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qPCR技术介绍(二)——RNA提取&逆转录

一般进行定量PCR的目的,是为了进行mRNA的表达量分析,或者对RNA拷贝数进行定量,或者确定RNA病毒是否存在的定性分析,那么首先都需要进行逆转录实验,将RNA转录为cDNA。
本文为您介绍转录实验相关的一些基础概念。




RNA模板


RNA操作的注意



制备RNA的关键,一是要抑制细胞中的RNA分解酶,二是要防止所用器具及试剂中的RNA分解酶的污染。 
在实验中必须采取以下措施:戴一次性干净手套;使用 RNA 操作专用实验台;在操作过程中避免讲话等。通过以上办法可以防止实验者的汗液、唾液中的RNA分解酶的污染。

【使用器具】 尽量使用一次性塑料器皿,若用玻璃器皿,应在使用前进行干热灭菌(180℃,60 min)或使用DEPC水处理再高压灭菌。
RNA实验用的器具和仪器建议专门使用,不要用于其它实验。 

【试剂配制】 用于RNA实验的试剂,需使用RNA实验用的一次性塑料容器盛装,或使用上面方法处理过的玻璃容器盛装。使用的无菌水需用0.1%的DEPC处理后进行高温高压灭菌。RNA实验用的试剂和无菌水都应专用,避免混用后交叉污染。





RNA模板的质量



RNA的纯度会影响cDNA的合成量,所以在提取RNA后需要进行RNA纯度和质量检测。

吸光度测定方法


260 nm、320 nm、230 nm、280 nm下的吸光度分别代表了核酸、背景(溶液浑浊度)、盐浓度和蛋白质等有机物的吸光度值。 


OD260/OD280(R)体现了RNA中的蛋白质等有机物的污染程度,质量较好的RNA的R值应在1.8~2.0之间。当R<1.8时,溶液中的蛋白质等有机物的污染比较明显;当R>2.2时,说明RNA已经被水解成了单核苷酸。

在对核酸进行吸光度检测时,需要注意稀释液应使用TE Buffer。


根据OD260,可以计算提取的RNA浓度: 

RNA浓度 (µg/µL) = (A260-A320)×稀释倍数×0.04 




凝胶电泳方法 



利用1%的琼脂糖凝胶(含溴乙锭)电泳结果,对提取的Total RNA进行RNA完整性以及是否有基因组DNA污染的评价。 


如果可以清晰观察到两条rRNA条带(真核生物:28S和18S;原核生物:23S和16S),且其浓度比值大约为2:1,则RNA未降解。 


若观察到smear现象,则RNA已发生降解。 


如果观察到大于28S或23S的条带,则样品可能有基因组DNA污染,这时可以考虑使用DNase I处理。

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转录引物


逆转录引物的选择



进行Two Step RT-PCR反应时的转录Primer,可使用Random Primer、Oligo dT Primer或Gene Specific Primer三种引物,它们与RNA模板互补结合的位置关系如图所示,我们必须根据实验目的区分使用。

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Random Primer


通常基因表达解析,Random Primer最适合。Random Primer能够在mRNA全长范围内进行高效率转录,所以目的片段在mRNA的任何位置都能很好地进行表达解析。 

Oligo dT Primer 


想从Poly (A) 尾开始转录反应时,使用Oligo dT Primer。但是如果目的片段距离Poly (A) 尾过远,转录效率将会降低。从Poly (A) 尾至目的片段扩增位置之间存在强二级结构或mRNA有分解可能的时候,使用Oligo dT Primer要特别注意。

Gene Specific Primer 


进行One Step RT-PCR反应时,逆转录引物只能使用基因特异性下游引物,而不能使用Random Primer和Oligo dT Primer。


利用Real Time RT-PCR进行基因表达解析时,将Random Primer和Oligo dT Primer混合使用效果更佳,不仅可以在mRNA全长范围内高效率转录,还可以将mRNA二级结构及mRNA分解的影响控制在最小限度。




排除基因组DNA的影响


RNA模板中混入基因组DNA的处理



提取的Total RNA中常常混有基因组DNA,而基因组DNA可以直接作为PCR模板进行扩增,造成解析结果不准确。 
为了避免这种情况发生,我们可以采取两种措施:① 引物设计时避免基因组DNA扩增;② 使用DNase I 处理除去基因组DNA。

01
引物设计时避免基因组DNA扩增

首先确认目的基因的基因组结构,选择跨越较长的内含子。然后,在这个内含子两侧的外显子上分别设计上、下游引物。 

Real Time PCR反应时通常扩增的目的DNA片段长度都比较短,设置的条件也是适合短片段DNA的扩增,超过500 bp就很难扩增了。所以,当内含子足够长时,基因组DNA来源的扩增就不能发生。

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当内含子较短时,可将其中一条引物设计在exon junction上,这样,基因组DNA来源的扩增也不能发生。但是,此种方法不适合具有单个外显子的基因、或者不具有内含子的生物种以及基因组情报没被解析的生物种等。 


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02
使用DNase I 处理除去基因组DNA

使用常规方法提取Total RNA后,再使用DNase I 分解混入的基因组DNA,最后进行苯酚/氯仿抽提、乙醇沉淀等纯化Total RNA。或者使用能去除基因组DNA的转录试剂进行转录反应。亿目思明星产品All-in-one RT SuperMix( gDNA Removal) (Code No. 20123)是可以除去基因组DNA的定量PCR专用转录试剂,试剂盒中附带gDNA Removal,逆转录的同时去除基因组DNA。




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