個(gè)因素有關(guān):一是 CTAB的質(zhì)量,二是洗滌的*程度。CTAB 的質(zhì)量對(duì)裂解效率有很大的影響,而且,似乎還說不清楚原因,因?yàn)榧词故峭还镜募兌纫粯拥腃TAB,批號(hào)不同,效果就可能差別很大。洗滌去除 CTAB 要比其它的鹽難一些,同時(shí), CTAB的少量殘留也會(huì)對(duì)酶活性有巨大影響,所以洗滌是否*也是該方法成功與否的關(guān)鍵。裂解時(shí)的溫度,多使用65C;但如果發(fā)現(xiàn)降解嚴(yán)重或者得率太低,可以試一下 37C – 45C 這個(gè)相對(duì)低溫的區(qū)域。 SDS堿裂解法是質(zhì)粒抽提的裂解方法,具有快速、得率高、幾乎無基因組 DNA污染的特點(diǎn)。控制好裂解液/菌體的比例和操作的溫和是該方法成功的關(guān)鍵。蛋白質(zhì)的沉淀效率在 4C 會(huì)更好一些,所以,加入溶液 III 后在 4C靜置一段時(shí)間以及采用 4C 離心去蛋白質(zhì),都可以提高質(zhì)量。該方法不一定要使用 PC 純化,但結(jié)合 PC 純化,可以獲得純度很高的質(zhì)粒。RNA的去除可以靠在溶液 I 中加入 RNase A (100ug/ml) 或者在zui后的溶解液中加入 RNase A (25 ug/ml)來實(shí)現(xiàn)??偟母杏X是,在溶液 I 中使用 RNase A,RNA 的殘留少一些。不過,經(jīng)典沉淀幾乎沒有辦法*去除 RNA 殘留。另外,對(duì)大質(zhì)粒(50 kb 以上),該方法可能會(huì)有問題。 PCR模板的簡(jiǎn)易裂解方法,也是使用面很廣的一類方法。該方法的特點(diǎn)是無須純化,樣品被裂解后即可直接取裂解液用于PCR,非常快速。也正因?yàn)椴患兓?,假陰?(即沒有擴(kuò)增出來的陽性)比例也比較高。該方法zui簡(jiǎn)單的裂解液就是水,復(fù)雜一點(diǎn)的就會(huì)含有一些不會(huì)抑制后續(xù)的 PCR 反應(yīng),而且能提高裂解效率,甚至還可能部分消除樣品內(nèi)抑制PCR 反應(yīng)雜質(zhì)的東西,如 Triton X-100、甲酰胺等。再?gòu)?fù)雜一點(diǎn)的就會(huì)含有諸如 Chelex 100之類的能吸附部分雜質(zhì)的介質(zhì)。操作也非常簡(jiǎn)單,多使用溫度的變化來實(shí)現(xiàn)樣品的裂解,如煮沸、或者高溫-低溫的多次循環(huán)等。該方法從一大堆樣品中找出陽性樣品,但卻不適合用于判斷某一個(gè)樣品是陽性還是陰性。降低樣品使用量可以提高陽性率,因?yàn)闃悠妨康慕档?,同時(shí)意味著 PCR 的抑制物量的降低。 選擇了合適的裂解液,下一步就是要控制好樣品與裂解液的比例。這個(gè)問題非常重要,但卻沒有獲得足夠的重視。嚴(yán)肅的參考資料,都應(yīng)該會(huì)提供一個(gè)簡(jiǎn)單的比例,如1ml 裂解液可以用于 T mg 組織或者 C個(gè)細(xì)胞;我的建議是,你的樣品量要小于資料所提供的。起始樣品用多大,并沒有具體的說法。如果不是樣品量有限,則以能抽提出滿足數(shù)次成功實(shí)驗(yàn)所需的核酸量,作為決定樣品起始量的基礎(chǔ),會(huì)比較合理的。不要因?yàn)?1ml 裂解液可以抽提 100mg 樣品,就一定使用 100mg樣品。裂解液的用量,表面上與抽提的結(jié)果 (純度及得率)沒有關(guān)系,然而,在實(shí)際操作中,對(duì)結(jié)果是有比較大的影響的。裂解液的用量原則是:確保能*裂解樣品,同時(shí)使裂解體系中核酸的濃度適中。濃度過低,將導(dǎo)致沉淀效率低,影響得率;濃度過高,去除雜質(zhì)的過程復(fù)雜且不*,導(dǎo)致純度下降。另外,裂解液的用量是以樣品中蛋白質(zhì)的含量為基準(zhǔn)的,而不是以核酸含量為基準(zhǔn),這一點(diǎn)務(wù)必牢記。
4、純化方法
評(píng)價(jià) PC 抽提/醇沉淀方法,是一個(gè)過時(shí)的方法。穩(wěn)定、可靠、經(jīng)濟(jì)、方便。PC抽提可以*去除蛋白質(zhì),醇沉淀可以去除鹽,對(duì)于一般的干凈的樣品 (雜質(zhì)為蛋白質(zhì)),該方法*可以獲得高質(zhì)量的核酸。雖然每次 PC抽提都會(huì)損失一部分核酸(因?yàn)椴豢赡軐⑺嗳恳迫?,以及低濃度核酸的醇沉淀效率低,但這些問題都可以靠操作的調(diào)整而得以解決或者減少影響。該方法的zui大的問題是不適合大規(guī)模抽提。 PC抽提是去除蛋白質(zhì)的一個(gè)非常有效的手段。苯酚能使蛋白質(zhì)變性,變性后的蛋白質(zhì)從水相中被析出,處于苯酚中或者苯酚/水相之間。PC抽提的關(guān)鍵是,一要混勻*,二要用量足夠。*混勻,才能確保苯酚與蛋白質(zhì)的充分接觸,使蛋白質(zhì)*變性。許多人總是擔(dān)心混勻的劇烈程度是否會(huì)對(duì)核酸,尤其是基因組 DNA 造成破壞,實(shí)際上大可不必如此小心。劇烈的混勻操作,是會(huì)部分打斷大分子的基因組 DNA,但該破壞作用不會(huì)強(qiáng)烈到 DNA變成 10kb 以內(nèi)的小片段。手劇烈晃動(dòng)混勻后,基因組 DNA 的片段,大部分會(huì)大于 20kb,這個(gè)大小,除了一些特別的要求外,對(duì) PCR和酶切,都是*適用的。如果要求的片段非常大,如構(gòu)建文庫(kù)用,則不能使用劇烈的混勻方法,而只能來回溫和顛倒混勻 –此時(shí)的關(guān)鍵是:裂解液的比例要足夠大,使體系不要太粘稠。用量要足夠,是因?yàn)楸椒尤コ鞍踪|(zhì)是有一定的飽和度的。超過了該飽和度,裂解體系中的蛋白質(zhì)不會(huì)被一次去除,必須靠多次抽提,方可*去除。另外,體系太粘稠的壞處是,蛋白質(zhì)難以*去除,以及基因組 DNA會(huì)斷裂得更厲害,所以要注意裂解液與樣品的比例。4C 離心操作有利于更*去除蛋白質(zhì)。PC 抽提的另外一個(gè)用途是,利用酸性酚可以部分去除 DNA的特點(diǎn),在 RNA 抽提時(shí)獲得 DNA 殘留極少的 RNA。不過有一點(diǎn)要提醒的是,有些植物樣品,在去除某些雜質(zhì)之前,是不能使用 PC抽提的,否則核酸必定降解。 高鹽沉淀蛋白質(zhì)/醇沉淀方法,同樣也是一個(gè)非常不錯(cuò)的方法。與 PC抽提方法相比,除了純度的穩(wěn)定性可能要低一點(diǎn)外,該方法幾乎克服了 PC抽提的所有缺點(diǎn)。更快、更輕松去除蛋白質(zhì)所伴隨的好處是,可以用于大規(guī)模抽提,不足是純度 (蛋白質(zhì)殘留) 不夠穩(wěn)定。蛋白質(zhì)的沉淀效率在 4C會(huì)更好一些。 介質(zhì)純化方法,是一個(gè)越來越受到重視的方法。其zui大特點(diǎn)是非常適合大規(guī)模核酸抽提,并且因?yàn)槭苋藶椴僮饕蛩赜绊懶?,純度的穩(wěn)定性很高 (雖然純度不一定比PC純化方法更高)。其致命弱點(diǎn)是樣品過量。介質(zhì)可以分為兩大類,一類是柱式的,即介質(zhì)被預(yù)先裝填在下面是通的柱子里;另外一類則是顆粒狀(如Glassmilk、磁性小珠等)。顆粒狀的介質(zhì)的純化操作與經(jīng)典的醇沉淀差別不大,都是通過數(shù)次的加液-倒液過程,干燥后,溶解即可獲得純化好的核酸。柱式純化的操作雖然也是有加液-倒液過程,但因?yàn)榧尤氲囊后w通過離心后會(huì)進(jìn)入另外一個(gè)離心管中,與含有核酸的柱子*是分開的,所以洗滌更*,操作更省力 (不用操心將核酸倒掉了,或者液體的殘留)。不過,介質(zhì)純化方法的成本是zui高的。
5、醇的沉淀
醇的沉淀,目的是使核酸從裂解體系中沉淀下來,從而實(shí)現(xiàn)核酸與其它雜質(zhì) – 主要是鹽 –的分離。實(shí)際操作中,許多雜質(zhì)也會(huì)與核酸一起被醇沉淀下來,尤其是當(dāng)其它雜質(zhì)的濃度也比較高的時(shí)候。醇的沉淀并不是非常特異性的,任何有機(jī)大分子及一些鹽,當(dāng)濃度達(dá)到一定水平后,都可能同步被沉淀下來。 就核酸而言,標(biāo)準(zhǔn)的醇沉淀要求有一定的鹽及某一比例的醇用量,但這決不是說這些鹽是*的或者醇的比例是不可更改的。實(shí)際操作中不難發(fā)現(xiàn),當(dāng)裂解體系中核酸的濃度達(dá)到一定水平后,即使體系中不含教科書中建議的鹽,單獨(dú)使用醇也可以使核酸沉淀下來;或者含有鹽,使用低比例的醇也可以使核酸沉淀下來(當(dāng)然,得率可能會(huì)降低)。知道這一點(diǎn)的意義在于:不要迷信標(biāo)準(zhǔn)方法的*性;相反,當(dāng)使用標(biāo)準(zhǔn)方法碰到問題 – 主要是純度問題 –時(shí),*可以通過調(diào)整沉淀?xiàng)l件來改善。zui有參考價(jià)值的是 TRIzol提供的一個(gè)沉淀方案:一半異丙醇加一半高鹽溶液替代純粹的異丙醇,可以大大降低多糖殘留。另外一個(gè)問題就是,要堅(jiān)信核酸的醇沉淀過程同樣也是其它雜質(zhì)的沉淀過程;調(diào)整醇沉淀的條件,雖然會(huì)降低核酸的得率,但因?yàn)榭梢源蟠筇岣呒兌取?如果核酸抽提的起始樣品是比較"臟"的,原則上不要使用低溫沉淀。低溫沉淀能提高沉淀效率:當(dāng)核酸濃度很低時(shí),效果明顯;當(dāng)核酸濃度比較高時(shí),效果不明顯,但卻會(huì)導(dǎo)致雜質(zhì)的大大增加。 醇沉淀使用異丙醇還是乙醇,我沒有發(fā)現(xiàn)這二者對(duì)質(zhì)量有大的影響,雖然許多人"發(fā)現(xiàn)"乙醇沉淀的核酸純度更高。異丙醇沉淀的核酸比較緊湊,帖壁緊,顏色不是很白;乙醇沉淀的核酸比較蓬松,容易從壁上移動(dòng),顏色比較白。這是現(xiàn)象,提示結(jié)論:異丙醇沉淀的核酸不容易丟掉,但比較難洗滌。結(jié)合丟失和洗滌兩個(gè)方面綜合考慮,則建議:少量核酸用異丙醇沉淀 (量少,洗滌不是問題,不丟失為先),大量核酸用乙醇沉淀(量大,丟失不是問題,洗滌方便為先)。至于異丙醇沉淀更容易沉淀下鹽的說法,我沒有碰到過(我?guī)缀醪皇褂玫蜏爻恋?,難道低溫沉淀比較容易出現(xiàn)鹽沉淀?);我更覺得出現(xiàn)該現(xiàn)象的原因就在洗滌的不*。 當(dāng)然,也不要忘記異丙醇沉淀的zui大優(yōu)點(diǎn)是體積小,可以使絕大部分的小量抽提操作在 1.5ml離心管內(nèi)完成。但由于其沉淀物很緊湊,洗滌時(shí)其中心部分不容易被洗滌到,所以,洗滌異丙醇沉淀的核酸的關(guān)鍵是:一定要使沉淀懸浮起來,一定要放置一段時(shí)間使沉淀zui終變成蓬松的白色。如果再洗滌一次,質(zhì)量決不會(huì)有問題的。 PEG、LiCl、CTAB 都可以用于核酸沉淀。雖然它們遠(yuǎn)沒有醇沉淀的高使用頻率,但卻各有特點(diǎn)。LiCl 可以沉淀 RNA 以去除 DNA,CTAB 可以從含多糖的裂解體系中將核酸沉淀下來。PEG 是沉淀病毒顆粒的方便手段。
6、洗滌
洗滌首先一定要將沉淀懸浮起來;第二就是要有一定的時(shí)間,尤其是當(dāng)核酸沉淀比較大時(shí)(使核酸沉淀zui終蓬松);第三是少量多次;第四則是去上清要*。教科書中的操作基本上都是"倒掉上清后倒置在吸水紙上片刻",這一描述本身沒有問題,且十分方便,但因?yàn)樗麃碜試?guó)外,自然就有了"水土不服"的問題。如果離心管是經(jīng)過硅化的,因?yàn)橐后w幾乎不掛壁,所以上清可以去除得非常*;好的管子,即使沒有經(jīng)過硅化,殘留量也非常少,也沒有什么問題;差的管子,液體的掛壁非??捎^,其殘留量多到會(huì)影響后續(xù)的實(shí)驗(yàn)。*不受管子質(zhì)量影響的操作,就是倒掉液體后再短暫離心,將殘液用移液器吸出。一定要牢記的是,殘液中都含有上一步操作中的雜質(zhì),其殘留量與混勻程度、核酸沉淀的大小都有關(guān)。揮發(fā)時(shí)去掉的是乙醇,雜質(zhì)是不會(huì)被揮發(fā)去除的。 另外,核酸沉淀的大小及裂解液的裂解能力也決定了洗滌的強(qiáng)度。沉淀越大,裂解液的裂解能力越強(qiáng),洗滌越要*:放置時(shí)間相對(duì)要長(zhǎng)一點(diǎn),洗滌次數(shù)也要考慮增加。zui關(guān)鍵的,洗滌一定要用室溫的 75% 乙醇。
7、核酸的溶解和保存
純化后的核酸,zui后多使用水或者低濃度緩沖液溶解;其中 RNA 以水為主,DNA 則多以弱堿性的 Tris 或者 TE 溶解。經(jīng)典的 DNA溶解方法多提倡使用 TE 溶解,認(rèn)為 EDTA 可以減少 DNA 被可能殘留下來的 DNase 降解的風(fēng)險(xiǎn);如果操作過程控制得當(dāng),DNase的殘留幾乎是可以忽略的,*可以直接使用 Tris 或者水 (pH 接近 7) 溶解 DNA。 基本上,核酸在保存中的穩(wěn)定性,與溫度成反比,與濃度成正比。雖然也有部分實(shí)驗(yàn)人員發(fā)現(xiàn),-20C 保存的 DNA 比 -70C 保存的穩(wěn)定,我卻寧可認(rèn)為這是個(gè)例。 如果溫度合適,保存中核酸發(fā)生降解或者消失,首要原因是酶殘留導(dǎo)致的酶解,第二個(gè)原因則是保存核酸溶液的 pH 值不合適
導(dǎo)致的水解 (RNA在弱酸性更穩(wěn)定,而 DNA 在弱堿性更合適)。還有一個(gè)不為人重視的,就是 EP管對(duì)核酸的影響。首先一定要堅(jiān)信一點(diǎn),那就是核酸一定會(huì)與裝它的容器的接觸面發(fā)生反應(yīng),達(dá)到某種均衡。EP管的材質(zhì),首先可能吸附核酸,其次還可以誘導(dǎo)核酸的結(jié)構(gòu)發(fā)生某些變化,如變性。在核酸的濃度比較高時(shí),這個(gè)現(xiàn)象可能觀察不到;當(dāng)核酸濃度很低時(shí),則比較明顯了。在低濃度的核酸中加入 Geletin,Glycogen,BSA 可以穩(wěn)定核酸,雖然已經(jīng)為實(shí)驗(yàn)所證明,但許多實(shí)驗(yàn)人員并沒有將該建議當(dāng)回事。 現(xiàn)在 EP 管的材料遠(yuǎn)多于過去。這些新出現(xiàn)的材料,在強(qiáng)度、透明度等物理特征方面可能比原來的純 PP材質(zhì)要好許多,但其化學(xué)特征,尤其是對(duì)核酸穩(wěn)定性的可能影響,遠(yuǎn)沒有研究透徹。正如現(xiàn)在的質(zhì)粒可以改造得越來越適用某些要求一樣,其負(fù)面產(chǎn)物可能是,抽提的質(zhì)粒電泳的構(gòu)型越來越多:除了原來的三種帶型外,還可能出現(xiàn) denatured cc 、multimeric forms of cc 等等帶型。
8、核酸質(zhì)量的檢測(cè)問題
將抽提好的核酸直接用于后續(xù)的實(shí)驗(yàn),是*可靠的檢測(cè)方法;除此之外的檢測(cè)方法,都是相對(duì)的,而且并不十分可信。目前用于正式實(shí)驗(yàn)前檢測(cè)核酸質(zhì)量的方法,一是電泳,二是紫外分光光度儀。電泳檢測(cè)的主要是核酸的完整性和大小,只要核酸不是太小或者太大(超出電泳分離范圍),該方法還是非常可信的;電泳還可以用于估計(jì)核酸的濃度,但其準(zhǔn)確度與經(jīng)驗(yàn)有關(guān);另外,電泳也可能提供某些雜質(zhì)污染的信息,但是同樣與經(jīng)驗(yàn)有關(guān)。紫外分光光度儀檢測(cè)的是純度和核酸含量,然而,由于紫外分光光度儀不能確保非常準(zhǔn)確,而該儀器的靈敏度又非常高,所以,提供的結(jié)果并不十分可信。一般講,同時(shí)進(jìn)行紫外和電泳檢測(cè),綜合二者的結(jié)果,可以做出一個(gè)更合理的判斷。但由于這兩個(gè)方法都有缺陷,所以,即使出現(xiàn)壞的結(jié)果能用于后續(xù)實(shí)驗(yàn)而好的結(jié)果卻不能用于后續(xù)實(shí)驗(yàn),也不用大驚小怪。 關(guān)于紫外分光光度儀的檢測(cè)。首先,不要使用不能選擇波長(zhǎng)的儀器;使用那些已經(jīng)固定了波長(zhǎng)的儀器,大概可以算是你夢(mèng)魘的開始。(沒有信息是可怕的,更可怕的是將錯(cuò)誤的信息當(dāng)真。)其次,一定要經(jīng)常調(diào)較儀器;調(diào)較可以使用非常純的自備核酸,也可以使用苯酚 (后者是我目前每次都使用的方法,非常簡(jiǎn)單;具體道理可以見我以前的帖。)zui后,要記住讀數(shù) A230 : A260 : A280 = 1 : 2 (DNA 為 1.8) : 1為理論上的數(shù)據(jù),實(shí)際測(cè)定時(shí)會(huì)有一些差別;但如果差別太大,就有問題了。有兩個(gè)值得商榷的觀點(diǎn):如果 A260/A230 > 2就是純的,如果 A260/A280 > 2.3 就是核酸降解。A260/A230 如果比 2.0 大許多,一定是有雜質(zhì)殘留的(具體是什么雜質(zhì)我不知道)。如果核酸抽提好后立即就測(cè)定,A260/A280 > 2.3 決不提示核酸降解,原因是:那些能導(dǎo)致A260/A280 > 2.3 的核酸片段非常小,常規(guī)的沉淀是不可能將它們沉淀下來的;更可能的原因是:你儀器提供的 A260/A280實(shí)際是 A262/A282 甚至 A264/A284 的值。純的核酸的吸光值,在 A230 是谷底,在 A260 是峰頂,在 A280則正好是半山坡。根據(jù)曲線在底和頂?shù)男甭蕑ui小,在半山坡的斜率zui大的特點(diǎn),不難得出如下結(jié)論:A230 和 A260的讀數(shù)受儀器準(zhǔn)確性的影響比較小,而 A280 受儀器準(zhǔn)確性的影響比較大。 建議先電泳檢測(cè),再用紫外分光光度儀檢測(cè)。電泳后,可以看到哪些樣品根本就不能用 (如降解太厲害),以及核酸的大致濃度,這樣就為紫外分光光度儀的檢測(cè)提供了一個(gè)參考 (降解的不必要測(cè)了,要測(cè)的該取多少量等)。
9、問題解答
A 抽提過程中的現(xiàn)象及可能的原因 I:核酸不溶解或者難溶解 – 蛋白質(zhì)殘留 (雖然目前更多的資料強(qiáng)調(diào)的是過分干燥所致。)。75%乙醇洗滌后,如果是空氣干燥,幾乎不可能過分干燥的,尤其是在南方潮濕的地方。佐證實(shí)驗(yàn):撕取少量 Merck 的絲狀CT DNA到一個(gè)離心管中,加入無水乙醇;10 分鐘后*去除乙醇;待乙醇*揮發(fā)后,加入 TE,10 分鐘后溶液就非常均勻而粘稠了。 II:使用異丙醇沉淀核酸,沉淀為白色 – 多糖殘留。 III:核酸溶解后為乳白色 – 多糖殘留。 IV:75% 乙醇洗滌異丙醇沉淀的核酸時(shí),沉淀變大了 – 見 10-III。
B 紫外檢測(cè) I:A260/A280 比值低 – 蛋白質(zhì)殘留。但如果操作過程中使用了苯酚,則更可能是苯酚殘留。 II:A260 值提示的含量與電泳檢測(cè)時(shí)提示的含量有可見的誤差 – 苯酚殘留。
C 電泳中的現(xiàn)象及可能的原因 I:加樣孔有熒光 – 首先一定有 DNA 的滯留;其次多含蛋白質(zhì)殘留;如果是比較特殊的樣品,其雜質(zhì)也可能導(dǎo)致熒光。蛋白質(zhì)幾乎不會(huì)被 EB染色,能出現(xiàn)熒光,則一定含有核酸。非常巨大的基因組DNA (>50kb),如果使用普通的瓊脂糖電泳,往往不能電泳出孔,單獨(dú)就可能滯留在加樣孔中產(chǎn)生熒光。更多的時(shí)候,是比較大的 DNA與殘留的蛋白質(zhì)結(jié)合后,電泳不能出孔而在孔中產(chǎn)生熒光。酶反應(yīng)產(chǎn)物,如果沒有經(jīng)過純化去除酶,也非常容易在孔中出現(xiàn)熒光,其原因是酶與核酸幾乎都有比較強(qiáng)的結(jié)合能力 (基因組 DNA 的PCR產(chǎn)物電泳往往在孔中都有熒光,而且熒光強(qiáng)度與體系的特異性成反比。)。如果是植物樣品,還可能由其它雜質(zhì)殘留引起。我的經(jīng)驗(yàn)是:蛋白殘留的熒光有點(diǎn)發(fā)悶,其它雜質(zhì)殘留亮得很刺眼,且薄得銳利。 II:總 RNA 非變性電泳顯示過多的條帶 – 根本就不是問題。 III:總 RNA 非變性電泳顯示 28S 不如 18S 亮,但條帶清晰無彌散 – 多提示 28S 沒有被 EB 飽和。RNA 殘留多時(shí),基因組 DNA 的電泳也會(huì)有相似現(xiàn)象。簡(jiǎn)單的補(bǔ)染可以解決此問題。再次電泳時(shí),或者降低上樣量,或者增加膠中 EB 的量。
D 降解的現(xiàn)象、原因及對(duì)策 降解的現(xiàn)象,如果拋開問題電泳所致,可以簡(jiǎn)單總結(jié)如下:主帶不再突出,向小片段方向發(fā)生彌散,亮度比較均衡地衰減。如果同時(shí)還伴隨下列的一個(gè)或者多個(gè)現(xiàn)象,則需要更進(jìn)一步的檢測(cè):加樣孔非常的亮、彌散發(fā)生在主條帶位置的上下兩個(gè)方向、從加樣孔即開始發(fā)生彌散。 以現(xiàn)在的裂解液的裂解能力而言,降解的發(fā)生主要是在*勻漿之前,只有極少量由不干凈的溶解液導(dǎo)致。以總 RNA 抽提為例,本站就有帖總結(jié)為:總RNA 的質(zhì)量由高到低依次為懸浮細(xì)胞、貼壁細(xì)胞、組織(此處的質(zhì)量不僅指純度,也指完整性才對(duì))。*裂解懸浮細(xì)胞的時(shí)間zui短,*裂解組織的時(shí)間zui長(zhǎng),這就是降解多發(fā)生在*勻漿之前的一個(gè)佐證。再看一看新鮮樣品和冷凍保存樣品,非常嚴(yán)格的冷凍保存和勻漿操作的確可以確保冷凍樣品的核酸的質(zhì)量;但是,有許多實(shí)驗(yàn)室并不具備嚴(yán)格的保存手段,實(shí)驗(yàn)人員的操作也并非,其結(jié)果就是核酸的降解。RNA 抽提受的影響因素太多,就以基因組 DNA 的抽提為例看一看吧。假定消化使用的是含蛋白酶 K的溶液,無論你使用的是新鮮樣品還是冷凍保存樣品,如果混勻*,可以預(yù)期的降解為:細(xì)胞 – 不應(yīng)該降解,碾碎的組織 – 不應(yīng)該降解,大塊組織(包括鼠尾) –部分降解。如果電泳發(fā)現(xiàn)新鮮的細(xì)胞和碾碎的新鮮組織發(fā)生了降解現(xiàn)象,該現(xiàn)象是假象;如果電泳發(fā)現(xiàn)冷凍的細(xì)胞和碾碎的冷凍組織發(fā)生了降解現(xiàn)象,該現(xiàn)象不是假象,就是樣品在保存中已經(jīng)降解了。說得更一點(diǎn),即使蛋白酶 K 失活了,消化試劑的裂解能力也足以保證細(xì)胞的基因組 DNA在抽提過程中間不被降解。 減少或者杜絕核酸降解,一定要將重點(diǎn)放在樣品被*勻漿之前。樣品的保存在前面已經(jīng)說過了,不重復(fù)。其次就是要縮短樣品從脫離原來的生存環(huán)境或者低溫到被*勻漿之間的時(shí)間。
E 后續(xù)酶反應(yīng)失敗 資料書中連篇累牘的原因我就不說了,因?yàn)槎紝?duì)。我相信因?yàn)榇蠹沂紫认嘈诺木褪撬鼈儯耘龅絾栴}首先一定會(huì)從那些方面著手。如果三次實(shí)驗(yàn)后,問題還沒有解決,那么 90%的可能在于洗滌方式的不嚴(yán)格導(dǎo)致的小分子物的殘留。小分子物像刀,可以陸續(xù)"殺"死很多酶;大分子物如蛋白質(zhì),像繩子,只能"捆住"一個(gè)目的核酸或者酶。更嚴(yán)格的洗滌可以解決該問題。
F 蛋白質(zhì)是如何殘留的 PC 純化:a-取上清時(shí)取到中間層及下層;b- PC 用量不足;c-混勻不*;d-溶解于上清中的少量 PC 中含有的蛋白質(zhì)。 高鹽沉淀:a-取上清時(shí)取到了蛋白沉淀;b-裂解不*;c-裂解液用量不足,使裂解體系太粘稠;d-溶解度問題 (可以使用低溫沉淀加以改善)。 介質(zhì):a-裂解不*;b-裂解體系太粘稠。
G 小分子物質(zhì) (苯酚、鹽) 是如何殘留的 醇沉淀:洗滌不*。其原因與管子、操作手法等有關(guān)。 介質(zhì):顆粒狀介質(zhì)的原因與醇沉淀相同。柱式的幾乎都是柱子設(shè)計(jì)上的缺陷所致,極少數(shù)由操作者未嚴(yán)格按要求操作所致。
10、某些我使用的操作手法
實(shí)驗(yàn)做多了,的確希望能偷點(diǎn)懶;偷懶也有講究,否則就是偷雞不成失把米。下面就是一些在確保抽提成功前提下的通用操作方法;有些看起來很麻煩,但請(qǐng)想一想抽提失敗后的再次抽提,應(yīng)該是可以算偷懶的方法了: I:混勻操作 (1.5ml 離心管內(nèi)) – 如果液體體積在 100ul 以內(nèi),用指頭彈擊尖底混勻;在100-400ul 之間,用振蕩器混勻;大于400ul,用手晃動(dòng)混勻:晃動(dòng)時(shí)使離心管底永遠(yuǎn)處于斜上位置,頻率要快。 II:PC 抽提時(shí)上清的移取 – 離心管傾斜,根據(jù)上清的量選擇不超過 200ul 的移液器,在外面先壓下移液器,再將 tip 移入上清。Tip 要盡可能靠近液面,tip 的尖嘴接觸內(nèi)壁,緩緩松手吸取上清??啥啻我迫。珱Q不要使用 1ml 移液器。 III:核酸的洗滌 – 核酸沉淀后離心,將上清倒掉。如果核酸是來源于雜質(zhì)比較多的樣品 (如植物、動(dòng)物肝臟、細(xì)菌等),則在加入 75%乙醇之前,再將離心管短暫離心后,用移液器將殘留液體*吸出,否則,75% 的乙醇非常容易將殘留液體中的多糖等雜質(zhì)給沉淀下來。移取 75%乙醇使用一次性的塑料吸管,加入后將核酸*懸浮起來,置于室溫一段時(shí)間 (時(shí)間長(zhǎng)短取決于沉淀大小),期間多混勻幾次。如果去除 75%乙醇的操作是"離心后倒掉再短暫離心后吸出殘留液體",則洗滌 2 次;如果去除 75% 乙醇的操作是"離心后倒掉",則洗滌 3次,但zui后一次仍然采用"離心后倒掉再短暫離心后吸出殘留液體"。這樣洗滌的目的,是確保小分子物的殘留低于 10 萬分之一 (zui大殘留不高于10uM 級(jí))。
11、一些特別的問題
a:EP 管的問題 幾乎沒有人會(huì)認(rèn)為 EP 管的質(zhì)量會(huì)與核酸抽提的操作有關(guān),與某些現(xiàn)象 (如核酸在 -20C 保存一天后發(fā)生了降解) 有關(guān)系,但事實(shí)是,EP 管的質(zhì)量的確與核酸抽提的質(zhì)量以及核酸保存時(shí)的穩(wěn)定性有關(guān)。 硅化可以提供zui高質(zhì)量的 EP 管,使某些奇怪的現(xiàn)象消失或者大大減輕。zui糟糕的 EP 管對(duì)液體有較強(qiáng)的吸附力,在傾倒液體時(shí)殘留多,核酸在管中保存的過程中會(huì)發(fā)生變性。這樣的管子是很有市場(chǎng)的,因?yàn)楸阋耍欢驗(yàn)楸阋?,其材料總是不令人放心的?我個(gè)人認(rèn)為,只有硅化過的 EP 管,才可能按照標(biāo)準(zhǔn)操作獲得滿意的結(jié)果。否則,某些操作步驟必須調(diào)整,才可以獲得穩(wěn)定的質(zhì)量。
b:核酸抽提中的溫度問題 核酸抽提中的溫度問題,也是一個(gè)值得關(guān)注的問題。首先要明確的一點(diǎn)是,任何一個(gè)溫度條件,對(duì)某些方面有利,同時(shí)也一定會(huì)有不利的一面。如沉淀,低溫操作會(huì)提高得率,但也會(huì)增加雜質(zhì)的殘留。任何一步操作該用什么溫度為好,應(yīng)該是利弊權(quán)衡的結(jié)果?;旧希艘恍┨厥獾牟襟E,如消化等外,用室溫是的選擇。那些認(rèn)為"低溫操作可以防止或者減少降解"之類的理由,并沒有多少可操作性的。低溫的確可以減低酶的活性,但低溫同時(shí)也降低了這些酶被裂解液中的試劑滅活或者抑制的速度,此消彼長(zhǎng),沒有辦法給出結(jié)論的。就 RNA 抽提而言,*勻漿前在冰上操作可以降低 RNA 被降低的風(fēng)險(xiǎn),*勻漿后的溫度對(duì)RNA 的完整性影響已經(jīng)不會(huì)大的;如果發(fā)現(xiàn)影響很大,說明 RNase沒有被裂解液有效抑制,提示裂解液的用量不足。更沒有道理的是認(rèn)為低溫沉淀和低溫洗滌可以防止降解了。事實(shí)上,核酸一旦被沉淀下來,對(duì)酶的耐受力是很強(qiáng)的,這就是核酸保存在醇溶液中zui穩(wěn)定的理論基礎(chǔ)。如果說沉淀使用低溫還可以提高得率,洗滌使用低溫又是為什么?*的錯(cuò)誤而已。
c:如何閱讀操作手冊(cè) 拿到操作手冊(cè)后,要倒著閱讀:先閱讀問題解答,再看操作步驟下面的說明,再看操作步驟。問題解答是別人在使用過程中曾經(jīng)碰到過的問題集錦,操作步驟下面的說明是商家的警告。沒有一個(gè)商家會(huì)將他的操作步驟寫得非常復(fù)雜,因?yàn)檫@是滿足使用人員習(xí)慣的結(jié)果。一句話,PS 和 By the Way之類的話中含有真正的有用素材。
12、延伸的思考
a:標(biāo)準(zhǔn)化的概念 所謂的標(biāo)準(zhǔn)化,指的是一套程序,確保不同的人能獲得質(zhì)量接近的產(chǎn)物的程序。標(biāo)準(zhǔn)化并不是以獲得zui高質(zhì)量為目標(biāo),而是以穩(wěn)定為目標(biāo)。標(biāo)準(zhǔn)化的核心是質(zhì)控。 事實(shí)上,核酸抽提的每一步操作,都有一個(gè)核心;重要的是找到可觀察的指標(biāo)或者現(xiàn)象作為參考,從而確保實(shí)驗(yàn)的成功。如懸浮的核心是沒有塊狀物的存在,*消化的核心是沒有塊狀物的存在,PC 抽提的核心是混勻-兩相成為乳狀,取上清的核心是用小一點(diǎn)的移液器移取液體,吸取時(shí) Tip的尖頭盡可能接近液面,吸取速度要慢,并且要留下 1mm以上的液體不要再吸。去上清的核心是先倒空,再短暫離心將殘留液體離到管低,用移液器*移出。洗滌的核心是*懸浮沉淀,并且要放置一段時(shí)間(時(shí)間長(zhǎng)短與沉淀大小有關(guān)) 使沉淀內(nèi)部也能被洗滌到。按這樣的方法抽提的核酸,其質(zhì)量是非常穩(wěn)定的。 柱離心式實(shí)際上就是非常標(biāo)準(zhǔn)化的核酸沉淀與洗滌的操作。一般而言,如果嚴(yán)格按照操作步驟去做了,柱式操作出問題,系統(tǒng)性的與試劑盒有關(guān),偶然性的與操作有關(guān)。這一點(diǎn),應(yīng)該是可以理解的。 一個(gè)方法,其標(biāo)準(zhǔn)化程度越高,其穩(wěn)定性就越好。步驟越少,標(biāo)準(zhǔn)化就越容易。產(chǎn)品的開發(fā)也要以高標(biāo)準(zhǔn)化程度為目標(biāo)。
b:QC 的概念 QC(質(zhì)控) 概念遠(yuǎn)沒有 QT (質(zhì)檢) 概念深入人心。zui高境界的產(chǎn)品追求的是免檢,或者是Trouble-free。另外,現(xiàn)在的許多產(chǎn)品也是不允許 QT 的 (因?yàn)槭且淮涡缘?,因此就只能靠 QC 來保證質(zhì)量了。QC是將精力集中在過程中:原料、操作等。只要嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)去做,zui終的結(jié)果就有保證。事實(shí)上,很多實(shí)驗(yàn)人員是不做檢測(cè)而直接將抽提好的核酸用于后續(xù)實(shí)驗(yàn)的;他們之所以可以這么做,是因?yàn)樗麄冇幸鉄o意之中非常的注意 QC。也有不少人,尤其是新手,Pay no attention toQC,只知道zui后的 QT。一旦發(fā)現(xiàn)問題,就去逆推原因;但因?yàn)檫^程中所出現(xiàn)的現(xiàn)象根本就沒有注意,幾乎不可能準(zhǔn)確找出真正的原因的。如果 QC做得好,zui后的 QT 是否全部做/部分做/*不做,取決于時(shí)間、經(jīng)驗(yàn)、后續(xù)實(shí)驗(yàn)的成本等因素。
c:其它 核酸抽提的每一步操作,都是利弊權(quán)衡的結(jié)果。消化要*,時(shí)間就會(huì)長(zhǎng);PC抽提時(shí)多取上清,得率會(huì)提高,但增加了蛋白質(zhì)污染的風(fēng)險(xiǎn);沉淀使用低溫且延長(zhǎng)時(shí)間,得率會(huì)提高,但增加了雜質(zhì)污染的風(fēng)險(xiǎn) …不足詳列??傊?,核酸抽提是藝術(shù),可以根據(jù)自己的樣品及當(dāng)時(shí)的情況,對(duì)操作步驟進(jìn)行適當(dāng)?shù)膬?yōu)化。elisa試劑盒
d:實(shí)驗(yàn)的思維 核酸抽提的成功,就是每一步都沒有失敗。這不是玩文字游戲,而是告訴你做實(shí)驗(yàn)的良好思維。就如同小學(xué)基礎(chǔ)沒有打好,早晚會(huì)發(fā)現(xiàn)大問題一樣,做實(shí)驗(yàn)決不要以成功為喜悅,以失敗為痛苦。要保證實(shí)驗(yàn)成功,不能有"這個(gè)操作應(yīng)該沒有問題","用這個(gè)可能不會(huì)有問題"之類的僥幸心理。去掉任何一個(gè)可能使實(shí)驗(yàn)失敗的因素,這才是實(shí)驗(yàn)該有的出發(fā)點(diǎn)。用這樣的出發(fā)點(diǎn),實(shí)驗(yàn)幾乎沒有不成功的,所以說,實(shí)驗(yàn)成功沒有什么快樂;實(shí)驗(yàn)的快樂來自于:發(fā)現(xiàn)自認(rèn)為不會(huì)導(dǎo)致失敗的某因素實(shí)際會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)的失敗。學(xué)到了這樣的知識(shí),才有快樂的理由。
e:EB 在 NA 抽提中的運(yùn)用 EB 在 NA抽提中的應(yīng)用,用于電泳,人皆盡知;用于 gDNA 抽提時(shí)提高蛋白質(zhì)與 gDNA 的分離效率,卻似乎沒有人再考慮了,因?yàn)榇蠹叶寂率褂?EB。在NA 抽提中涉及到 EB 的另外一大類,就是膠回收操作了;EB 在膠回收中扮演的角色,就不*是正面的。 如果 NA 與 EB充分接觸,EB 就會(huì)以每隔數(shù)個(gè)堿基的頻率均勻地插入 NA 之中。EB的這種插入,無疑更可能破壞核酸雙鏈的穩(wěn)定性,使核酸由雙鏈變成單鏈的壓力增加。如果核酸比較短,而錯(cuò)配又多(錯(cuò)配的后果之一也是核酸容易由雙鏈變成單鏈),EB 的插入將更容易導(dǎo)致變性的出現(xiàn)。這個(gè)觀點(diǎn)有如下的實(shí)驗(yàn)報(bào)告佐證:有相當(dāng)部分的 PCR產(chǎn)物膠回收實(shí)驗(yàn),都報(bào)告說回收后的電泳結(jié)果是:目的條帶變淡或者消失,同時(shí)出現(xiàn)了一條小的原來不存在的條帶。 壇中曾有文描述他做膠回收的程序:兩邊加 Marker,中間加產(chǎn)物;電泳過程不含 EB。電泳結(jié)束后,縱向割下 Marker 條帶用 EB染色后,放回膠原來的位置。開紫外,根據(jù) Marker的位置割下目的條帶,再回收。這是個(gè)笨辦法,但這樣使用的人一定是聰明人。如果這個(gè)辦法仍然不能消除變性,則只能使用高保真的酶了。
f:蛋白質(zhì)殘留的影響問題 (探討,沒有證據(jù)) 一直對(duì)蛋白質(zhì)殘留不抱好感,卻也沒有將它看成威力無比。本節(jié)考慮的是蛋白質(zhì)對(duì)酶反應(yīng)的影響問題,為方便表述,我將殘留的蛋白質(zhì)分成同源的 (與核酸或者酶有同一或者相似的來源,如細(xì)菌) 和異源的(與核酸或者酶沒有同一或者相似的來源) 兩種。 先看異源蛋白質(zhì)的影響:內(nèi)切酶幾乎都在保存液中添加有 500ug/ml 的 BSA,BSA 是改善 PCR 結(jié)果的一個(gè)選項(xiàng),BSA是穩(wěn)定低濃度核酸的一個(gè)選項(xiàng)。幾乎都是正面的??梢钥吹?,異源蛋白質(zhì)對(duì)酶反應(yīng)沒有抑制作用,甚至還有促進(jìn)作用 (雖然都是以 BSA 為例)。 再看同源蛋白質(zhì)的影響:AMBION 公司有一個(gè)非常有特點(diǎn)的產(chǎn)品 "Cells-to-cDNA Kit"。細(xì)胞裂解后不去除蛋白質(zhì)就直接用于RT-PCR。該例子應(yīng)該可以說明,與核酸同源的蛋白質(zhì)的殘留對(duì) RT-PCR不一定有影響。另外一個(gè)例子是質(zhì)粒的酶切。質(zhì)粒酶切是比較容易出現(xiàn)一些靠 PC 純化一次就可以解決的問題的;因?yàn)?PC純化基本上就是去除蛋白質(zhì),所以可以認(rèn)為質(zhì)粒抽提中殘留的蛋白質(zhì)對(duì)酶切是有巨大影響的。各位看官是否注意到這兩個(gè)例子的zui大區(qū)別在什么地方?區(qū)別在于殘留的蛋白質(zhì)究竟是與核酸同源還是與蛋白質(zhì)同源。事實(shí)是,質(zhì)粒抽提中殘留的蛋白質(zhì)是宿主菌的 (Ecoli或者其它),與質(zhì)粒并不同源;而內(nèi)切酶卻是來自于 Ecoli 或者其表弟表妹的,與宿主菌的蛋白質(zhì)同源性是非常高才對(duì)。還有一個(gè)現(xiàn)象:EcoR I的 Star Activity 是zui明顯的,其它來源于 Ecoli 的酶的該活性也不差,這是為什么? 寫到這,我頭有點(diǎn)痛了,因?yàn)槲覜]有辦法證明;就是有人提供了證明,我暫時(shí)也看不到用途。畢竟,酶反應(yīng)不是受單一因素影響的。如果說該思考有什么現(xiàn)實(shí)意義,那就是:殘留蛋白質(zhì)的危害可能被夸大;許多實(shí)驗(yàn)在重復(fù)失敗,只是因?yàn)槟阕プ〉南右煞覆皇钦鎯础8竽懙募僭O(shè)是:BSA 可以用于某些核酸抽提,以更*去除與酶同源的蛋白質(zhì)殘留。
g:無介質(zhì)的核酸抽提裂解液 (不含苯酚) 的展望 (供核酸抽提產(chǎn)品商及潛在的商參考) 經(jīng)典的醇沉淀和洗滌,在無介質(zhì)核酸抽提技術(shù)中,幾乎是*的,盡管微調(diào)可以帶來一些意想不到的效果。能展望的,也只有裂解液了?,F(xiàn)在的裂解液,都沒有同步去除蛋白質(zhì)的功能;蛋白質(zhì)的去除,或者靠裂解后再加入苯酚抽提去除蛋白質(zhì),或者靠加入高鹽溶液去除蛋白質(zhì),效果也不錯(cuò)。能做的改進(jìn),看起來也就只有配制出這樣一種裂解液:裂解效率高 (得率的保證),同時(shí)蛋白質(zhì)可以靠離心去除(操作簡(jiǎn)化了)。簡(jiǎn)單地講,下面提供的是目前可以想象的結(jié)合有高得率、高純度、操作zui簡(jiǎn)單諸多特點(diǎn)的操作步驟 (以細(xì)胞為例。組織搗碎后也適用): 在樣品中加入裂解液,混勻后,靜置使裂解*。高速離心后,蛋白質(zhì)沉淀在離心管的底部,上清則為核酸。將上清轉(zhuǎn)移到預(yù) 先已經(jīng)加入了醇的離心管中,輕輕混勻后,用一個(gè)小鉤撈出大的絮狀沉淀 (以DNA 為主) 到另外一個(gè)離心管中;撈不起來的 (主要是 RNA) 用離心沉底。分別洗滌蛋白質(zhì)沉淀,DNA絮狀沉淀和 RNA 離心的沉淀,再分別溶解,就可以同步獲得 DNA/RNA/蛋白質(zhì)了。
h:醇沉淀的語言 Flash – 從低濃度核酸沉淀?xiàng)l件的改變看核酸是如何形成沉淀的 核酸醇沉淀的原理,按照分子克隆中的描述,是用陽離子中和了磷酸根的負(fù)電荷后,核酸"無性"結(jié)合才能沉淀下來。低濃度核酸沉淀的條件一般要做如下改變:使用長(zhǎng)時(shí)間的低溫、使用更高比例的醇、使用 tRNA 之類的東西。下面就用 Flash 語言的特點(diǎn),描述一下"無性"的核酸是如何結(jié)合的。 溶液中的單個(gè)核酸,雖然是"無性"的,對(duì)其它的核酸,仍然是有引力的(大小與距離相關(guān));同時(shí),核酸分子受到的另外一個(gè)力,來自分子運(yùn)動(dòng)。在一般情況下,核酸之間的引力比分子運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的力小許多;只有當(dāng)核酸之間的距離足夠近時(shí),引力才能克服分子運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的力,使兩個(gè)核酸結(jié)合到一起。結(jié)合在一起的兩個(gè)核酸又共同對(duì)其它的核酸產(chǎn)生引力(該引力比單個(gè)核酸的要大),結(jié)合上更多的核酸 … zui終沉淀下來了。低溫和更高濃度的醇都有利于降低分子運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的力,tRNA能提高總核酸濃度進(jìn)而通過與目的核酸的結(jié)合提高了目的核酸之間的引力,所以低濃度核酸的沉淀?xiàng)l件如上。至于 2價(jià)鎂離子有利于低濃度核酸的沉淀原因,可能是鎂離子要被同一核酸分子的兩個(gè)磷酸根結(jié)合,這種結(jié)合的結(jié)果是核酸分子變得更立體了(團(tuán)狀):引力越集中,對(duì)外就越大。elisa試劑盒
i:從柱離心式產(chǎn)品的流行看經(jīng)典方法的缺點(diǎn) (或者操作重點(diǎn)) 柱式方法的風(fēng)行是無法否定的現(xiàn)實(shí)。下面通過柱式方法與經(jīng)典方法的比較,看一看如何注意經(jīng)典方法的操作重點(diǎn)。 裂解,二者幾乎沒有任何區(qū)別。去蛋白質(zhì),柱式靠的是柱材料對(duì)蛋白質(zhì)吸附力低這一特點(diǎn),將蛋白質(zhì)殘留控制在比較低的水平(并不是/也不能*去除);經(jīng)典方法zui常用的是 PC 抽提,可以將蛋白質(zhì)去除得更*一些。其它大分子雜質(zhì) - 如多糖等 -的去除,柱式的與蛋白質(zhì)的去除相似,但經(jīng)典方法中卻沒有如此方便的對(duì)應(yīng)方法。小分子物 (鹽等)的去除,在我的眼里,是柱式方法zui可愛的地方。如果柱子設(shè)計(jì)沒有問題,離心后柱子中殘留的液體穩(wěn)定而少;柱式的洗滌具有"流水洗滌"的效果;柱式中的核酸是不成團(tuán)塊的 - 這三個(gè)特點(diǎn)決定了柱式的洗滌效率比經(jīng)典的洗滌效率高,所以,柱式純化的核酸純度比較高。 結(jié)論是:裂解和去蛋白質(zhì)的能力,經(jīng)典方法不次于柱式方法;去除其它大分子雜質(zhì),經(jīng)典方法不如柱式;洗滌能力,按目前各種參考書中的介紹去做,幾乎沒有辦法超過柱式方法。你看一看上面柱式方法洗滌的特點(diǎn),經(jīng)典洗滌方法哪一條強(qiáng)調(diào)了。再想一想你是如何手工洗衣服的,象不象柱式洗滌的特點(diǎn),就應(yīng)該不會(huì)有疑問的吧。難道過去的核酸沉淀洗滌方法有錯(cuò)誤?那倒不是。真正的原因是,過去核酸抽提使用的小分子物(鹽等),多是后續(xù)酶反應(yīng)中會(huì)使用到的或者起碼少量的殘留不會(huì)抑制后續(xù)酶反應(yīng)的;現(xiàn)在抽提中使用的東西就不一樣了,都是一些對(duì)蛋白質(zhì)有強(qiáng)烈作用的東西,而且濃度還非常高。過去有資料強(qiáng)調(diào)測(cè) A230 值嗎?自打 Guanidine Thiocyanate 開始廣泛用于核酸抽提后,A260/A230比值的測(cè)定成為檢測(cè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的一個(gè)非常重要的指標(biāo)了。 如果將洗滌操作更強(qiáng)化及嚴(yán)格一點(diǎn),對(duì)于一般比較干凈的樣品,你會(huì)發(fā)現(xiàn)經(jīng)典方法抽提的核酸*可以達(dá)到非常好的質(zhì)量的。柱式就還留下一個(gè)"快"的特點(diǎn),當(dāng)然應(yīng)該說是"更快"。 有一個(gè)無心插柳的結(jié)果供分享:加入醇沉淀基因組 DNA時(shí),將沉淀挑到另外一個(gè)離心管中,挑不起來的離心使之沉淀;同樣洗滌/干燥/溶解后,同時(shí)電泳。電泳顯示:離心沉淀的加樣孔幾乎無熒光,20kb左右有一條亮帶;挑出來的加樣孔熒光非常強(qiáng)烈,從加樣孔到 20kb 之間有彌散帶,但沒有清晰的主帶。elisa試劑盒