核酸的分子生物学技术是进行病原微生物检测、物种鉴定、物种起源、多样性评估及其亲缘关系、系统进化等常用研究手段之一,以核酸杂交、核酸扩增和核酸序列分析为代表的分子诊断和检测技术,在诸多领域中日益凸显出至关重要的作用。
然而,能否提取出高质量的核酸分子则是核酸分子生物学试验中关键,提取方法的灵敏度、特异性也将直接关系到后续试验的成败。
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1、核酸简介
年,瑞士医师FriedrichMiescher首例成功的进行了核酸提取。Miescher成功从细胞中提取出DNA后,一些研究者纷纷效仿,并在材料、试剂的应用上进行了不断的探索,由此发展了许多核酸的生物分子提取技术。现如今,从硫氰酸胍盐-苯酚-氯仿提取法到柱纯化技术,已被广泛地用于DNA和RNA的提取。
图2:细胞中DNA,图片来源于网络,若有侵权联系删除
核酸提取包含质粒DNA、基因组DNA、真核细胞总RNA的提取,但关键在于组织细胞裂解和核酸提纯两大步骤。由于植物细胞结构更复杂,我们在此不论述它的核酸提取,仅讨论动物、细菌及真菌的细胞裂解和核酸纯化方法。
2、组织细胞裂解方法
根据核酸提取产物质粒DNA、基因组DNA、真核细胞总RNA的不同,组织细胞裂解提取核酸的方法主要包括胍盐裂解法、碱裂解法以及酚抽提法等。
图3:组织细胞裂解方法对比图表
3、核酸纯化
(1)质粒DNA纯化
质粒是一类存在于几乎所有细菌等微生物中染色体之外(细胞质中)呈游离状态的双链、闭环的DNA分子,能够自主复制和稳定遗传,以超螺旋形式存在,是最常用的基因克隆载体。
使用碱裂解法,细菌悬浮液在pH12.6的碱性溶液十二烷基硫酸钠(SDS)中,会使细胞壁破裂,蛋白质和染色体DNA变性,质粒DNA的大部分氢键断裂,但超螺旋共价闭合环状的两条互补链在拓扑学上是相互缠绕的,彼此不会分离。当pH恢复到中性时,变性的质粒DNA分子迅速复性,呈溶解状态,而蛋白质与染色体DNA不能复性而呈絮状沉淀。通过离心处理可除去染色体DNA与不稳定的大分子RNA以及蛋白质-SDS复合物等,而质粒DNA保存在溶液中。
图4:质粒DNA纯化方法流程图
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目前市场上的多数质粒DNA都是在此方法基础上并结合柱离心法发展而来。离心柱采用特殊的硅基质吸附材料,特点是高盐酸性缓冲液存在时可特异性吸附DNA,除去RNA与蛋白质等不能结合的杂质,而低盐碱性缓冲液可洗脱结合在吸附柱上的DNA。
(2)基因组DNA纯化
只要使用SDS法将基因组DNA从细胞里释放出来,接下来要做的就是纯化它们。一般可以采用苯酚/氯仿抽提法或者直接过硅胶柱提取纯化的基因组DNA,如动物组织、细胞、全血、细菌、酵母等。
(3)真核细胞总RNA纯化
一直以来,完整RNA的提取和纯化,是进行RNA方面研究工作的前提。这里对自动化提取方法——磁珠法和手动提取方法——Trizol法进行了比较,结果如下:
图5:RNA纯化方法磁珠法、Trizol法对比图表
4、核酸提取结果检测
既然细胞裂解和核酸纯化已经完成,那么接下来就是检测核酸提取结果。在实验室中,一般使用凝胶电泳和分光光度法,从核酸完整性、浓度、纯度三个维度,来评价提取结果的好坏。
图6:使用琼脂糖凝胶电泳和分光光度法检测核酸提取结果
5、凡知医学相关产品
(1)细胞RNA提取试剂盒
凝胶电泳结果展示
应用范围
RNA产物适用于RT-PCR、RNA-seq、NorthernBlot等实验。
产品特点
※适配高通量自动化核酸提取仪,最少人工操作时间;
※样本制备时间短,样品前处理需10min,全自动核酸提取仪50min;
※样本间差异低,结果重复性强;
※纯度高,无DNA污染;
※可处理细胞数量级范围5x10~10
(2)组织RNA提取试剂盒
结果展示
琼脂糖凝胶电泳图
紫外分光光度计浓度测定
应用范围
纯化RNA适用于RT-PCR、RNA-Seq、芯片分析、分子克隆。
产品特性
※RNA纯度高(OD/.8-2.0);
※高收率,无降解;
※无高分子量DNA污染(DNaseI处理);
※适用多种样本类型;
※手工操作时间短;
关于凡知医学
凡知医学(FireGenBiomedicals)是一家全球化运营的生物医药企业,由拥有世界顶尖药企30年从业资历的海归科学家团队创立,针对重大疾病搭建有先进的新一代核酸快速诊断试剂和仪器研发平台,创新实现了基因测序试剂盒、快速基因检测仪和检测芯片的开发,助推基因快速诊断进入基层医疗体系,致力于打造中国领先的基因快速诊断品牌,提供一体化诊断的仪器、芯片、诊断试剂和部分高端原料。