09级硕士研究生——总rna的提取和rt-pcr

1、实 验 总RNA的提取、定量与RT-PCR南方医科大学生物化学与分子生物学实验教学中心完整RNA的提取和纯化,是进行RNA 方面的研究工作如Nothern杂交、mRNA别离、RT-PCR、定量PCR、cDNA合成及体外翻译等的前提。掌握从细胞中提取总RNA的方法熟悉紫外吸收法检测RNA浓度与纯度的原理及测定方法掌握RT-PCR基因扩增的原理和操作方法目 的 :/实 验 流 程提取原理操作步骤逆转录原理操作步骤提 取总RNA定 量合成cDNA第一链原理体系引物选择PCR电泳原理电泳步骤电 泳计算方法操作步骤第一局部 细胞总RNA的提取及定量原 理10-5mg RNA/细胞 mRNA 3端存在20

2、-250个多聚腺苷酸(polyA) 结构，可用oligo(dT)亲和层析柱别离mRNA。RNA别离的方法：异硫氰酸胍氯化铯超速离心法，盐酸胍-有机溶剂法，氯化锂-尿素法，蛋白酶K-细胞质RNA提取法等、异硫氰酸胍-酚-氯仿一步法等。目前常用的是Trizol法。rRNA 80-85%：28S 18S 5StRNA, snRNA 10-15%mRNA 1-5%原 理：Trizol的主要成分Trizol 是一种新型总 RNA 抽提试剂主要成分是异硫氰酸胍和酚。异硫氰酸胍属于解偶剂，是一类强力的蛋白质变性剂，可溶解蛋白质，其主要作用是裂解细胞，使细胞中的蛋白/核酸物质解聚得到释放。酚虽可有效的变性蛋白

3、质，但是它不能完全抑制RNA酶活性，因此Trizol中还参加了8-羟基喹啉、-巯基乙醇等来抑制内源和外源RNase。在参加氯仿离心后，溶液分为水相和有机相，RNA在上层水相中。取出水相用异丙醇沉淀可回收RNA；用乙醇沉淀中间层可回收DNA；用异丙醇沉淀有机相可回收蛋白质。原 理所有的提取过程中都有五个关键点：样品细胞或组织的有效破碎；有效地使核蛋白复合体变性；对内源酶的有效抑制；有效地将从和蛋白混合物中别离；对于多糖含量高的样品还牵涉到多糖杂质的有效除去。 关 键 点RNA酶污染来源RNA酶可耐受多种处理而不被灭活，如煮沸、高压灭菌等。严格控制外源性RNA酶的污染：外源性的RNA酶存在于操作人

4、员的手汗、唾液等，也可存在于灰尘中，造成器械、玻璃制品、塑料制品、电泳槽、研究人员的手及各种试剂的污染。 最大限度地抑制内源性的RNA酶：而各种组织和细胞中那么含有大量内源性的RNA酶。防止RNA酶污染的措施 所有的玻璃器皿均应在使用前于180的高温下干烤6h或更长时间。 塑料器皿可用0.1%DEPC水浸泡12h以上，高压灭菌。有机玻璃的电泳槽等，可先用去污剂洗涤，双蒸水冲洗，乙醇枯燥，再浸泡在3%H2O2室温10min，然后用0.1%DEPC水冲洗，晾干。 配制的溶液应尽可能用0.1% DEPC在37处理12h以上。然后用高压灭菌除去残留的DEPC。不能高压灭菌的试剂，应当用DEPC处理过的

5、无菌双蒸水配制，然后经滤膜过滤除菌。 操作人员戴一次性口罩、帽子、手套，实验过程中手套要勤换。 设置RNA操作专用实验室，所有器械等应为专用。 操作步骤 1.匀浆化作用 悬浮细胞连同培养液8000离心2min,弃上清；参加ml的isoPlus,用移液枪反复吹吸直无明显沉淀,室温静置5min.2. 别离阶段 向匀浆样品中参加氯仿，剧烈震荡15s，室温下孵育5min，12000g离心15min，吸取上清至新Ep管。3. RNA的沉淀 向上清中参加等体积异丙醇，上下颠倒混匀,室温孵育10min， 12000g离心10min，小心吸取并弃去上清液，可见胶状沉淀。4. RNA的漂洗 加1mL 75乙醇洗

6、涤沉淀一次，轻轻上下颠倒洗涤， 12000g离心5min,弃去乙醇.5. RNA的再溶解 空气枯燥RNA沉淀，注意不要完全枯燥，参加10uLRNase-Free处理水，充分震荡混匀。原 理：物质在光的照射下会产生对光的吸收效应 而且物质对光的吸收是具有选择性的各种不同的物质都具有其各自的吸收光谱 因此不同波长的单色光通过溶液时其光的能量就会被不同程度的吸收，光能量被吸收的程度和物质的浓度有一定的比例关系.紫外光吸收法紫外吸收检测RNA的浓度RNA在260nm波长处有最大的吸收峰。因此，可以用260nm波长分光测定RNA浓度，OD值为1相当于大约 40g/ml 的单链RNA。用双蒸水稀释RNA样

7、品n倍并以双蒸水为空白对照，根据此时读出的OD260 值即可计算出样品稀释前的浓度: RNA (mg/ml) = 40OD260 读数稀释倍数(n)/1000RNA纯品的OD260 /OD280 的比值为，故根据OD260 /OD280 的比值可以估计RNA的纯度。假设OD260/OD280小于2，说明可能有DNA片段污染，可以考虑用无RNase的DNase处理样品，假设小于，说明样品中还可能含有蛋白质或酚，应再用酚/氯仿抽提，以乙醇沉淀纯化RNA。假设比值太高大于，那么提示RNA有降解。紫外吸收检测RNA的纯度RNA完整性检测完整的RNA的甲醛电泳可明显地观察到28S和18S两条带，并且28

8、S大约是18S的两倍宽。假设两条带不明显, 那么说明RNA局部降解,可能的原因是污染了RNase。 常见问题分析RNA得率低： A.样品裂解或匀浆处理不彻底。沉淀未完全溶解。A260/A2801.65 ： 应使用TE Buffer稀释后再进行吸光度值的测定。 低离子浓度和低pH值条件下A280值偏高。 B.样品匀浆时加的试剂量太少。 C.匀浆样品时未在室温放置5分钟。 D.吸取水相时混入了有机相。沉淀未完全溶解。RNA降解 A.组织取出后没有马上处理或冷冻。 B.待提取RNA的样品没有保存于-60至-70，而保存在了-5至-20。 C.细胞在用胰酶处理时过度。 D.溶液或离心管未经RNase去

9、除处理。 E.电泳时使用的甲醛pH值低于了3.5 。DNA污染 A.样品匀浆时加的试剂量太少 B.样品中含有有机溶剂(如乙醇，DMSO等)，强缓冲液或碱性溶液常见问题分析第二局部逆转录-聚合酶链反响 (Reverse Transcription-Polymerase Chain Reaction，RT-PCR)提取组织或细胞中的总RNA，以其中的mRNA作为模板，采用OligodT或随机引物利用逆转录酶反转录成cDNA。再以cDNA为模板进行PCR扩增，而获得目的基因或检测基因表达。RT-PCR使RNA检测的灵敏性提高了几个数量级，使一些极为微量RNA样品分析成为可能。该技术主要用于：分析基因

10、的转录产物、获取目的基因、合成cDNA探针、构建RNA高效转录系统。原 理鼠白血病病毒MMLV反转录酶：有强的聚合酶活性，RNA酶H活性相对较弱。最适作用温度为37。在长时间的逆转录过程中，不会造成模板的降解，获得cDNA的几率大，适用于较长的cDNA链的合成。 禽成髓细胞瘤病毒AMV反转录酶：有强的聚合酶活性和RNA酶H活性。最适作用温度为42。Thermus thermophilus、Thermus flavus等嗜热微生物的热稳定性反转录酶：在Mn2+存在下，允许高温反转录RNA，以消除RNA模板的二级结构。MMLV反转录酶的RNase H-突变体：商品名为Superscript 和Su

11、perScript。此种酶较其它酶能多将更大局部的RNA转换成cDNA，这一特性允许从含二级结构的、低温反转录很困难的mRNA模板合成较长cDNA。一反转录酶的选择 随机六聚体引物：用此种方法时，体系中所有RNA分子全部充当了cDNA第一链模板，PCR引物在扩增过程中赋予所需要的特异性。通常用此引物合成的cDNA中96%来源于rRNA。Oligo(dT)：是一种对mRNA特异的方法。因绝大多数真核细胞mRNA具有3端Poly(A+)尾，此引物与其配对，仅mRNA可被转录。由于Poly(A+)RNA仅占总RNA的1-4%，故此种引物合成的cDNA比随机六聚体作为引物和得到的cDNA在数量和复杂性

12、方面均要小。特异性引物：是用含目标RNA的互补序列的寡核苷酸作为引物，用此类引物仅产生所需要的cDNA，导致更为特异的PCR扩增。 二引物的选择 三内参的设定为了保证实验结果的可靠与准确，可在PCR扩增目的基因时，参加一对内参照基因的特异性引物，同时扩增内参DNA，作为对照。常用的内参有GAPDH 3-磷酸甘油醛脱氢酶、-Actin-肌动蛋白等。其目的在于防止RNA定量误差、加样误差以及各PCR反响体系中扩增效率不均一各孔间的温度差等所造成的误差。仪器和主要试剂基因扩增仪、微量加样枪、灭菌超薄PCR反响管总RNA第一链cDNA合成试剂盒 含有逆转录酶、RNA酶抑制剂、缓冲液dNTP mix：含

13、dATP、dCTP、dGTP、dTTP各2 mmol/LTaq DNA聚合酶操作步骤采用TaKaRa PrimeScript RT reagent Kit 合成cDNA第一链按以下组分配制RT反响液5X PrimeScrip Buffer 2uLPrimeScriptOligo dTRandom 6mers (100uM) uL反转录反响条件如下37 60min 反转录反响85 5sec 反转录酶失活反响注：反转录步骤在PCR仪中进行取0.2 ml PCR反响管一只，用微量加样枪按下述顺序分别参加各试剂(注意每换一种试剂换一个新吸头)： 如配好的反响液较多沾到管壁上，可将PCR反响管置台式离心

14、机中瞬时离心，使反响液集中于管底，然后将反响管放到基因扩增仪(PCR仪)上 .PCR反响体系PerfectShot Taq 10uLcDNA 第一链产物 GAPDH Forward Primer (10uM) 1uLGAPDH Reverse Primer (10uM) 1uLH2O PCR反响条件如下94 5min;94 30sec;60 30sec；72 1min-30循环72 7min 本实验所扩增的产物DNA片段长度400bp500bp, 可取5lPCR产物以1%琼脂糖凝胶电泳进行检测。利用标准DNA-marker评估扩增的特异性。 琼脂糖凝胶电泳琼脂糖是一种天然聚合长链状分子，可以形

15、成具有刚性的滤孔，凝胶孔径的大小决定于琼脂糖的浓度DNA分子在碱性环境中带负电荷，在外加电场作用下向正极泳动.DNA分子在琼脂糖凝胶中泳动时，有电荷效应与分子筛效应。不同的DNA，分子量大小及构型不同，电泳时的泳动率就不同，从而分出不同的区带(迁移速度与分子量的对数值成反比关系).琼脂糖凝胶电泳原理影响迁移速率因素 1、 DNA的分子大小 2、 琼脂糖浓度 3、 DNA分子的构象 4、 电源电压 5、 嵌入染料的存在 6、 离子强度影响 琼脂糖凝胶电泳原理有效别离范围实验材料电泳指示剂：核酸电泳常用的指示剂有两种，溴酚蓝呈蓝紫色；二甲苯晴呈蓝色，它携带的电荷量比溴酚蓝少，在凝胶中的的迁移率比溴酚蓝慢。 染料：Gelview、EB电泳缓冲液：TBE琼脂糖DNA Marker 5000溴化乙锭(EB) :3,8-二氨基-5-乙基-6苯基菲啶溴盐)，可与DNA结合,在紫外光照射下呈现红橙荧光,有致癌性.Gelview: 是一种新型核酸染料,可与DNA分子形成复合物，能产生极强的荧光信号，其灵敏度比EB高, 且荧光强度与DNA含量成正比荧光,在紫外光照射下呈现绿色荧光.常用染料实验材料含有分子量不同的DNA片段，主要用途就是DNA分子凝胶电泳时，加样用做比照来检测琼脂糖凝胶是否有问题。应选择在目标