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實時熒光定量PCR(Real-Time PCR)實驗流程與規(guī)范


 

一、RNA的提取(詳見RNA提取及反轉(zhuǎn)錄)

不同組織樣本的RNA提取適用不同的提取方法,因為Real-Time PCRRNA樣品的質(zhì)量要求較高,所以,正式實驗前要選擇一款適合自己樣品的提取方法,在實驗過程中要防止RNA的降解,保持RNA的完整性。

在總RNA的提取過程中,注意避免mRNA的斷裂;取2ug進行RNA的甲醛變性膠電泳檢測,如果存在DNA污染時,要用DNase I進行消化(因為在處理過程中RNA極易降解,建議體系中加入適量RNA酶抑制劑)。

二、DNase I 消化樣品RNA 中的DNA

DNase I 消化DNA

組份

加量

模板(RNA)

10ug

RNase Inhibitor    

4ul

DNase I buffer

10ul

DNase I   

10ul

DEPC處理H2O    

100ul

混勻,37 90min

三、RNA瓊脂糖凝膠電泳

11%的瓊脂糖凝膠電泳凝膠的配制:

1 稱取瓊脂糖0.45g放入三角瓶中,向其中加入4.5ml10×MOPS緩沖液和39.5mlDEPC水,放微波爐里溶化。

2 待冷卻到60攝氏度左右時,加入1ml甲醛,搖勻(避免產(chǎn)生氣泡)。倒入凝膠板上凝固30min。

2.取各個RNA樣品4μl,加入6×RNA電泳上樣緩沖液2μl混勻,加入變性膠加樣孔中。

3120V電壓下電泳25min。用凝膠紫外分析儀觀察,照相保存。

4RNA電泳結(jié)果如下圖所示??梢?/span>28S18S兩條明亮條帶,無DNA條帶污染。

四.RNA反轉(zhuǎn)錄為cDNA

反轉(zhuǎn)錄程序(MBIM-MLV為例)    

組份

加量(20ul體系)

加量(40ul體系)

模板(RNA)

0.1~2.5ug(根據(jù)條帶的亮度適當(dāng)調(diào)整)

3ug(根據(jù)條帶的亮度適當(dāng)調(diào)整)

引物T18(50uM)(或其他引物)

2.0ul

4.0ul

DEPC處理H2O

12.5ul

25ul

混勻,70  5min,立即冰浴

5*buffer

4.0ul

8.0ul

dNTP(10mM)

2.0ul

4.0ul

RNase Inhibitor

0.5ul

1.0ul

混勻,37 5min

M-MLV

1.0ul

2.0ul

42  60min ,70 10min

反轉(zhuǎn)錄引物的選擇與Real-Time PCR引物設(shè)計的要求:

1)隨機六聚體引物:

當(dāng)特定mRNA由于含有使反轉(zhuǎn)錄酶終止的序列而難以拷貝其全長序列時,可采用隨機六聚體引物這一不特異的引物來拷貝全長mRNA。用此種方法時,體系中所有RNA分子全部充當(dāng)了cDNA第一鏈模板,PCR引物在擴增過程中賦予所需要的特異性。通常用此引物合成的cDNA96%來源于rRNA。

2Oligo(dT)

是一種僅對mRNA特異的方法。因絕大多數(shù)真核細胞mRNA具有3'Poly(A+)尾,此引物與其配對,僅mRNA可被轉(zhuǎn)錄。由于Poly(A+)RNA只占總RNA1-4%,故此種引物合成的cDNA比隨機六聚體作為引物和得到的cDNA在數(shù)量和復(fù)雜性方面均要小。特別適合檢測多個基因的表達,這樣可以節(jié)約反轉(zhuǎn)錄的試劑,cDNA可以多次使用,可用于檢測稀有基因是否表達、從極少量細胞中定量檢測特定mRNA的表達水平。

3)特異性引物:

最特異的反轉(zhuǎn)錄方法是用含目標(biāo)RNA的互補序列的寡核苷酸作為引物,若PCR反應(yīng)用二種特異性引物,第一條鏈的合成可由與mRNA3’端最靠近的配對引物起始。用此類引物僅產(chǎn)生所需要的cDNA,導(dǎo)致更為特異的PCR擴增。

Real Time PCR時,用于SYBR Green I/Eva Green 法時的一對引物與一般PCR的引物,在引物設(shè)計上所要求的參數(shù)是不同的。引物設(shè)計的要求: 

Tm=55-65

GC=30-80% 

PCR擴增產(chǎn)物長度:引物的產(chǎn)物大小不要太大,一般在80-300bp之間都可。 

引物的退火溫度要高,一般要在 60℃以上。

要特別注意避免引物二聚體和非特異性擴增的存在。而且引物設(shè)計時應(yīng)該考慮到引物要有不受基因組DNA污染影響的能力,即引物應(yīng)該跨外顯子,最好是引物能跨外顯子的接頭區(qū),這樣可以更有效的不受基因組DNA污染的影響。

至于設(shè)計軟件,PRIMER3,PRIMER5PRIMER EXPRESS都應(yīng)該可以的。做染料法最關(guān)鍵的就是尋找到合適的引物和做污染的預(yù)防工作。對于引物,你要有從一大堆引物中挑出一兩個能用的引物的思想準備---尋找合適的引物非常不易。

五、cDNA與引物質(zhì)量檢測

0.2ml薄壁PCR管,編號。向各管中加入含染料2×PCR TaqMix10ul;加入正反向引物各0.5ul(引物濃度10uM ,向管中加入混合的cDNA1ul。各管補加水至20ul。

組份

加量

2×PCRTaqMix

10ul

10uMPrimer FW

0.5ul

10uMPrimer RV

0.5ul

Template DNA

1ul

ddH2O 混勻至20ul

混勻,置于TP600PCR儀中。95 5min;9515s,6035s 40cycles;72 5min;4 pause

取擴增產(chǎn)物各8μl,DL2000 分子量標(biāo)準5μl/泳道。1%瓊脂糖凝膠120V電壓下電泳25min。用凝膠紫外分析儀觀察。 

選擇特異性好,擴增效率高的引物作為實時熒光使用引物。

六、利用相對定量的方法分析目的基因表達量的情況:

由于RNA純化后得率不同、RNA反轉(zhuǎn)錄為cDNA的效率不同等客觀因素,用于定量分析的初始樣品濃度不同,因此,在進行基因表達調(diào)控研究中都會用一些看家基因來標(biāo)準化,以校正因樣品初始濃度不同而造成的差異。常用的看家基因有beta-actin,GAPDH,18SrRNA等。因此,在做基因表達調(diào)控分析時至少要做兩個基因,目的基因和一個看家基因。

七、定量 PCR檢測:

0.2ml薄壁PCR管,分別編號。向各管中加入2×qPCR TaqMix12.5ul,10uM各基因正反向引物混合物0.5ul,對應(yīng)的cDNA1ul。一管中不加模板用作陰性對照。各管補加水至25ul。

組份

加量

模板(cDNA)/ddH2O

1.0ul

10uM 引物F/R

0.5ul

2×qPCR Mix

12.5ul

ddH2O

11.0ul

混勻,置于SLAN熒光定量PCR儀中。955min預(yù)變性后,9515s→6535s(熒光檢測),40cycles。熒光定量PCR一般把退火和擴增設(shè)成一個溫度,只在擴增出現(xiàn)問題時才會考慮設(shè)梯度。

八、擴增曲線和溶解曲線 

 


溶解曲線全部為單峰表明為特異性擴增。

一般而言,熒光擴增曲線可以分成三個階段:熒光背景信號階段,熒光信號指數(shù)擴增階段和平臺期,其形狀是一條平滑的S型曲線。

如果在熒光背景信號階段出現(xiàn)很多拐點,可能的原因是體系未混勻或者存在固態(tài)雜質(zhì);如果向下探頭后又很快抬頭然后又向下探頭,可能原因是體系中模板量太高,建議模板稀釋后再用。如果引物二聚體存在則陰性對照會出現(xiàn)抬頭現(xiàn)象,這在Real-Time PCR中很難避免;
若是陰性對照的溶解曲線出現(xiàn)和樣品中同樣的峰,說明體系配置中存在污染,則實驗結(jié)果不可用。

在溶解曲線中出現(xiàn)雙峰有三種可能:

引物峰,引物峰通常是兩峰中的前面一個,消除的辦法是降低體系中的引物量或重新設(shè)計引物;

在做基因表達差異時容易出現(xiàn)DNA被擴增峰(只在引物跨內(nèi)含子時存在),出現(xiàn)原因是提取RNA時存在DNA污染,可以通過電泳驗證,這時要重新消化RNA樣品中的DNA;

擴增非特異,這時要重新摸擴增條件或重新設(shè)計并驗證引物。

九、表達差異的計算方法

絕對定量通過標(biāo)準曲線計算起始模板的拷貝數(shù);相對定量方法則是比較經(jīng)過處理的樣品和未經(jīng)處理的樣品目標(biāo)轉(zhuǎn)錄本或是目標(biāo)轉(zhuǎn)錄本在不同時相的表達差異之間的表達差異。

 2-△△CT方法是實時定量PCR實驗中分析基因表達相對變化的一種簡便方法。

在有些情況下,并不需要對轉(zhuǎn)錄本進行絕對定量,只需要給出相對基因表達差異即可。顯然,我們說X基因在經(jīng)過某種處理后表達量增加2.5倍比說該基因的表達從1000 拷貝/細胞增加到2500拷貝/細胞更加直觀。

2-△△CT方法的推導(dǎo)(詳見實時定量PCR2-△△CT法分析基因相對表達量 

補充:在DNase I 消化樣品RNA 中的DNA后,需要對樣品重新進行氯仿抽提,具體實驗流程如下:

消化后總體積10Oul,體積太少,不利于抽提,我們往往補加200ulDEPC水。

1.  向離心管中加入等體積氯仿(約300ul ,劇烈顛倒,充分混勻至中層出現(xiàn)白色片狀沉淀。414000 rpm離心8min,取上清(約250ul)。

2. 加入1/10體積的NaAC3M)(約25ul)和預(yù)冷的等體積異丙醇(約280ul),-20℃放置20min。

3. 414000 rpm離心15min,去上清,注意不要觸到沉淀。 

4.  加入1ml75%乙醇,414000rpm離心3min,去上清。

5.  瞬時離心,用200ul(或10ul)的槍頭小心吸去離心管底的殘存液態(tài)(勿吸到管底的沉淀)。 

6. 把離心管放置于超凈臺晾至約5-10 分鐘(勿完全干燥,否則很難溶)。加入30~50μl的無RNase的水,靜止1min 后,振蕩30sec,瞬時離心。

7. 將提取的RNA立即進行下游實驗,或放-20℃保存。

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