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Technical articlesRT Primer的佳選擇
通常RT primer可分為三類:oligo dT,隨機引物以及基因特異性引物。Oligo dT引物之所以應用范圍更加廣泛,是因為可由此獲得mRNA的全長拷貝。
然而如果mRNA長度過長>4kb,或者沒有polyA尾(原核mRNA或rRNA),就需要考慮使用隨機引物進行RNA的反轉錄。隨機引物雖能長基因的5’末端的轉錄,但并不能獲得整個基因全長的cDNAs,且對RNA樣品質量要求比較高,此時可用6-8個核酸聚合體來提高cDNAs的合成量。
而對于真核生物的qPCR,長隨機引物和Oligo-dT引物的混合物似乎能給出一個漂亮的結果。針對此類優化混合引物,已有兩家公司的試劑盒或可助大家一臂之力:Qiagen QuantiTect Rev. Transcription Kit和BioRad iScript Kit。
第三個選擇就是基因特異性引物,僅擴增需要的cDNA,適用于目的序列已知的情況。通常在一步RT-PCR法中可使用此類引物,因為該引物也可用作為PCR中的反向引物。
RNA的二級結構
若要獲取全長RNA的反轉錄,那么RNA二級結構的問題就不可忽略,因為反轉錄酶在遇到此類結構后會終止反應或從模板上脫落下來。
也許你很難判斷RNA是否具有二級結構,但如果基因中GC含量較高,通常意味著RNA很難被變性且不可能是單鏈,此時就需要在65℃ 5min對其進行充分變性,以避免其對實驗結果的影響。
另外,還有一種方法可解決此問題,即使用一種適溫度高于正常標準(37℃-42℃)的逆轉錄酶。比如來自Life Technologies的Themoscript酶就常用于具有復雜結構RNA的逆轉錄。當然也存在一些即使在常規逆轉錄溫度(37℃-42℃)的條件下,也能跨過RNA二級結構的率逆轉錄酶,即使是針對富集GC序列的RNA也能得到很好的結果,如Qiagen公司的逆轉錄酶Omniscript和Sensiscript,以及Takara Bio公司的PrimeScirpt RT enzyme。
去除gDNA
RNA中存在的基因組DNA(gDNA)污染可能是終PCR反應中假陽性結果出現的原因,目前已存在很多方法去除gDNA,比如通過DNAase對提取的RNA進行預處理。
以上方法無可避免會造成RNA的蛋白污染,因而這里介紹一種可繞開酶處理的方法,即針對RNA設計一種包含內含子或內含子-外顯子邊界的引物,如此DNA就不會產生擴增抑或即便擴增了其條帶大小也與cDNA不同。
但值得注意的是,使用該方法時基因中要沒有假基因存在,假基因(pseudogene)是插入到基因組中剪切mRNA的DNA拷貝,否則也會產生假陽性結果。
而對于沒有內含子的原核RNA,gDNA的去除則更是基因表達準確測量的一個至關重要的因素。使用DNAase處理RNA是*的方法,Quantitect Rev.Transcription Kit中所包含的gDNA清除緩沖液就可在無需加熱或EDTA失活的條件下降解DNA。此外,具有gDNA Eraser(Takara Bio)的PrimeScript RT試劑盒也可去除gDNA,且能在不到20分鐘之內快速完成RNA的cDNA合成。
檢測RNA分子的完整性
毫無疑問,RNA質量對cDNA合成結果會產生重要的影響,而不同批次間RNA質量差異也導致RT-PCR產生不同的結果。所以在進行RT-PCR前,應該檢查RNA條帶的質量,可通過瓊脂糖凝膠電泳進行檢測。通常完整的真核RNA應包括28S和18S RNA條帶,且較大的條帶的強度應是較小條帶的兩倍左右,另外兩個條帶強度大致相同也是可以的。
而另一種準確測量RNA質量的方法是使用Agilent BioAnalzyer儀器,它可將RNA分子可視化并能在分析RNA完整數值(RNA Integrity Number,RIN)后給出一個質量的量化標準。RIN為8-10,則表示RNA質量非常好;當RIN值低于7,則說明RNA可能有降解,可能會導致一些罕見信息的丟失等問題。RNA定量
除了掌握RNA的完整性之外,準確評估產量也很重要。產量的準確性會受到以下因素的影響:測量儀器的準確性、DNA的污染、鹽的污染以及降解程度。而為了準確測量產量,小編我更喜歡使用Nanodrop進行UV定量。
該儀器不需要稀釋樣品,并且具有非常寬的測量RNA的范圍。以小編的經驗,它可以準確讀取到10ng / ul。而傳統的紫外分光光度法應避免使用大容量的比色皿,因為這需要耗費大量的樣品。此法的缺點是也可在樣品中測量基因組DNA,如果從RNA提取過程殘留鹽或酚,則會增加吸光度,使得RNA的OD值變得更高。
而解決此問題一個方法是使用熒光染料,Ribogreen是一種RNA特異性染料,可通過熒光來測量RNA產量。現在,Nanodrop已經具備檢測Ribogreen所發出熒光的功能。
兩步法或一步法RT-PCR
RT-PCR也分兩種類型:一步法(One-step PCR)和兩步法(Two-steps PCR),具體操作見下圖。前者,RT反應和PCR擴增是在同一個反應管中進行的;而后者,RT 反應與PCR擴增反應單獨進行。
盡管這兩種方法都能得到終的結果,但是每種方法都有優缺點。選擇哪種方法取決于各種因素。如下總結它們的優缺點。
一步RT-PCR消除了樣品轉移步驟,不僅消除了控制物污染的潛在來源,而且需要較少的準備和操作時間。又因一步RT-PCR中所使用的引物是基因特異性的,靈敏度高,常用于分析低表達水平基因。而其不足在于同一樣本中只有有限數量的目的基因被擴增,且需要在轉錄和擴增間尋找一個平衡。
所以當時間對實驗很重要時,一般采用一步法,如檢測RNA病毒,也適用于高通量分析。由于該法的檢測結果準確率高,因而在需要測量表達水平上的細微差異時,也可采用此方法。
而兩步RT-PCR可將大批量的RNA轉化為cDNA,然后儲存cDNA用于后續實驗,可檢測大量基因;在分別優化RT和PCR步驟后,可更好地控制實驗過程;又因只有少量的轉錄本被用于PCR,則可能從RNA 分離到RT反應的抑制劑(如乙醇、酚及胍鹽等)都被稀釋了。
但是兩步RT-PCR更耗費時間,且帶來污染的可能性更高;RT過程應以相同效率反轉錄RNA,否則會影響qPCR的啟動效率,進而帶來不同的實驗結果,因此對于每個RT反應應使用相同的條件。
如果你需要對同一樣本的多個目標進行分析時,可選擇兩步RT-PCR。另外,當RNA的存儲是個問題時,好是進行兩步RT-PCR,因為cDNA在-20℃是穩定的。