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js金沙核酸知识系列(一)

2024-07-29


  简单地讲,核酸抽提包含样品的裂解和纯化两大步骤。裂解是使样品中的核酸游离在裂解体系中的过程js金沙,纯化则是使核酸与裂解体系中的其它成分,如蛋白质、盐及其它杂质彻底分离的过程。

  去污剂的主要作用是通过使蛋白质变性,破坏膜结构及解开与核酸相连接的蛋白质,从而实现核酸游离在裂解体系中。裂解体系中一般会加入蛋白酶,利用蛋白酶将蛋白质消化成小的片段,促进核酸与蛋白质的分开,同时,也便于后面的纯化操作以及获得更纯的核酸。也有直接使用高浓度的蛋白质变性剂(如 GIT、 GuHCl 等)裂解的,该方法已经成为了 RNA 抽提的主流,却不是基因组 DNA 抽提的主流。盐的主要作用除了提供一个合适的裂解环境(如Tris),还包括抑制样品中的核酸酶在裂解过程中对核酸的破坏(如 EDTA)、维持核酸结构的稳定(如 NaCl)等。

  Tips:细胞的生物膜系统指细胞膜、细胞器膜、核膜。无膜的有核糖体、中心体;单膜的有细胞膜、内质网膜、高尔基体膜、液泡膜及溶酶体膜;双膜的有核膜、线粒体膜(及叶绿体膜)。

  最常用的纯化方法,一是 PC 抽提+ 醇沉淀,二是介质纯化。第一种方法是利用 PC 对裂解体系进行反复抽提以去除蛋白质,实现核酸与蛋白质的分离;再用醇将核酸沉淀下来,实现核酸与盐的分离。第二种方法则是利用某些固项介质(磁珠纯化),在某些特定的条件下,选择性地吸附核酸,而不吸附蛋白质及盐的特点,实现核酸与蛋白质及盐的分离。

  一般采血做基因检测都会告知用EDTA抗凝真空采血管进行采血,那么为什么要用EDTA的采血管(或枸橼酸钠抗凝采血管)?而不建议用其他的采血管(比如肝素抗凝采血管)?

  做基因检测一般建议不要采用肝素作抗凝剂,因为肝素不仅会影响裂解液对血细胞的裂解从而影响DNA的提取,还是一些酶(比如Taq酶)的活性抑制剂,因此在使用经肝素处理的血样直接进行PCR扩增时,会抑制Taq酶的活性,进而就会影响扩增效果(PCR反应无法进行)。

  Tips:肝素酶 I 具有降解肝素的作用,如果在PCR反应体系中加入肝素酶 I,或许可以促进PCR反应的顺利进行。一般肝素的用量为在50ml的PCR的反应体系中加1ml(0.5U/ml)的肝素酶

  EDTA(乙二胺四乙酸)采血管, 一般有EDTA 二钠、二钾和三钾盐几种类型。它们均可与镁离子(Mg2+)、钙离子(Ca2+)结合成螯合物阻止血液凝固,同时还可以抑制脱氧核糖核酸酶(DNase)对DNA的降解作用,因为DNase作用时需要一定的金属离子作为辅基。同时,EDTA的存在,有利于溶菌酶的作用,因为溶菌酶(具有溶菌的作用)的反应要求有较低的离子强度的环境。

  一般提取质粒不会用到蛋白酶K,而如果是提取基因组,那么一般要用到蛋白酶K。

  蛋白酶K,是一种切割活性较广的丝氨酸蛋白酶。它切割脂族氨基酸和芳香族氨基酸的羧基端肽键。此酶经纯化去除了RNA酶和DNA酶活性。由于蛋白酶K在尿素和SDS中稳定,还具有降解天然蛋白质的能力,因而它应用很广泛,包括制备染色体DNA,蛋白质印迹以及去除DNA和RNA制备中的核酸酶。

  蛋白酶K的作用是使膜蛋白降解,使与DNA结合的蛋白质降解,使DNA充分游离。通常是在有机溶剂抽提之前先用某些蛋白水解酶去掉大部分蛋白质,这些广谱的蛋白水解酶包括链霉蛋白酶及蛋白酶 K。

  加RNA酶的目的其实就是最大限度的获得纯的DNA,所以其实不加也是可以的。

  但是如果抽提DNA的过程中加入RNase,为了纯化DNA,那么必须将多余的RNse去除掉,因为RNase本身是一种蛋白质。这时候可以加SDS与KAc(或NaAc)来处理,加SDS可使它们成为SDS-蛋白复合物沉淀,再加KAc使这些复合物转变为溶解度更小的钾盐形式的SDS-蛋白质复合物,使沉淀更加完全。也可用饱和酚、氯仿抽提再沉淀,去除RNase。

  Tips:SDS,十二烷基磺酸钠(Sodium dodecyl sulfate,SDS),是分离 DNA 时常用的一种阴离子除垢剂,常用于 DNA 提取过程中使蛋白质变性后与 DNA 分开,溶解膜蛋白及脂肪,从而使细胞膜破裂;溶解核膜和核小体,使其解聚,将核酸释放出来;对 RNase、 Dnase 有一定的抑制作用;SDS能够与蛋白质结合形成R1-O-SO3-…R2+-蛋白质复合物, 使蛋白质变性沉淀。

  用无水乙醇沉淀DNA,这是实验中最常用的沉淀DNA的方法。乙醇的优点是可以任意比和水相混溶,乙醇与核酸不会起任何化学反应,对DNA很安全,因此是理想的沉淀剂。

  DNA溶液是DNA以水合状态稳定存在,当加入乙醇时,乙醇会夺去DNA周围的水分子,使DNA失水而易于聚合。一般实验中,是加2倍体积的无水乙醇与DNA相混合,其乙醇的最终含量占67%左右。

  在用乙醇沉淀DNA时,为什么一定要加NaAc或NaCl至最终浓度达0.1~0.25mol/L?

  在pH为8左右的溶液中,DNA分子是带负电荷的,加一定浓度的NaAc或NaCl,使Na+中和DNA分子上的负电荷,减少DNA分子之间的同性电荷相斥力,易于互相聚合而形成DNA钠盐沉淀,当加入的盐溶液浓度太低时,只有部分DNA形成DNA钠盐而聚合,这样就造成DNA沉淀不完全,当加入的盐溶液浓度太高时,其效果也不好。在沉淀的DNA中,由于过多的盐杂质存在,影响DNA的酶切等反应,必须要进行洗涤或重沉淀。