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定量PCR,从理论到实践,从入门到精通(二)
——反转录相关

Real Time PCR,即实时荧光定量PCR,也被称为定量PCR或qPCR,是实时监测PCR扩增产物并进行解析的方法。
Takara以专业的精神,结合定量PCR实验的国际标准MIQE原则,综合Takara先进的研发技术、标准严谨的实验操作和丰富的技术支持经验,为您带来【定量PCR课堂】,内容包括定量PCR的原理、实验设计、实验操作、数据分析和疑难解答等相关知识。
点击链接,可以查看Takara定量PCR课堂第一讲——基础概念篇

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反转录实验,将RNA反转录为cDNA。

本文为您介绍反转录实验相关的一些基础概念。

◆ RNA模板制备

【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。

使用Agilent 2100 BioAnalyzer进行检测
本方法基于微流体技术,仅需要2–7 ng RNA用于分析,可以替代传统的基于凝胶的分析方法。通过RNA Integrity Number (RIN)评估RNA样品的完整性。除了评价RNA质量外,这个自动化系统还可以很好地提供RNA浓度的估计值。

反转录引物

【反转录引物的选择】

进行Two Step RT-PCR反应时的反转录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。

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反转录,所以不管目的片段在mRNA的任何位置都能很好地进行表达解析。

Oligo dT Primer
想从Poly (A) 尾开始反转录反应时,使用Oligo dT Primer。但是如果目的片段距离Poly (A) 尾过远,反转录效率将会降低。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,反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。对于基因表达解析这样的复数基因检测,不适合使用Gene Specific 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全长范围内高效率反转录,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。

① 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。

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。

② 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的反转录试剂进行反转录反应。 Takara明星产品PrimeScript™ RT reagent Kit with gDNA Eraser (Perfect Real Time) (Code No. RR047)是可以除去基因组DNA的定量PCR专用反转录试剂,试剂盒中附带gDNA Eraser,仅需42℃、2分钟即可高效去除基因组DNA。

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