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cDNA文库的构建和筛选 —在外界环境压力条件下,新表达基因的鉴定方法实验

2024-05-30 DNA 加入收藏
材料与仪器步骤一、材料所有化学试剂均为分子生物学级纯度。所用塑料和玻璃制品,包括瓶子和移液器吸头均经高压蒸气灭菌。涉及核酸的操作均需带手套。1.总 RNA提取(


材料与仪器

步骤

一、材料

所有化学试剂均为分子生物学级纯度。所用塑料和玻璃制品,包括瓶子和移液器吸头均经高压蒸气灭菌。涉及核酸的操作均需带手套。

1.总 RNA提取

(1)无 RNase 水。加 I mL 焦 炭 酸 二 乙 酯(DEPC) (Sigma-Aldrich) 到 I L 水中(0.1%, V/V) , 搅 拌 过 夜(> 1 2 h),高压蒸气灭菌。这可使得存在于水中的RNase 失活,处理过的水用于本节中溶液的配制和溶解 RNA 样品。

(2)TRIzo〖试 剂(Invitrogen)。

(3)氣 仿(Fisher Scientific)。

(4)异 丙 醇(Fisher Scientific)。

(5)7 0 % 乙醇,加 30 mL DEPC 处理的水至 70 mL 无水乙醇中。

(6)Oligo (dT) 纤 维 素(New England BioLabs, NEB)。干燥的 Oligo (dT) 纤维素与 0 •I mol/L NaOH 混合使其成浆状,填充入一个无菌的柱子或 I mL 灭菌棉花或者玻璃丝塞住的注射器。在加样前先用上样缓冲液平衡柱子。

(7)上样缓冲液: lm ol/LNaCl, 2 mmol/L 磷酸缓冲液, PH7.2。

(8)洗漆缓冲液(middle wash buffer) : 上样缓冲液+0.3 mol,+LNaCl。

(9)洗脱缓冲液(elution buffer): 10 mmol/L Tris——HCl, pH7. 2〜7. 4 , I mmol/LEDTA

(10)3 mol/L 乙酸钠, pH 5. 2。

(11)乙醇。

2 cDNA 文库的构建

1. cDNA文库构建的克隆载体。现已有许多载体,各有其特别的用途,研究者应 根据其特性挑选恰当的载体。一些使用较广泛的 cDNA文库构建载体包括: Uni-ZAPXR (Stratagene)、 plTriplEx2 (Clontech)、 pSPORTl (Invitrogen)、 130^££1^-1(1^〇¥&8611/]\46]:〇 10。本章将以1711卜2八?父1^克隆载体为例。 2. 1/xg经过柱纯化的mRNA。 3 . 含 多 聚 ( dT) 区 域 的 寡 聚 核 苷 酸 连 接 物 - 引 物 ( linkerprimer) [例 如 5'- NNNNNNNNCTCGAGdT (15) -3’] 。 4. 核糖核酸酶抑制剂( RNasin, 2 0 U//iL ; Pr〇 mega)。 5. AMV反 转 录 酶 (10 U" L) 和 IOX反转录缓冲液( Promega)。 6 . 核 苷 酸 ( dATP、 dTTP、 dGTP 各 l 〇 mmol/L)。 7. 5-甲基胞嘧啶类似物(dCTP~J_5_mmol._~9_L~B。 8. RNase H (5 U '/ uL; New England Biolabs)。
9. DNA 聚合酶 I CE.coU; 10 U/^L) 和 IOXDNA 聚合酶 I 缓 冲 液 ( New England Biolabs) 〇 10. E coR I接头。 E coR I接头可购买得到,也可用两个不同长度的引物构建,经 过杂交可形成双链并在平末端带有5'-鱗酸基。在一条引物上包含一个有 E coR I酶切位点的5'-AATTCNNN-3'突出末端。双链的另一端( 接头的平末 端)可 连 接 至 任 何 包 含 憐 酸 基 团 的 cDNA末端。接头应用蒸馏水稀释至终 浓度为5 fig/^L 。 11.50\丁八丑缓冲液: 2 111〇 1/[1'1^-乙酸口《 ^ . 5 , 100 111111〇 1/1^〇丁八。 12. 1 % T A E 琼脂糖凝胶: IX T A E 缓冲液, 1 % 琼 脂 糖 ( lg/lOOmL),溴 乙 锭 (1 fig/mL)〇 13. 100 mmol/L EDTA。 14. T4 DNA 连 接 酶 (400 U/V L) 和 IOXT4 DNA 连 接 酶 缓 冲 液 ( New England Biolabs)。 15. T4多聚核昔酸激酶( polynucleotide kinase, 10 U/juL) 和 IOXT4多聚核苷酸 激酶缓冲液( New England Biolabs)。 16. TSM 缓冲液: 50 mmol/L Tris-H Q , ::pH 7. 5, 100 mmol/L NaCl, 8 mmol/L MgSO4, 0.01% (W/V ) 胶原。 17. XLl-Blue (Stratagene)0 18. LB■氨苄青霉素肉汤: IO g蛋白胨, 5 g 酵母抽提物, 5 gNaCl, pH 7. 5 , 用 双 、 蒸水稀释定容至1 L ,高压蒸气灭菌。冷却至室温后,添 加 0 . 2 % 的麦芽糖和 终浓度为1〇〇 fxg/m L的氨苄青霉素。 19. NZY 琼脂: 5 gNaCl, 2 gM gS0 4 .7H20, IOg 蛋白胨, 5 g 酵母抽提物, I5 g 琼脂粉, pH 7. 5。用双蒸水稀释定容至1 L ,高压蒸气灭菌。冷却 至 5〇 »〇铺 平板,储存于4°C 。 20. N ZY上层琼月旨: 5 g NaCl, 2 g MgSO4 • 7H20, I g/L 蛋白陈, 5 g 酵母抽提 物 , 0.7% (W A O 琼脂粉, pH 7. 5。用双蒸水稀释定容至i l ,高压蒸气灭 菌。上层琼脂储存于4°C 。在使用前用微波炉融化。在接种细菌培养前,必须 冷却至45°C 以下。 ’ ' 21. 高保真聚合酶(2.5 U/ML , Stratagene)。

3 CDNA 文库的扩增

(1)NZY 平 板(24 cmX24 cm ), LB-氛卞青霉素肉汤, XLl-Blue 菌种 , NZY 琼脂,NZY 上 层 琼 脂(见 2 中 第 19、 20 项)。

(2)TSM 缓 冲 液(见 2 中 第 16 项)。

(3)氯 仿(Fisher Scientific)。

(4)二 甲 亚 讽(DMSO; Sigma-Aldrich)。

4 cDNA 文库差异表达的筛选

(1) NZY 平 板(24 cmX24 cm, 见 2 中第 19、 20 项)

(2)Hybond-14 0.45/1111 孔径的尼龙膜(GE Healthcare)。

(3)20XSSC: 3 mol/L NaCl, 0. 3 mol/L 柠 檬 酸 钠(I L 配方: 175 g NaCl, 88 g柠檬酸钠);用蒸馏水稀释。

(4)变性缓冲液: I.5 mol/L NaCl, 0. 5 mol/L NaOH。

(5)中和缓冲液: I. 5 mol/L NaCl, 0. 5 mol/L Tris-HCl, pH 8. 0。

(6)冲洗缓冲液: 0.2mol/LTris-HCl, p H 8. 0, 2XSSC。

(7)Whatman 滤纸或层析纸(Fisher Scientific)。

(8)dNTPs (dATP、 dTTP、 dGTP 各 1 0 mmol/L)。

(9)固定的 Oligo (dT) 引物: 5’ - dT (15) A/G/C-3、 可 购 买 商 业 化 产 品(Invitrogen; New England Biolabs) 〇

(10)Nasin (20 U/μL, Promega)

(11)二 硫 苏 糖 醇(DTT) (Sigma-Aldrich),用无菌水配置成〇• I m ol/L 储存液。

(12)A M V 反 转 录 酶(10 U/μL) 和 10X 反转录缓冲液(Promega)。

(13)[α-32P] dCTP (3000 Ci/mol; GE Healthcare) 。

(14)RNaseA (60 mg/mL, Sigma-Aldrich)0

(15)快 速 离 心 柱(quick spin column) (TE; Sephadex 0 2 5 , Fine),用于放射性标记的 DNA 纯 化(Roche)。

(16)IX T wEl 缓冲液: 10 mmol/L Tris-HCl, pH 8. 0 , I mmol/L EDTA。

(17)杂交缓冲液,改良的 Church’s 缓冲液: 0.25 mol/L Na2 HPO4, 0.25 mol/LNaHPO4 (PH 7. 5), lmmol/LED TA, 7 % 十二烷基磺酸钠(SDS; W/V );或够买商业化的缓冲液; Ultrahybe (Ambion)。

(18)洗膜缓冲液(membrane washing buffer): 0. 1XSSC, 0 •1 % SDS (W/ V)。

(19)膜清洗缓冲液(membrane rinsing buffer): 0.1 X SSC。

(20)X 光 片(Koda)。

(21)TSM 缓冲液:(见 2 中第 16 项)。

(22)氯仿(Fisher Scientific)。

(23)XLl-Blue 培养基。

(24) N ZY 上 层 琼 脂(见 2 中第 19、 20 项)。

5菌体内克隆的检出

(1)XLl-Blue 菌种。

(2)10 mmol/L MgSO4

(3)ExAssist helper 嗤菌体。

(4)Uni-ZAP X R 噬菌体储存液。

(5)LB- 氨苄青霉素肉汤(见 2 中第 18 项)。

(6)SOLR 细胞。

(7)L B 氨苄青霉素琼脂平板: 15 g 琼脂粉加至 L B 肉 汤 中(I L),高压蒸气灭菌。冷却至 50°C 以下铺平板,加人氨苄西林(lOOpg/mL) , 用恰当厚度铺板。

6 质粒的小量抽提

(1)LB-氨苄青霉素肉汤(见 2. 2 中第 18 项)。

(2)预裂解缓冲液: 5 0 mmol/L 葡萄糖, 2 5 mmol, LTris-HC1, p H 8. 0, lOmmol/LEDTA

(3)RNase A (见 4 中第 14 项)。

(4)碱裂解缓冲液:0. 2 mol/LNaOH, 1% S D S , 该溶液需用之前新鲜配制。

(5)中和缓冲液: 5 m olZL 乙酸钾, 30% 乙酸, 50 mm 〇 r L 葡萄糖, 25 mmol/LTris-HCl, pH 8. 0, 10 mmol/L EDTA0

(6)异 丙 醇(FisherScientific)

7.70% 乙 醇(见 2. 1 中第 5 项)。

7 插入序列的分离

(1)限制性内切酶: E co R I 和 Xho I (N ew EnglandBiolabs); 可根据接头调节。

(2)IOX 限制性内切酶缓冲液,使用限制酶所附带的缓冲液。

(3)DNA 上样缓冲液:0. 25% (W /V ) 二甲苯氰, 0. 25% (W / V ) 溴酚蓝, 50% 甘油。

(4)1% T A E 琼脂胶和 50X T A E 缓 冲 液(见 2. 2 中第 11、 12 项

(5)DNA 分子质量标准(Invitrogen),由表达克隆片段的大小而定(从 100 bp 到几kb)。

(6)带滤芯的移液器吸头(Im L )。

(7)灭菌棉花或玻璃丝。

8 标记探针的合成

2. 8 标记探针的合成 1. 无〇 10 ^ 的 41^113: ; (〇1 八丁?、 £ 1丁丁?、 £ ^ 丁?各 5 111111〇1/乙)。 2• 随 机 引 物 ( 1〇〇 mmol/L dN6; New England Biolabs)。 3. IOX 随机引物缓冲液: 0.5 mol/L Tris-HCl, pH 7. 6, 20 mmol/L D T T, 50 mmol,L MgCl2,〇. 4 mol/L KC1。 4. DNA 聚合酶 I Klenow 片 段 ( 5 U/|nL; New England Biolabs)。 5. [cr32P] dCTP (3000 Ci/mol; GE Healthcare)。 6. 快 速 离 心 柱 ( TE; S印hadex 0 2 5 , Fine),用 于 放 射 性 标 记 的 D N A 纯化 (Roche)。

9 Northern 印迹

(1)10X MOPS 缓冲液: 200 mmol/L MOPS, 50 mmol/L 乙酸納, 10 mmol/L EDT A , pH 7. 0。

(2)I. 25% 甲醛变性胶:将 3.75 g 琼脂糖溶于 217 m L 双蒸水中,加 E B 至终浓度 Iμg / m L , 将该溶液 放 置 于 60°C 培养箱中。另取一灭菌瓶,加 人 30 mL IOX MOPS 缓冲液, 53 mL (37% , W ) 甲醛,将该溶液放人 60°C 培养箱中。等到两种溶液都平衡至 6 〇°C 后,将它们混合,轻轻旋转混勻,注意不要产生气泡,倒入较大的制胶板中。

(3)RNA 样品溶解缓冲液: IXMOPS 缓冲液, 2.2 mol/L 甲醛, 5 0 % 甲 酰 氨(V/V )。

(4)6X R N A 上 样缓冲液 : I X MOPS 缓冲液, 5 0 % 甲 酰 氨(V/V ), 4 0 % 甘油(V/V ),加入几滴溴酸蓝和二甲苯氰作为示踪染料。

(5)HybondO.45 pm 孔径的尼龙膜(GE Healthcare)。

(6)20XSSC (见 4 中第 3 项),必要时用蒸馏水稀释至所需浓度。

(7)Whatman 滤纸或层析纸(Fisher Scientific)。

(8)纸巾。

(9)测序胶板。

(10)压重物。

(11)玻璃或塑料吸管(5 或 IOmL) , 用来驱除转膜装置中的气泡。

(12)塑料薄膜。

(13)Northern 印迹法的固定液: 0 •05 mol/L NaOH。

1 0 用探针检测 Northern 印迹

(1)杂交液: Ultrahybe 杂交缓冲液或者改良的 Church』 s 缓 冲 液(见 4 中 第 17项)。

(2)放射性标记的探针(见 2. 8)。

(3)Northern 杂交洗液:用蒸馏水配置 0. 1XSSC, 0.1% SDS。

(4)X 光片。

(5)Northern 印迹洗脱液:煮沸含有 0.5% SDS 的双蒸水,将印记膜放入,用盖革计数器检测直至放射信号低于背景水平。

二、方法

已有针对特定的实验(基因的高或低拷贝等)而设计的商业化产品来检测和鉴定差异表达的基因。尽管技术的发展日新月异,但从感兴趣的组织/器官/有机体中分离mRNA 构 建 cDNA 文库仍然是鉴定新基因和蛋白质的标准方法。有很多成熟的试剂和产品可供选择来构建一个文库;本章介绍了一种通用的标准方法用于构建文库,筛选阳性克隆并对其分析。这些实验方法使用了 Uni-Zap-cDNA 合 成 试 剂 盒(Stmtagene)(5),但也可以修改后用于其他载体。一些通用的噬菌体克隆载体包括 plTriplEX(Clontech)、 pSPORTl (Invitrgen) 和 ISCREEN-1 (Novagen) , 但不局限于这几种。文库构建之后,用表达差异筛选来鉴定在测试条件下受诱导或抑制的基因克隆。这 里 我 们 以 新 基 因 的 鉴 定 为 例 说 明 具 体 的 实 验 步 骤 ,该基因在海蜗牛的肝胰腺组织中表达,并在缺氧条件下被诱导。这种表达上调被 Northern 印迹所证实。似印-2克隆的序列测定后,进一步的序列分析参见 3. 11。

1 总 RNA 的提取分离

(1)现今有许多试剂盒可用于总 RN A 和 mRNA 的 分 离(Ambion、 Roche、 Qiagen、Invitrogen、 Novagen 等)。这些试剂盒可获得高纯度和高质量的 RNA, 但相对来说价格较贵。这里我们介绍了传统常规的 RN A 抽提方法。

(2)每 100 mg 组织加入 Im L TRIz0I 匀浆,并加入 0.2 m L’ m L 氯仿。颠倒混匀 15s,室温放置 2〜3 min。 4: ° C , 12 000 g■离心 15 min。

(3)转移上层水相至一新的 Eppendorf 管,加入等体积的异丙醇沉淀 RNA。在室温放置 10 min。

(4)4°C ,最高转速离心 10 min。移去上清,用 250 pL 7 0 % 乙醇洗涤沉淀,最高转速离心 5 min。吸去乙醇,在室温空气干燥 RNA 10 min, 用适量的 DEPC 处理的 水 溶 解(假 定 10 mg 组织获得的 RNA 量 为 IOfXg)。 储 存 于 4°C (一周之内)或者一 20°C (长期保存)。

(5)用紫外分光光度计测定 260 nm 和 280 mn 光吸收值,用以确定 RN A 浓度和纯度。 A260/A 280 为 1. 6〜2. 0 为可接受的范围(见注释 1)。

(6)用结合有 Oligo (dT) 的纤维素柱子纯化 poly (A )+ InRNA。总 R N A 加热至65°C ,与上样缓冲液 1 : 1 混 合(V/V ),上样至 Olig0 (dT) 的纤维素柱。

(7)用一个柱床体积的上样缓冲液冲洗柱子,收集洗脱液于无菌 Eppendorf 管。将洗脱液再上样、收集,重复两次。

(8)分别用一个柱床体积的上样缓冲液和洗涤缓冲液冲洗柱子,最 后 用 1.5 倍柱床体积的洗脱液洗脱。最后一步使 poly (A )+ InRNA 得以洗脱,加入0.1 倍体积的 3 mOl/L 乙 酸 钠(p H 5•2), 2•5 倍体积的无水乙醇,放置于一 20。 C 沉淀过夜。操作程序可在此停止。

(9)第二天于 4°C , 13 000 g 离心 45 min。弃上清用 7 0 % 乙醇洗 涤(250 fxL), 以相同速度离心 10 min。所获得的沉淀为 mRNA, 空气干燥并溶于 DEPC 处理的水中(见注释 2)。如果不立即用 mRNA 进行实验,则将样品储存于一 8 〇°C 。

2 cDNA 文库的合成

3.2 cDNA文库的合成 1•在无RNase的 Eppendorf管中,加入mRNA (5 pg, < 3 0 pL) , 寡聚核苷酸连 接物-引 物 (3 pg) 及 RNasin (5 pL)。第一 链 cDNA合成以mRNA为模板,加 人 dNTPs (3 ML)、 5_甲基-dCTP (3 ; xL)、 IOX反转录酶缓冲液(5 , ),补水 至 45 fxL。轻轻混匀,于室温使引物和模板复性10 min。 2 . 加入反转录酶至反应管中(5 / JL, 50 U) 使最终体积为50 juL。轻轻混勻,稍 加离心收集反应液于离心管底部,然后在42°C放 置 I h (见注释3)。 3•于同一管中进行cDNA第二链的合成( 第一链的互补链)。在第一链反应液中加 人以下成分: dNTPs (6 pL)、 10X D N A 聚合酶I 缓 冲 液 (2 0 ^ ) 、 [a-32P] dCTP (I pL)、 RNase H (I fiL, 5 U )、 DNA 聚合酶 I (1〇 yL , 100 U),用 蒸馏水补加至终体积2〇〇 / xL,在 16°C孵 育 2 h。 4.将双链cDNA反应管置于冰上,加 人 22. 5 ^LdNTPs (A. C /C/T ) , DNA 聚 合 酶 (2. 5 yL) 合成平头末端,在 72°C反 应 30 min。 5•加人等体积的苯酸-氯仿( I : 1 V/V , pH 7. 4 ) , 振荡混勻,在台式离心机上室 温以最大速度离心1〇 min。转移水相至新离心管,加入等体积氯仿。振荡混匀
以上述条件再离心5 min,转移水相至新的Eppendorf管。 6•加人等体积异丙醇,加乙酸钠至终浓度为0.1 mol/L 。放置反应管于一20°C沉淀 cD N A 过夜。实验步骤可在此处暂停。 7 . 第二天于4°C ,最大速度离心I h 沉 淀 cD N A 。转移上清至另一离心管,确认获 得的沉淀是cD N A 。 用盖革计数器确定c D N A 沉淀有放射标记,再测定上清确 认大部分放射活性存在于沉淀中。 8•加入7 0 % 乙醇洗涤沉淀(250 ( L i),在微型离心机上用最大转速于室温离心10 min, 小心移除乙醇,当心不要扰动沉淀,室温空气干燥10 min。沉淀位置用笔 在管外部做上标记,因为干燥后沉淀会“消失”。 9. 在 无 菌 水 ( IOfJ J 中重新溶解cDNA沉淀,轻弹样品,稍加离心收集样品于离 心管底部。将离心管静置于室温10 min或 4°C , 30 min使 cDNA充分溶解。转 移 cDNA溶液至一新的离心管,用盖革计数器检测旧离心管,确 定 cDNA已被 完 全 溶 解 ( 见注释4)。 1 0 . 加 人 T 4 D N A 连 接 酶 ( 5 U ) 和 I O X T 4 D N A 连 接 酶 缓 冲 液 ( 1, 5 ML ) 将 Ec0R I 接头连接到平末端。反应终体积为15 (加蒸馏水补足) 。在 10°C反 应 16 h 。 11. 将离心管放置于75°C,反 应 15 min以热灭活连接酶,稍加离心,收集反应液 于管底。将该样品放置于冰上,加入如下试剂: T 4多聚核苷 酸 激 酶 (10 U ) , 10XT4多聚核苷酸激酶缓冲液(0.5 ^L) , 加无菌水将反应终体积补至20 pL。 37°(:孵育3〇 111丨 11,随后于75°(:反应15 111;11以热灭活激酶。稍加离心,收集反 应液于管底,将该离心管放置于冰上。 12■加入4 IOX内切酶反应酶缓冲液, 10 p L 灭菌蒸馏水, 6 X/w I 内切酶 至 cDNA管 中 ( 使终体积为40 f/L),用以切开位于连接物-引物上的; I 酶 切位点。轻弹混匀,稍加离心,收集反应液于管底,在 37°C孵 育 2 h。加人等 体积异丙醇,放置于一20°C沉 淀 过 夜 ( 见注释5)。 13. 在微型离心机上用最大转速于4° C离 心 10 min,小心移除上清,当心不要扰动 沉淀。 14. 加 人 7〇 %乙醇洗涤沉淀(250 fzL),在离心机上用最大转速于4°C离 心 10 m in。 小心移除乙醇,室温空气干燥10 min (见 注 释 6)。用适当体积的无菌蒸馏水 (本例中我们使用了 50 ML) 重新溶解沉淀,于 4°C保存。 15•制备10 mL 1 % T A E 的琼脂糖凝胶,倒 人 10 cm的制胶板,等待其聚合。在胶 底部标记出10个方形网格。 16•用100 mmol'L 的 EDTA溶液 倍 比 稀 释 ( 从 10 ng/fxL到 250 ng/j^L) 已知浓 度的DNA标 准 品 ( 如 2. 7. 5 中的DNA分子质量标准)。 17•在每一稀释度作一标记( 〇、 5、 10、 25、 50、 75、 100、 150、 200、 250 ng' VL)。 18•从每一稀释度中仔细吸取1 卩 L 到胶板上。 19•在每一稀释度下方,点样 I fxL cD N A 样品,放置大约20 m in使其渗透入胶板中。 20.用紫外线照射平板,观 察 cDNA样品,与标准品相比估计其浓度。 21•将cDNA (〜100 ng)、带有黏末端的载体(1网 )、 IOXDNA连接酶反应缓冲

3 滴度测定和 cDNA 文库扩增

3. 3 滴度测定和cDNA文库扩增 1•取出一个保存的XLl-Blue菌种管,划线接种于L& 氨苄青霉素平板上, 37°C 培 养过夜。第二天,挑单克隆接种到25 mL LB-氨节青霉素肉汤中,于 37°C 摇床 培养至〇 D6M= l 。 2. 贫培养物于4°C , 1000 g 离 心 10 min, 重悬细菌沉淀于1〇 mmol/L MgSO4溶液 七,调 整 〇 D6。。至 0.5。 3. 用 TSM 溶液配制文库浓度梯度稀释液各100 (1 : 10, 1 : 1〇〇, 1 : 1〇〇〇, 1:10 000),与等体积新鲜培养的XLl-Blue细菌混合, 37°C培 养 20min。 4 . 将前述每管与N ZY上层琼脂混匀( 冷却至50°C 以下,每一稀释度加3 mL),随 后迅速铺板于10 cm平板上。等平板冷却至上层琼脂完全凝结,翻转培养板于 37°C培养直至观察到噬菌斑形成。计数每块板上的噬菌斑数,用以下公式计算 文库的滴度: pfu/mL= (噬菌斑数X 稀释度)/铺板的体积( 见注释7)。 5 . 为扩增cDNA文库,准备10个 N ZY平 板 (24 cmX24 cm) 和 XLl-Blue菌种的 LB-氨苄青霉素肉汤过夜培养物( 见 1 和 2 项) 。 6•用移液器分别吸取100 ;xL XLl-Blue菌悬液,分装入10个 I.5 m L灭菌离心管 中,分别加人包装噬菌体混合物( 含〜50 000个噬菌体) , 37°C赙 育 15 min。 7. 在各管中加人7 m L融化的顶层琼脂,平铺于N ZY平板之上。 8. 将平板于37°C培养过夜,直至在菌苔上形成噬菌斑。随后在各平板表面加入10 mL TSM 缓冲液,放置于4°C ,轻轻振摇过夜,使得噬菌体从固体培养物中释 放人缓冲液。 9. 收 集 10个平板上的包含有嗟菌体的T SM 培养液,加入氯仿至终浓度为5 % (7/")。室温放置15 1^!1, 5001?离心1〇 1^11,转移上清至新的灭菌容器内。 10. 加人 DMSO至终浓度为7 % (V/V ) ,分装扩增好的文库于I. 5 m L离心管, C 存于一80°C 。用前面的方法滴定扩增文库的滴度。

4 cDNA 文库的差异筛选

3.4 cDNA文库的差异筛选 1,准 备 N Z Y 平 板 (10块板, 24 cmX24 cm),见 3.3中 1〜4。通过计算出的滴 度 ,调整噬菌体文库感染细菌量至每块板为20 000〜50 000 pfu。 2.大 约 12 h 后噬菌斑形成。经常观察至噬菌斑为圆形,直径为I mm左右。 3•在每块新形成噬菌斑的培养板上放置一张Hybond尼龙膜,吸 收 I min。在尼龙 膜和培养板上做好一一对应的标记,以便确定阳性克隆。 4•将每张膜浸泡在变性液中I min, 再浸泡于中和液中5 min, 洗漆液中〇.5 min。 5.将膜放置于滤纸上,在空气中干燥。用紫外交联仪交联噬菌体DNA至膜上。
6•取第二张膜,重复步骤3〜5 , 吸收时间延长至2 min。 7•将尼龙膜放置于两张滤纸中间,于干胶仪中80°C 烘烤。 8. 需合成两套探针来筛选。一套用对照mRNA为模板合成,另一套则以暴露于环 境压力中的mRNA为模板。 9. 用与第一链cDNA合成类似的操作方法合成探针, ( 见 3. 2,材料列于2. 2)。分 装 poly (A )+ mRNA (约 1 辟 )入 DEPC处 理 的 1.5 m L离心管, 65°C 加热 5 min0 10. 立即置于冰上,随后各管分别加人IOX反转录酶缓冲液(5 ^ ) 、 dNTPs (3 / iL 、无 dCTP)、 Oligo (dT) 引 物 (3 jug)、 RNasin (5 pL)。补水至 40 / xL, 轻弹混匀,稍加离心收集液体于离心管底部,在室温退火10 min,使引物结合 至 mRNA模板。 11. 加 5 juL 反转录酶和 5 juL [cr32P] dCTP (3000 Ci/mol) 至各管, 42°C孵育 I h 后 ,将离心管转移至16°C水浴。 12. 为降解RNA,需加人RNase A 5 ( ixL并 于 37°C孵 育 30 mm。经此处理后离心 管内只剩下cDNA,将其上样至快速离心柱, 400 g•离心3 min。洗 脱 液 ( 放射 标记的cDNA) 即可用作探针与尼龙膜杂交。 13. 结合有噬菌斑的膜放置于55°C 的旋转杂交管中在杂交液中预杂交30 min。 14•把放射标记的探针煮沸5 min (见注释8),立即置于冰上。将探针直接加入现 有的杂交液中( 见注释9 ) 至终浓度为l X 10scpm/mL。为便于比较,需加人 等同的放射标记量至匹配的印迹膜上( 对照和实验组) ,在 45°C 下滚动杂交过 夜 ( 〜16 h)。 15. 杂交后,用0.2父33(:, 0 . 1 % ( 灰 / ^)3〇 3溶 液 于 55。〇洗涤杂交膜10 111丨 11 ,再 重复该洗涤步骤3 次以降低放射背景。如果背景仍然很高( 用手持式盖革计数 器测量) ,可重复该洗涤步骤。 16. 将洗涤过的膜保持湿润,有放射活性的一面朝下,放置于塑料薄膜上,封口使 液体不至漏出。用薄膜再次包裹杂交膜。用纸巾抚平表面( 除去折皱和气泡) 。 将杂交印迹曝光于X 光 胶 片 ( 或成像憐屏)适当的时间,其时间取决于特异性 探针结合于杂交膜的cpm值。 17. 曝光X 光胶片,并分析放射自显影结果。图 I A 为第一次筛选的放射自显影结 果。每一点代表一个探针结合的噬菌斑。 18. 根据定位标记,回 到 N ZY平板上找出对应于差异表达克隆的噬菌斑并剪下。 用一灭菌的巴斯德管剪切下各个斑点的琼脂块,放置于加有500 ML TSM 缓冲 液 的 I.5 mL Eppendorf管中。如果不能分离出单个克隆( 特别在初次筛选 时) ,将推定的大致阳性“区 域 “切下。 19. 每管加入氯仿( 至 5 % , W/V ),振荡混匀30 s, 在室温放置30 min,使得噬 菌体从琼脂释放至缓冲液中。 20_将以上样品在4°C , 3OOOg 离 心 5 min, 转移上清至一新的离心管( 包含游离 的噬菌体) ,存放于4°C 。 21.测定每一转移噬菌斑的滴度( 试11/1111)(见 3.3)。
22•按50〜100 pfu/平板的水平将 每 一 阳性克隆重新铺板于NZY平 板 (10 cm直径) 。 23.用一小的圆形尼龙膜重新做第二次噬菌斑筛选,方法与初次筛选相同( 从 第 3 步开始)。 用同样的方法重复差异筛选步骤( 从 第 8 步开始V。通过检查放射自 显影图谱,选择代表感兴趣基因( 具有差异表达)的阳性克隆。图 I B 为第二 次筛选的放射自显影图谱。图 I cDNA文库的表达差异筛选。 ( A) 初次差异筛选使用以海蜗牛( Lto0WmZii0- mz) 的肝胰腺组织的mRNA为 来 源 合 成 的 [32P ] d C T P 掺 入 的 cDNA。正常氧含量 组 :试验动物处于4°C正常氧含量环境。低压氧组:试验动物处于一个大气压的氮气 环境中,持续时间为l h 、 1 2 h、 2 4 h (将来源于各时间点的等量的mRNA混合) 。 (B) 第二次差异筛选,用相同的探针筛选假定的缺氧反应克隆。 ( C) 从噬菌体上切割 质粒载体,随后从细菌中对质粒进行纯化。可分离缺氧诱导的阳性克隆插人片段。第 一泳道为编码蜗牛缺氧响应蛋白2 (snail anoxia-responsive protein 2,似印-幻的质粒 克隆;各类非特异性的基因插人显示于随后几个泳道。阳性克隆需用Northern印迹确 证其差异表达,随后进一步的鉴定如图2 所示

5 体内克隆的捡出


3. 5 体内克隆的捡出 1.本节的操作步骤根据所选用的cDNA文库载体而异。均应购买商业化的试剂 (通常应购自与载体相同的生产商)。本节提供了使用Uni-Zap试剂盒的简要说 明 ( ExAssist Helper 嗟菌体和 SOLR 细胞; Stratagene) (6)。 2•按3. 3.1项准备XLl-Blue细菌。用相同的步骤准备SOLR细胞。细胞在L fr氨 苄青霉素肉汤中37°C过 夜 培 养 ( 〜16 h), 3000 g■离心5 min。 3. 弃上清,重悬细菌沉淀于10_〇 1/乙^%3〇 4至〇〇 6。。= 1 ,存放于4°(:至步骤8。 4 . 分 装 200 噬菌体储液于Eppendorf管中,加人等体积的XLl-Blue细菌,加 入 I fxL helper噬菌体。 5. 将离心管于37°C孵 育 15 min。准备相同数目的加有3〜5 niL LB^氨苄青霉素肉 汤的15 mL试管,孵育结束后将 Eppendorf管中的液 体 转 人 15 m L试管中, 37°C轻轻振摇培养3 h。 6. 将培养管于400 g 离 心 15 min以沉淀菌体细胞和碎片,转 移 上 清 ( 包含中期的 丝状噬菌体)至新试管, 70°C孵 育 15 min。 7. 于 3000 g 离心15 min以沉淀残留的细胞,转 移 上 清 ( 包含丝状噬菌体)至一新 15 mL试管,贮存于4°C 。 8. 将代表每一选择出的噬菌粒的丝状噬菌体储存液(100 ^L) 加人做好标记的试 管中。稍微吹打重悬SOLR细胞,分装200 fiL 到每一试管, 37°C孵 育 15 min。 9. 每管用移液器吸取100〜 2〇〇 JjtL 细胞,加 到 L fr氨苄青霉素平板上,涂布均勻, 37°C培养过夜。 1〇 •挑取单克隆划线接种于新鲜的LB■氨苄青霉素平板,作为含有目的基因pBluescript质粒的SOLR细胞的主板, 37°C培养过夜。 11•从主板上取单克隆接种到3 m L的 LB-氨苄青霉素肉汤。培养至OD6 m= I , 加 人灭菌甘油至终浓度15% (V, V ) 贮存,将每一培养管混匀,_ 4° C 放 置 30 min,再贮存于_80°C 。

6 质粒的小量抽提

3 . 6 质粒的小量抽提 1•已有各种各样的商业试剂盒可为我们提供简便快速的质粒提取方法。这些试剂 盒可从许多公司获得,但不仅限于这些公司,如 BD Bioscience、 Qiagen、 InVitrcgen等。这里提供了一种标准的非试剂盒的抽提方法。 2•从划线接种的主板上挑选一单克隆至含3 mL LB^氨苄青霉素肉汤的15 m L试 管,将该培养管在37°C摇床培养过夜。 3•吸取1.5 m L的过夜培养液至Eppendorf管, 3000心 4°C离 心 10 min, 弃上清。 4. 重悬细菌沉淀于400 预裂解液中,转 移 至 另 一 无 菌 Eppendorf管,加入 RNase A 5 斗并振荡混匀。 5 . 加人等量的新鲜配制的碱性裂解液,放置于室温5 min。 6•加入等量的中和缓冲液,振荡直至将白色沉淀( 蛋白质、基因组DNA和细胞碎 片)打碎。放置于冰上5 min,在 4°C 以最大转速离心1〇 min。

7 插入片段的分离提取

7. 转移上清至另一无菌Eppendorf管,加人等体积异丙醇。颠倒混匀,于室温放 置 10 min。 8•在室温以最大转速离心10 min, 弃上清。用 7 0 % 乙醇洗沉淀( DNA质粒) ,再 次以相同条件离心5 min, 吸弃乙醇,室温空气干燥10 min。 9. 用合适体积的无菌蒸馏水溶解质粒DNA (通常最少用20 pL),用紫外分光光度 计 定 量 ( I 〇 D= 5 0 卩 g/m L 双 链 DNA)。质粒可短期储存于4°C 或长期保存于 —20°C直至再次使用。 3 . 7 插入片段的分离提取 1•用匹配的限制性内切酶酶切质粒DNA (本例中使用的是Ec0R I 和 XA0 I )。 2.混 合 5 质粒DNA,内切酶各0. 5 ML , I juL的 IOX酶切缓冲液,补水至1〇 pL。 37°C 孵育至少I h。 3•于94°C加 热 5 min终止反应,加入0. 1 倍体积的上样缓冲液。 4. 上样于1 % T A E 琼脂糖凝胶, 90 V 在 IX T A E 缓冲液中电泳分离酶切片段。同 时上样合适的DNA分子质量标准以估计插人片段的大小。插入片段的凝胶分离 如 图 IC 所示。 5 . 用灭菌刀片从凝胶上仔细切割下插入片段,放入做好标记的Eppendorf管中。 从凝胶中回收DNA有很多可供选择的方法。可购买使用层析柱和玻璃丝的商业 化试剂盒。这里提供了一种非试剂盒的快速和简洁的操作方法。 6 . 将割下的胶条放置于一80°C直至其冷冻( 约 15 min)。将 I m L 过滤吸头的滤芯 上部切除,将吸头的下部放入其中。这一装置再牢固地置于Eppendorf管中。 冷冻的胶条快速放人吸头的开口中后,将 Eppendorf管 放 人 台 式 离 心 机 , 10 OOOg离 心 3 min。取出离心管,弃去吸头。洗脱液中的插人DNA片段可于 4°C短期保存或放置于_20°C 长期保存。

8 标记探针的合成

3 . 8 标记探针的合成 1■取1 2 鸿 D N A片段溶液,转 移 人 L 5 m L离心管,补 水 至 8 ML 。 94°C 变 性 3 min,稍加离心收集反应液于离心管底部,立即置于冰上。加人下列试剂: dNTPs (dATP、 dTTP、 dGTP,终浓度各 I mmol/L ) , I )uL 随 机 引 物 (1〇〇 mmol/L d (N)6; New England Biolabs), 2 /JL 10 X 随机引物缓冲液, 2.5 U DN A酶 I 的 Klenow 片 段 ( New England Biolabs), 2.5 yL [cr32P] dCTP (3000 Ci/mol; Amersham)。 2•轻轻混匀,于 37°C 加 热 45 min。将反应液放人快速离心柱中, 400 g 离 心 3 min。洗脱的放射标记探针用于Northern印迹。 3.9 Northern 印迹 1. 准 备 1.25%甲醛变性胶,将其浸没于IXM OPS缓冲液,预电泳15 min。 2. 分装适量的RNA (10〜2 0 ^ 8 ) 于做好标记的离心管中,加入等体积的R N A 样 品缓冲液。

9 Northern 印迹

3. 55°C孵 育 10 min后立即置于冰上,加人适量的R N A上 样 缓 冲 液 ( 终浓度为I X ) 到各样品管中。 4 . 轻轻混匀RNA样品,稍加离心收集全部样品溶液于离心管底部。 5. 将各管中的全部RNA样品上样至变性凝胶,记录样品号。 6. 用 100 V 电压电泳直至溴酚蓝到达胶的前沿。 7. 将胶放置于塑料薄膜上,用紫外灯观察RNA条带,用成像仪拍摄保存图像。核 糖体RNA (rRNA) 条带用于检测其降解程度,并可大致确定每孔R N A 的量。 图 2A (下方)为 U V 显示的EB染色的rRNA电泳图。.: 8•分离后的RNA用中性转膜法从凝胶转移至0.2^m 的尼龙膜。把胶浸泡于IOX SSC溶液中10〜15 min,以除去多余的甲醛和EB。 9.在胶浸泡时,装配好转膜装置。准备一大张塑料膜将其折叠成2 ftX 3 ft® 大小, 置于实验台上。 10•于尼龙膜中间放置一树脂玻片测序板( 大于被转膜的胶) ,膜的边距应超出玻 板 3〜4in。 11.裁剪出两张滤纸,各边距超出玻板1〜2in。 12•用10 X SSC润湿玻板,按次序将滤纸片放置于玻片上,推平皱褶并除去气泡。 1 3 . 将胶的正面朝下放置于滤纸中央。 1 4 . 裁切一张与胶的大小一致的膜。用无菌水冲洗膜,再 用 10XSSC冲洗,放置于 胶上,用移液管推平膜,除去气泡。 1 5 . 剪切好两张滤纸( 与胶和膜的大小一致)放置于膜的上方。预先用10XSSC润 湿滤纸,用移液管推平,除去气泡。 16. 放置一张塑料 薄 膜 ( 与开始放置于实验台上的塑料膜同样大小)于整个转移装 置上,用刀片沿着胶和滤纸切一个“窗 口”, 揭去塑料薄膜,在滤纸上方放置 一 叠 纸 巾 (5in 高) 。在转膜装置的两端( 在内外层之间)加 人 10XSSC (10 mL),折叠好塑料薄膜并封口。在纸巾上方放置一重物( 250〜500 g ) , 转膜过 夜 ( 见注释1〇)。 17. 转膜后,用与3.4 中 5 相同的方法交联RNA至膜上,或将膜浸泡于0.05 md/L 的 NaOH中 5 min, 然后用灭菌蒸馏水冲洗。

10用探针进行 Northern 印迹

3 . 1 0 用探针进行Northern印迹 1. Northern印迹的探针检测与噬菌斑印迹膜的检测类似。在 55°C 的杂交炉中用杂 交 液 ( 完全覆盖杂交膜)预杂交至少30 min。 2. 将放射性标记的cDNA探针于94°C 加 热 5 min,立即置于冰上。直接加入杂交 液中。 3. 在 45°C下杂交过夜( 〜16 h)。杂交后,用 Northern洗涤液于55°C 洗涤杂交膜 10 min,重复洗涤步骤共4 次。 4. 如果背景仍然 很 高 ( 用手持式盖革计数器测量) ,可重复该洗涤步骤。
图 2 来 源 于 海 蜗 牛 的 新 基 因 的 鉴 定 。 ( A) 从定名为sarp-2 基因的克隆中分离到插入片段后( 见 图 1),暴露于低氧环境中各时间 点 的 基 因 表 达 用 Northern印迹法监测。 wrp- 2 的表达量用管 家 基 因 的 表 达 量 标 准 化 ,同时也用转膜前凝胶上rRNA的光 密度值作对照。 ( B) 对 插 人 的 基 因 测 序 显 示 有 550个核苷酸 序列,并包含有完整的可读框编码131个氨基酸的蛋白质。使 用 3.11 中所列出的分析工具,在 mRNA和推定的蛋白质序列上发现 多种常见的蛋白结构域,结果显示如图。 5 . 将膜用塑料薄膜包裹,曝 光 X 光 片 ( 或成像磷屏)适当的时间,显影。 6 . 用合适的成像分析软件进行放射自显影图像分析光密度[例如Imagequant (GE Healthcare) 或 QuantityQne (Bio~Rad)],图 2 为 Northern印 迹 结 果 ( 上半部分)。 7•如果需要,将印迹膜用煮沸的含0 . 5 % SDS的去离子水冲洗可除去探针。重复 该步骤直至放射活性达到或低于背景水平。用无菌水冲洗杂交的印迹膜以除去 残 留 的 SDS, 如果需要可以重新再用探针杂交。检测组成性表达、不受试验条 件影响的管家基因,用 来 标 准 化 差 异 表 达 的 目 的 基 因 的 表 达 量 。图 2 中的 Northern印迹膜洗脱后,再 用 探 针 杂 交 检 测 其 表 达 量 用 于 控 制 上 样 量 (中间部分)。
8•进一步鉴定一个新基因还需要其他的实验方法和步骤。对基因启动子的分析可 确定其是否存在对环境压力的响应元件。转录分析可确定基因的转录活性是否 可调节或者其mRNA的水平是否稳定。基因可被表达成蛋白质并且用基本的生 化方法体外分析确定其可能的功能。所表达的蛋白质可用作抗原制备抗体,用 于 Western印迹或亚细胞结构定位。基 因 沉 默 ( 用 siRNA) 或 基 因 敲 除 ( 用遗 传操作手段)可确定该基因缺失后导致的效应和表型。这些方法和技术超出了 本章介绍的范围,它们代表了从这里为起始点的下游的试验方法。简要的操作 步 骤 可 参 考 fn Mo丨 ecwZar 丛书中的其他图书和经典的实验室手 册如 MoZecMZarQowing^jALatoraiory MawwaZ (7)。图 3 所示为用于检测由本图 3 鉴定一个新基因的流程图。从 基 因 组DNA开 始 ,基因的转录活性可用核酸逃逸实验检测( 上 图左边部分)。这 里 所 检 测 的 基 因 a * ^ ) 在低氧环境处理48 h 的海蜗牛的肝胰腺组织细胞核中活跃 表 达 。该基因已于先前被鉴定(4),其 mRNA具有真核基因共有的特性。 暴露于低氧环境的表 达 时 相 由Northern印 迹 法 检 测 ( 图中间部分)。是 m 的表达量用管家基因〇~加6仏>2 的 Northern印迹 标准化,同时也用转膜前凝胶上rRNA 的光密度值作对照。 KVN蛋白的表达时相由W estern印迹测 定 ( 图底部左半部分),其表达量由同一膜上的p-actin蛋白表达量作标准化,同时用丽春红染膜大致 确定每孔的上样量。

11 克隆分析

具有差异表达的克隆应该用标准方法双向测序(不管在实验室还是在 DNA/基因组测序机构)。随后的序列分析可用商业化的软件和其他大量的在线分析工具进行。下面列出了一些优秀的进行 cDNA 和氨基酸序列分析的生物信息学软件和应用工具。
第一步, DNA 序列应被拷贝至 NCBI 的 BLAST 服务器比对已有的和注释过的序列 。相同的基因序列或与表达序列标签(expressed sequence t a g ) 的相似性可由 E 值决定 。 E 值表示每一对序列相似的可能性。当 E 值 -5 意 味 着 该 序 列 比 对 不 是 由 错 误 产
生的。新的或未知的基因通常无法得到配对,但一些保守区域可得到鉴定并提供很短的序列配对。

(1)国 立 生 物 技 术 信 息 中 心(NCBI)

http ://www.ncbi.nlm.nih.gov/

1.Basic Local Alignment Search Tool (BLAST): http:/ /blast, ncbi. nlm. nih.gov/Blast

BLAST 首先给出了在一个序列中四个字母所表示的残基,然后由这些字母所扩展组成的片段。所使用的程序中, Wastx 用于将查询的核苷酸序列的所有可读框翻译成蛋白质序列后与蛋白质数据库中的数据比对。 tblastx 是将查询的核苷酸序列翻译后与核苷酸序列数据库翻译结果比对。 blastp 是将查询的氨基酸序列与蛋白质数据库对比。
2.ORF (可读框)finder: http://ncbi.nlm. nih. gov/gorf/gorf.htmlORFfinder 可鉴定一个核苷酸序列中所有 6 种可读框的编码区域。选择好的可读框可以直接转入 BLAST 进行保守区域或相似序列的搜索(blastp)。

(2) 基 因 的 翻 译 和 蛋 白 质 序 列 的 鉴 定

新基因功能的鉴定是当前许多大规模的基因组计划面临的挑战。 mRNA 序列包含许多信息,但常规来说蛋白质才是功能执行者。为了预测某一特定基因的功能,常常将基因序列翻译成预测的蛋白质序列来分析与已知功能蛋白的同源性和保守区域。许多情况 下 ,一 个 cDNA 克隆通常代表了一个已知的同源物。这些克隆所代表的基因或蛋白质通常可与现有的功能模式相匹 E ,因为这些基因很可能已在其他系统、器官、组织(在各类应激和环境条件下)中被鉴定出,并具有已知的作用和功能。然 而 ,如果目的克隆没有任何已知的同源物,则需进行进一步的分析和鉴定。一些用于分析新基因或蛋白质的软件如下:

PredictProtein (蛋白质预测):

http://www.embl-heidelberg.de/predictprotein<,predictprotein. html

将被翻译的目的蛋白质序列用 PredictProtein 服务器搜索,得到的结果是数据库中的相似序列和蛋白质结构的预测。

蛋 白 质 序 列 分 析(Protein Sequence Analysis, PSA) :

http:// bmerc-www.bu.edu/psa/request.htmPSA 根据氨基酸序列预测蛋白质的二级和四级结构。

SOSUI:

http ://sosui.proteome.bio.tuat.ac.jp/sosui_ submit,html

该工具软件通过所输人的氨基酸序列的理化性状(如疏水性和电荷),预测膜蛋白的二级结构。

PROSITE:

http://www.expasy.ch/prosite

PROSITE 是一个蛋白质保守域数据库。基于蛋白质的基本序列,查询得到的结果是与具有生物学意义的结构模式的匹配。

PSORT:

http :// psort.nibb.ac.jp/

在基因被翻译成蛋白质后,氨基酸序列通常都包含了转位和定位信号的区域。这一信号决定了蛋白质在细胞内的定位并可帮助确定其功能。 PSORT 将输入序列与分选信号同义序列比较确定是否存在信号分选序列。

SignalP :

http://www.dtu.dk/services/SignalP

ag n alP 程序用于预测在所输入的氨基酸序列中信号肽断裂位点存在与否。

Submitting DNA sequence to NCBI GenBank:

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/Genbank/submit,html

在所研究和鉴定的 DNA 序列发表之前,必须将该序列注释后提交到序列数据库。提交的信息需包含如编码区、起始密码子和终止密码子或者其他相关信息。用互联网浏览器,新的序列通过 Bank It (基于互联网的工具)或 Sequin (独立的提交工具软件)提 交 至 GenBank。

注意事项

4 . 注释 1•总R N A 的量也可以通过变性凝胶电泳来估测( 见 3. 9)。 每一泳道rRNA条带 的完整性及mRNA的分布都可指示R N A是否有降解D 28S rRNA的条带亮度 应该大约为18S rRNA条带亮度的两倍( 在许多无脊椎动物中,只能观察到一 条大小约为18S rRNA的条带)。 mRNA应均匀分布于泳道, EB染色后在紫外 灯下形成类似拖尾的现象。 2. cDNA文库合成的最终反应体积为50 (3. 2 中 1),因此 RNA需重悬溶解于 适量无菌蒸馏水。如果 RNA浓度不够则需要用真空离心机浓缩或者用异丙醇重 新 沉 淀 ( 会有部分损失) 。 3 . 吸取5 ( xL第一链合成反应液,分装于一 新 的 Eppendorf管。加人0.25 pL=cr32P] dCTP与第一链合成液一起孵育。放 置 5 ( J L 放射标记反应液对照于一 20°C , 直 至用碱性琼脂糖凝胶电泳分离( 见注释4)。 4. 取第二链cDNA合成反应液l ^L ,与第一链反应对照液( 见注释3) —起用碱 性琼脂糖凝胶电泳分离。这些放射标记反应对照可用来确定合成的cDNA的质
量和大小。凝胶电泳操作步骤类似于3. 7 或 3. 9 。 称 取 3. 75 g 琼 脂 糖 溶 于 270 1^蒸 馏 水 中 ,加 人 £8至 1邱 /11^,冷 却 至 60°(:。加人0.1倍体积的10父碱性 琼 脂 糖 凝 胶 电 泳 缓 冲 液 ( 500 mmol/L NaOH, 1.0 mmol/L EDTA, pH 8. 0), 搅拌混勻,不要带人气泡,倒胶让其聚合。将胶浸 没 人 I X 碱性琼脂糖凝胶电泳 缓冲液,预 电泳5 min。每 份 样 品 ( 第一链反应液和第二链反应液各I ^L) 加 IO mL I X 碱性琼脂糖凝胶电泳缓冲液, 2 碱 性 上 样 缓 冲 液 (300 mmol/L NaOH, 6 mmol/L EDTA, 18% Ficoll 400, 0.15% 溴 甲 酚 绿 , 0.25%二甲苯 氰) 。如果可能,电泳可在冷室进行( 或尽量用较低电压)防止过热 。 电 泳后 , 用 7 % 三 氯 乙 酸 ( W/V) 固定胶,干胶后放射自显影检测。 5 . 为提高沉淀效果,加 入 NaCl至终浓度为25 mmol/L。 6•根据mRNA的提取方法,有些可以不用进行片段大小的筛选而直接构建文库。 如果希望转录产物片段大小在某一个数值之上或之下,则 需 要 对 cDNA进行分 选 。这里简要介绍一种方法。可 以 用 琼 脂 糖 凝 胶 ( sepharose) 柱 ( 〜 I mL) 根 据 cDNA的片段大小来分选,长片段将首先被洗脱,随后被洗脱的序列越来越 短 。洗脱柱可在实验 室 用 琼 脂 糖 凝 胶 制 备 成 所 希 望 的 截 留 分 子 质 量 ( 通常为 S5 0 0 ) 或 可 从 公 司 购 买 ( 如 Invitrogen)。首 先 用 I m L 上 样 缓 冲 液 (10 mmol/L Tris-HCl, pH 7.5, 0.1 mmol/L EDTA, 25 mmol/L NaCl) 平 衡 柱 子 ,直至 完全流出柱子。重 复 3〜5 次 。将 cDNA样 品 上 样 ( 在 约 100 上样缓冲液 中) ,使其进人琼脂糖凝胶。加 人 1 0 0 斗 上 样 缓 冲 液 ,直至其进人凝胶,收集 洗脱液至第一个试管中。继 续 加 人 100 / xL上样缓冲液,在前1〇〇 p L 完全进入 凝胶后,再加1〇〇 ^L , 每个试管50 fxL收集洗脱液。可加人几微升的样品示踪 染 料 ( 包 含 5 0 % 溴酚蓝和5 0 % 甘油) ,用 以 显 示 cDNA的洗脱进度。从各份分 步收集液取5 ( LiL 上样 至 5 % 〜6 % 的非变性聚丙烯酰胺凝胶,电泳分离,随后进 行 放 射 自 显 影 ( 可用干胶或湿胶)确定根据每一份样品的cDNA片段大小。合 并在所需范围之内的cDNA片段于一个试管中,然 后 再 继 续 3 . 2 中 5〜8 的步 骤 。重悬沉淀于适量双蒸水中,继 续 步 骤 15。 7. Uni-ZA P载体在多克隆位点包含有(3-半乳糖苷酶基因,可根据蓝白选择确定 cDNA文 库 中 重 组 子 ( 白斑)和 非 重 组 子 ( 蓝斑)的比列。移取噬菌体最后包 装 的 反 应 液 ( 各 I fxL) 到 两 个 Eppendorf管 ,把 其 中 一 管 标 记 为 1 (非稀释 管)。加 人 9 双蒸水到第二管,混匀后移取I fxL 至另一离心管,标 记 为 2 (1 • : 1〇稀释)》加 人 分 装 好 的 XLl-Blue细 菌 (1〇〇 yL,见 3 . 3 中 1) 至标记管, 37°C孵育 15 min。混合 IPTG (15 pL 0_ 5 mol/L 的储液) 、 X-gal (50 pL 250 mg/m L 的储液)和 3 m L 融 化 的 N ZY 上层琼脂。冷 却 琼 脂 至 5(TC以下,加入 到已感染的XLl-Blue细菌,将混勻的培养物铺板于标准NZY平 板 ,等待上层 琼脂凝固。将培养 板 37°C过 夜 ( 〜16 h) 直至彩色的噬菌斑出现。观察这两块 平 板 ( 其中一块应出现约250〜500个噬菌斑)并计数蓝斑对白斑的比例以确定 文库的非特异背景。 8•被剪切过的鲑精DNA (Sigma-Aldrich)可作为未标记的、非特异性的D N A 以 降低膜的杂交背景。加入剪切过的鲑精DNA (0.2 mg DNA/mL杂交液)至含
有 探 针 的 Eppendorf管 中 ,随 后 的 操 作 步 骤 见 3. 4 中 1 4 , 本 注 释 亦 适 用 于 3. 10。 9 . 在 将 探 针 加 至 杂 交 管 时 ,注 意 不 要 直 接 喷 淋 至 膜 上 。否 则 浓 缩 的 探 针 溶 液 直 接 接 触 膜 后 会 造 成 异 常 深 的 背 景 区 域 从 而 覆 盖 了 一 些 重 要 的 转 膜 印 迹 。探 针 应 直 接 加 入 杂 交 液 ( 用 长 吸 头 )或 加 人 分 装 好 的 杂 交 液 中 ( 〜 1 m L ) ,然 后 再 逐 滴 加 入 反 应 管 。 10 . 在 整 个 转 膜 装 置 的 纸 巾 外 包 裹 一 层 塑 料 薄 膜 防 止 泄 漏 ( 导 致 短 路 ) 。这 层 额 外 的 包 裹 层 可 确 保 缓 冲 液 流 经 胶 和 膜 到 达 纸 巾 , 以 改 善 N o r t h e m 印 迹 的 转 膜 效 率



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