RNA提取
RNA提取試劑盒簡介:
RNA是一種重要的遺傳信息分子,因此完整RNA的提取和純化,是進(jìn)行Northern雜交、RT-PCR、定量PCR等RNA相關(guān)研究的重要前提。
RNA提取的原理與方法:
細(xì)胞中的RNA可以分為信使RNA、轉(zhuǎn)運(yùn)RNA和核糖體RNA三大類,這三類RNA都存在于細(xì)胞質(zhì)中,因此不同組織總RNA提取的實(shí)質(zhì)就是將細(xì)胞裂解,釋放出RNA,并通過不同方式去除蛋白、DNA等雜質(zhì),終獲得高純RNA產(chǎn)物的過程。
RNA提取流程
一、樣品處理
從各種不同來源樣品(如細(xì)菌、酵母、血液、動物組織、植物組織和培養(yǎng)細(xì)胞),或同一來源樣品的不同組織(如植物幼嫩葉片、成熟根、莖等)中提取高質(zhì)量的RNA,因細(xì)胞結(jié)構(gòu)及所含的成分不同,樣品預(yù)處理的方式也各有差異。針對常用的提取材料,下面簡單介紹常規(guī)樣品預(yù)處理方法,若想了解具體操作步驟,請參照各類型樣品RNA提取操作步驟。
提取樣品的要求
好使用新鮮樣品或取樣后立即在低溫(-20℃或-70℃)冷凍保存的樣品, 避免反復(fù)凍融,因?yàn)檫@會導(dǎo)致提取的RNA降解和提取量下降。
樣品預(yù)處理方式
植物材料——液氮研磨
動物材料——勻漿、液氮研磨
培養(yǎng)細(xì)胞——蛋白酶K處理
細(xì)菌——溶菌酶破壁
酵母——酵母破壁酶或玻璃珠處理
二、細(xì)胞裂解
異硫氰酸胍/苯酚法
異硫氰酸胍/苯酚法是一種傳統(tǒng)的RNA提取方法,適用于大部分動植物材料,但對于次生代謝產(chǎn)物較多的植物材料提取RNA效果較差。異硫氰酸胍能使核蛋白復(fù)合體解離,并將RNA釋放到溶液中,采用酸性酚/混合液抽提,低pH值的酚將使RNA進(jìn)入水相,而蛋白質(zhì)和DNA仍留在有機(jī)相,從而可以完成RNA的提取工作。
Solarbio公司的TRIquick和總RNA提取試劑盒就是基于異硫氰酸胍/苯酚法開發(fā)的一種總RNA提取試劑和試劑盒。TRIquick法應(yīng)用非常廣泛,適用于包括動物組織、微生物材料、培養(yǎng)細(xì)胞等在內(nèi)的各類動物性材料,同時還適用于次生代謝物較少的植物性材料,如幼苗、幼葉等。而總RNA提取試劑盒法主要應(yīng)用在動物組織和培養(yǎng)細(xì)胞的RNA提取中,這種方法采用吸附性材料來純化RNA,因此與TRIquick法相比,總RNA提取試劑盒提取RNA具有純度更高的特點(diǎn)。
胍鹽/β-巰基乙醇法
適用于各種不同動物材料和次生代謝物少的植物材料。在這種方法中,胍鹽使細(xì)胞充分裂解,β-巰基乙醇作為蛋白的變性劑在實(shí)驗(yàn)全程中可以抑制RNase的活性,保護(hù)RNA不被降解。
三、RNA純化及獲得
純化要求
RNA樣品中不應(yīng)存在對酶(如逆轉(zhuǎn)錄酶)有抑制作用的有機(jī)溶劑和過高濃度的金屬離子。避免其它生物大分子如蛋白質(zhì)、多糖和脂類分子的污染。排除DNA分子的污染。
純化方法及沉淀
1、有機(jī)溶劑抽提法
抽提:在使用RNA提取試劑進(jìn)行RNA提取時,常使用進(jìn)行抽提,以去除蔗糖、蛋白等雜質(zhì),并促進(jìn)水相與有機(jī)相的分離,從而達(dá)到純化RNA的目的。沉淀:抽提RNA后,一般采用異丙醇或乙醇來沉淀水相RNA。加入0.6倍水相體積的異丙醇或與水相等體積的異丙醇,室溫沉淀20-30分鐘,高速離心,可獲得RNA沉淀。
洗滌沉淀:加入無RNase的75%乙醇,將RNA沉淀振蕩懸浮,使RNA沉淀中的鹽離子被充分溶解。然后再離心10-30分鐘,再次沉淀RNA。離心后,小心倒掉上清(注意不要倒出RNA沉淀),隨后快速離心1-2秒,將殘留在管壁上的乙醇收集到管底后,用小槍頭吸凈,超凈臺中風(fēng)干1-2分鐘(注意不要晾得太干,否則RNA沉淀不易溶解)。
溶解沉淀:加入適量的RNase-free ddH 2 O溶解RNA沉淀。
2、硅基質(zhì)吸附法
隨著實(shí)驗(yàn)方法的改進(jìn),現(xiàn)已發(fā)展出一種采用吸附材料純化核酸的方法。目前較常見的有:硅基質(zhì)吸附材料、陰離子交換樹脂和磁珠等。硅基質(zhì)吸附材料因其具有可特異吸附核酸,使用方便、快捷,不使用有毒溶劑如苯酚等優(yōu)點(diǎn),成為核酸純化的。
Solarbio公司總RNA提取試劑盒就是采用硅基質(zhì)吸附達(dá)到RNA分離純化目的。通過專一結(jié)合RNA的離心吸附柱和*的緩沖液系統(tǒng),使樣品在高鹽條件下與硅膠膜特異結(jié)合,而蛋白、有機(jī)溶劑等雜質(zhì)不能結(jié)合到膜上而被洗脫,鹽類則被含有乙醇的漂洗液洗滌,后用RNase-free ddH 2 O將RNA從硅膠膜上洗脫下來。
一些特殊組織的RNA提取
纖維組織:心臟/骨骼肌等纖維組織提取RNA的關(guān)鍵在于*破碎組織。這些組織細(xì)胞密度低,單位重量的組織中RNA含量較低,建議增加起始量。此外,一定要在液氮中將組織*磨碎。蛋白/脂肪含量高的組織:腦或植物脂肪含量高,酚抽提后,上清含白色絮狀物。必須用再次對上清進(jìn)行抽提。
核酸RNase含量高的組織:脾、胸腺等組織的核酸和RNase含量很高。在液氮中研磨,再快速勻漿,能有效滅活RNase,如加入裂解液后過于粘稠,酚抽提不能有效分層,則加入更多裂解液可以解決此問題。多次酚抽提可以去除更多殘留的DNA。如果加入乙醇后馬上有白色沉淀形成,表明可能有DNA污染,可以在核酸溶解后用酸性酚再次抽提或者用DNaseI消化,去除DNA污染,植物組織和真菌組織:植物組織和真菌組織比動物組織更為復(fù)雜,一般選擇在液氮條件下對樣品進(jìn)行研磨,以避免內(nèi)源RNase降解RNA。如果RNA降解問題不能解決,大多數(shù)情況下是樣品中含有的雜質(zhì)所致。許多植物和真菌中所含雜質(zhì)如多糖、多酚等都會殘留,因?yàn)檫@些雜質(zhì)分子與RNA有一些相似性,可與RNA同時沉淀或者吸附,因此在植物和真菌組織的提取中,需要用一些特別的步驟或者特別的試劑來去除多糖多酚等雜質(zhì)的干擾和污染。
四、RNA評價與鑒定
提取得到RNA溶液后,我們需要對RNA進(jìn)行相關(guān)的質(zhì)量檢測,以確定它是否符合后續(xù)實(shí)驗(yàn)的要求。RNA用于不同的后續(xù)實(shí)驗(yàn),對其質(zhì)量要求不盡相同。cDNA文庫構(gòu)建要求RNA完整且無酶等抑制物殘留;Northern blot實(shí)驗(yàn)對RNA完整性要求較高,對酶反應(yīng)抑制物殘留要求較低;RT-PCR實(shí)驗(yàn)對RNA完整性要求不太高,但對酶反應(yīng)抑制物殘留要求嚴(yán)格。因此在進(jìn)行不同的實(shí)驗(yàn)時應(yīng)選擇不同的方法純化RNA,以達(dá)到佳的實(shí)驗(yàn)效果。
RNA得率檢測——分光光度計法
RNA得率有很強(qiáng)的組織特異性,不同組織RNA的豐度和RNA提取的難易程度共同決定了該種組織的RNA得率。一般來說,可通過分光光度計測定RNA溶液在260nm處的吸光值來計算RNA的含量。RNA溶液在260、320、230、280nm下的吸光度分別代表了核酸、溶液渾濁度、雜質(zhì)(多肽、苯酚等)濃度和蛋白等有機(jī)物的吸收值。用標(biāo)準(zhǔn)樣品測得在波長260nm處,1μg/ml RNA鈉鹽吸光度為0.025(光程為1cm),即OD 260 =1時,樣品中RNA濃度為40μg/ml。通常分光光度計OD 260 的讀數(shù)要介于0.15-1.0之間才是可靠的,因此RNA提取結(jié)束后,要根據(jù)大概產(chǎn)量稀釋到適當(dāng)濃度范圍,再用分光光度計檢測。
按下面的公式計算總RNA濃度:
總RNA濃度(μg/ml)= OD 260 ×稀釋倍數(shù)× 40μg/ml
RNA純度檢測——分光光度計法
通過OD 260/280 來檢測RNA純度,OD 260/280 作為參考值。
OD 260/280 在1.9-2.1之間,可以認(rèn)為RNA的純度較好;
OD 260/280 值小于1.8,則表明蛋白雜質(zhì)較多;
OD 260/280 值大于2.2,則表明RNA已經(jīng)降解;
OD 260/280 值小于2.0,則表明裂解液中有異硫氰酸胍和β-巰基乙醇?xì)埩簟?br />注意:如果用TE溶解或洗脫RNA,會使OD 260/280 值偏大。
RNA完整性鑒定——瓊脂糖凝膠電泳
變性電泳:
我們可以通過RNA變性電泳,來鑒定RNA的完整性,但一般情況下常規(guī)電泳檢測即可。
RNA變性電泳方法如下:
1、凝膠制備:1.2%瓊脂糖凝膠
2、上樣電泳
①電泳混合液的制備:
10×甲醛變性電泳緩沖液 1.25ul
37%甲醛 2.2ul
甲酰胺 6.25ul
②加入RNA
③混合后1000-2000rpm離心5-10秒
④55℃加熱15分鐘
⑤加入2.5 μl甲醛凝膠上樣緩沖液,混合后離心5秒
⑥將樣品加入點(diǎn)樣孔
⑦在5 V/cm的電壓下電泳溴酚藍(lán)帶跑到電泳槽中央(20cm長電泳槽,95V電壓,1小時左右)。
rRNA占總RNA的80-85%,在瓊脂糖凝膠上可以清晰地看到28S(23S)和18S(16S)rRNA。如28S rRNA的量約為18S rRNA的兩倍,說明RNA完整性較好。
常規(guī)電泳:
由于變性電泳操作步驟較為復(fù)雜,所以在要求不太嚴(yán)格的實(shí)驗(yàn)中,RNA的檢測可以通過常規(guī)的瓊脂糖凝膠電泳進(jìn)行。一般1%左右的凝膠就可以。按常規(guī)電泳配制好凝膠和電泳溶液,總RNA在普通瓊脂糖凝膠電泳上顯示條帶與變性電泳一致。
五、RNA的保護(hù)
與DNA提取實(shí)驗(yàn)相比,RNA的提取實(shí)驗(yàn)常常較為困難,這主要是由于RNA非常容易降解。而造成RNA降解的原因來自內(nèi)因和外因兩個方面。內(nèi)因:RNA核糖殘基的2’和3’位置帶有羥基,易被水解;外因:生物體內(nèi)和外部環(huán)境中存在大量RNase,并且RNase不易失活,高溫后仍然能夠正確折疊恢復(fù)活性。因此, 從樣品的儲存、 RNA的提取以及RNA提取完成后的保存, 我們都需要格外小心, 處處防范RNase對RNA的降解作用。 下面, 我們將介紹RNA提取過程中保護(hù)RNA的措施。
1、提取前的RNA保護(hù)
材料樣品中的RNA保護(hù):一般而言,在收集材料樣品準(zhǔn)備提取RNA時,我們先應(yīng)該選擇新鮮的材料,取樣后迅速液氮研磨或勻漿處理,以保證我們所要提取材料中的RNA本身是完整的。如果收集好材料后,不能馬上進(jìn)行RNA的提取工作,就需要先將材料保存好,冰凍材料保證低溫儲存,防止反復(fù)凍融,以保證材料中的RNA在保存過程中不被降解。液氮低溫保存法是一種常用的保存方法。先將材料在液氮中速凍后保存于-70℃冰箱或直接保存在液氮中。
實(shí)驗(yàn)室中RNA提取工作區(qū)RNase的清除:自然界中的RNase含量非常豐富,在空氣中會有許多RNase存在。因此,在RNA提取實(shí)驗(yàn)中應(yīng)該辟出RNA提取專區(qū),該區(qū)域要進(jìn)行RNase的清除處理,同時要注意避免同其它實(shí)驗(yàn)區(qū)發(fā)生交叉污染。
實(shí)驗(yàn)耗材、玻璃器皿上的RNase的清除:
所有提取RNA要用到的耗材和器皿都要進(jìn)行RNase清除處理。使用無RNase的塑料制品、槍頭、移液器、電泳槽等避免交叉污染,實(shí)驗(yàn)臺面等要*處理。RNA處在TRIquick試劑中是不會被RNase降解的,但提取后的繼續(xù)處理過程中應(yīng)使用不含RNase的塑料或玻璃器皿。玻璃器皿可在150℃烘烤4小時以上,塑料器皿可用DEPC處理后再高壓滅菌,即可去除RNase。實(shí)驗(yàn)所用的試劑或溶液,必須確保無RNase。 配制溶液應(yīng)使用無RNase的水。
2、提取過程中的RNA保護(hù)
組織破碎過程中的RNA保護(hù):選擇合適的勻漿方法,盡可能減少勻漿的時間,保持低溫勻漿。在進(jìn)行細(xì)胞裂解之前,一般要先將組織塊破碎。破碎所采用的方法主要有液氮研磨或勻漿處理。液氮研磨時注意不要讓液氮揮發(fā)干凈,因?yàn)橐旱梢猿浞忠种芌Nase,一旦液氮揮發(fā)干凈,就可能造成內(nèi)源RNase對RNA的降解作用。
細(xì)胞裂解過程中的RNA保護(hù):選擇合適的裂解液,裂解液的量要足夠,裂解要充分。在裂解液加量一定的情況下,所加入的提取材料的量就應(yīng)該按說明書中的比例加入,如果材料太多,會造成裂解不充分和RNase抑制不充分的雙重后果,從而使RNA的得率、完整性和純度都受到破壞。
實(shí)驗(yàn)人員的注意事項(xiàng):在提取RNA的過程中,實(shí)驗(yàn)操作者本身也應(yīng)該注意相關(guān)問題。因?yàn)槲覀兊氖稚?、唾液中都會有大量的RNase存在, 所以在進(jìn)行RNA提取實(shí)驗(yàn)時, 應(yīng)該戴上口罩,并及時更換手套。這不僅是對RNA的保護(hù)措施, 同的也是對實(shí)驗(yàn)操作者自身的保護(hù)。
3、保存過程中的RNA保護(hù)
在經(jīng)過從材料采集到RNA提取等一系列精心地準(zhǔn)備和實(shí)驗(yàn)之后,我們終于得到了高質(zhì)量的RNA,那么接下來的RNA保存就成為重點(diǎn)問題,而其中關(guān)鍵的問題就是如何避免保存過程中的RNA降解。
RNAwait就是在RNA保存過程中常用的一種RNase抑制劑,它能夠去除溶液中可能存在的RNase污染,保證RNA完整性不受破壞。
4、后續(xù)實(shí)驗(yàn)中的RNA保護(hù)
RNA的提取歸根到底只是一個基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn),這就意味著我們還要用RNA來完成許多后續(xù)實(shí)驗(yàn),例如:RT-PCR,Northern blot,體外轉(zhuǎn)錄和翻譯等。 那么在這些后續(xù)實(shí)驗(yàn)中, 也需要對RNA進(jìn)行持續(xù)的保護(hù), RNasin就是在這類后續(xù)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用廣泛的RNase抑制劑。
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