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方法文章

使用微阵列进行细菌基因表达分析

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DOI:

10.3791/206

2007年5月28日

本文内容

方案

逆转录反应

将加热块调至70-80°C和42°C。此步骤也可使用水浴。若使用加热块,请加入适量水以确保受热均匀。

  1. 预变性反应
    1. 取 3 μg RNA
    2. 用无RNase的水将体积调至 13 μl
    3. 加入 2.5 μl 随机六聚体引物(2mg/mL)
  2. 充分混匀,于 70–80°C 孵育 8 分钟,随后置于冰上冷却 5 分钟。
  3. 配制反转录(RT)反应液(每反应 14.5 μl):

    组分 体积
    5X 第一链缓冲液6 µl
    0.1 M DTT
    3 µl
    25X 氨基烯-dNTP 混合物1.2 µl
    SuperScript II RT(200U/µl)2.3 µl

    2.0 μl

    * 对于 n 个反应,建议配制 n+0.5 份的总反应液(Master Mix),以确保用量充足。

  4. 向已冷却的反应体系中加入 14.5 μl RT 反应液。
  5. 轻轻混匀(切勿涡旋),于 42°C 孵育 3–4 小时。
  6. 如需保存,样品可置于 -20°C 条件下。

水解 RNA

  1. 向每个样品中加入 3 µl 的 1 N NaOH 和 0.6 µl 的 0.5 M EDTA。(终浓度 = 100 mM NaOH,10 mM EDTA)
  2. 混匀后于 65°C 孵育 10 分钟。
  3. 加入 33.6 μl 的 1 M HEPES(pH = 7.0)进行中和(终浓度 = 500 mM HEPES)
  4. 如有需要,样品可在 -20°C 保存。

反应纯化:去除未掺入的 aa-dUTP 和游离胺

注意:本纯化方案经由Qiagen QIAquick PCR纯化试剂盒方案修改而来。磷酸洗涤缓冲液和洗脱缓冲液替代了Qiagen提供的缓冲液,因为Qiagen的缓冲液含有游离胺,会与Cy染料偶联反应竞争。也可使用该试剂盒中的离心柱。

  1. 将cDNA反应产物与300 µl(或5倍反应体积 = 336 μl)缓冲液PB(Qiagen提供)混合,转移至QIAquick柱中。
  2. 将柱子放入2 ml收集管(Qiagen提供)中,以约13,000 rpm离心1分钟。弃去收集管中的废液。
  3. 洗涤时,向柱中加入750 µl磷酸盐洗涤缓冲液(非Qiagen提供),以约13,000 rpm离心1分钟。
  4. 弃去收集管中的废液,重复一次750 µl洗涤缓冲液的洗涤及离心步骤。
  5. 弃去收集管中的废液,将柱子在最大转速下再离心1分钟。
  6. 将柱子转移至一个新的1.5 mL微量离心管中,小心加入30 µl磷酸盐洗脱缓冲液。(参见溶液配制部分)
  7. 室温孵育1分钟。
  8. 以约13,000 rpm离心1分钟进行洗脱。
  9. 重复步骤6–8,用另外30 µl磷酸盐洗脱缓冲液进行第二次洗脱,收集至同一管中。最终洗脱体积应约为60 µl。
  10. 此时可对cDNA量进行定量:
           cDNA含量(ng)=(稀释倍数)×(OD260)×(37)×(从柱子中洗脱的总体积)
  11. 在45°C条件下使用真空浓缩仪干燥样品。
  12. 如需长期保存,样品可存放于-20°C。

将氨基酸-cDNA与Cy染料酯偶联

  1. 如有必要,用 10 μl 50 mM Na-碳酸氢盐缓冲液(pH = 9.0)重悬氨基烯基标记的 cDNA。(该缓冲液应每两周新鲜配制一次)
  2. 在避光环境中操作,将探针加入适量的 Cy 染料管中。用移液器吹打数次以充分重悬染料。
  3. 在室温避光条件下孵育反应体系 1 小时。(孵育时间最长可达两小时)

反应纯化 II:去除未偶联的染料

  1. 向反应体系中加入 35 µl 100 mM NaOAc(pH 5.2),充分混匀。
  2. 向每个样品中加入 250 µl(或 5 倍反应体积 = 225 μl)Buffer PB(Qiagen 提供),通过移液器上下吹打混匀。
  3. 将 QIAquick 离心柱放入一个 2 mL 收集管(Qiagen 提供)中,将样品加入离心柱中,以约 13,000 ×g 离心 1 分钟。弃去收集管中的液体。
  4. 洗涤步骤:向离心柱中加入 0.75 mL Buffer PE(Qiagen 提供),以约 13,000 ×g 离心 1 分钟。
  5. 重复步骤 4。
  6. 弃去收集管中的液体,将离心柱在最大转速下额外离心 1 分钟。
  7. 将离心柱放入一个干净的 1.5 mL 微量离心管中,小心地将 30 µl Buffer EB(Qiagen 提供)加至离心柱膜的中心位置。
  8. 室温孵育 1 分钟。
  9. 以约 13,000 rpm 离心 1 分钟,进行洗脱。
  10. 重复步骤 7–9,将洗脱液再次收集至同一离心管中。最终洗脱体积应约为 60 µl。

标记反应的分析

此时可以对cDNA和标记物的量进行定量:

  • 测定 OD 260、550 和 650(空白对照为水),使用 Nanodrop 微阵列程序。
  • 根据下方提供的公式计算染料掺入的 pmol 数、DNA 的 pmol 数以及核苷酸/染料比值:
            
            核苷酸 pmol 数 = [OD260 × 体积 (μL) × 37 ng/μL × 1000 pg/ng] / 324.5 pg/pmol

注意:cDNA 的 1 OD260 = 37 ng/μL;dNTP 的平均分子量为 324.5 pg/pmol
        Cy3 的 pmol 数 = OD550 × 体积 (μL) / 0.15
        Cy5 的 pmol 数 = OD650 × 体积 (μL) / 0.25
        核苷酸/染料比例 = cDNA 的 pmol 数 / Cy 染料的 pmol 数

如果使用 Nanodrop,它会直接给出每种染料的 pmol/μl 值。您只需将该数值乘以体积,即可得到染料标记的总 pmol 数。

注意:>150–200 pmol 的染料掺入量(每样本)且每染料分子对应的核苷酸少于20个的比率,适用于杂交反应。

  • 样品可在 -20°C 避光保存。
    • 将要杂交的探针混合,并在 42°C 下用真空浓缩仪干燥。
    • 样品可在 -20°C 保存,直至准备进行杂交。

杂交前玻片

  1. 将载玻片正面朝下放置在洁净的红色载片架中,浸入100 mL室温水中,浸泡3-5分钟
  2. 将载玻片正面朝上置于100°C加热板上数秒,快速干燥——注意观察直至冷凝水完全消失
  3. 以250 mJoules进行紫外交联(在紫外交联仪中输入2500)
  4. 将载玻片浸入预热至42°C的水中进行水合,然后在室温下以700 RPM转速离心5分钟
  5. 将载玻片放入含有预热杂交前阻断液(5XSSC、1% BSA、0.1% SDS)的50 mL Coplin染色缸中,于42°C孵育至少45分钟;必要时可延长孵育时间。

    50 mL 杂交前阻断液配方:12.5 mL 20x SSC,10 mL 5% BSA,0.5 mL 10% SDS,27 mL 水

  6. 将载玻片浸入预热的42°C水中,轻轻振荡数分钟,以彻底去除杂交前阻断液
  7. 用异丙醇冲洗载玻片,并在室温下以700 rpm转速离心5分钟,使其干燥

准备用于杂交的样品

  1. 将探针重悬于水中(体积如下所示)

    总体积 = 30 μl
    总体积 = 35 μl
    总体积 = 40 μl
     
    19.8 μl 水
    23.55 μl 水
    27.2 μl 水

    1.5 μl1.5 μl1.5 μl10 mg/ml 鲑鱼精DNA(Invitrogen)
    1.2 μl1.2 μl1.2 μl12.5 mg/ml tRNA
    4.5 μl5.25 μl6 μl20X SSC(终浓度为3X)
    3 μl3.5 μl4 μl1% SDS

    注意:试剂的添加顺序至关重要。请勿配制预混液。

  2. 煮沸 5 分钟,然后在 14,000 rpm 下离心 5 分钟。在室温下冷却 2 分钟。

杂交

  1. 在杂交室每侧边缘及中间的孔中加入 10–12 µl 的 3X SSC。
  2. 将洁净的盖玻片置于玻片的适当区域,并轻轻加入杂交溶液(30–40 μl)。盖玻片两侧应有少量样品溢出。
  3. 将玻片放入杂交室中,拧紧螺丝,然后置于 65°C 水浴中过夜。切勿将杂交室直接放置在水浴底部。在最上层的杂交室上方放置一个支撑块以固定所有组件。保持水浴盖子关闭,以保护对光敏感的样品。

杂交洗涤

  1. 配制以下缓冲液:
    • 1X SSC,0.05% SDS
    • 0.06 X SSC
  2. 孵育结束后,打开杂交室。将载玻片从杂交室中取出,注意不要扰动盖玻片。
  3. 为去除盖玻片,将载玻片浸入盛有温热的1X SSC、0.05% SDS洗涤缓冲液的培养皿中,使盖玻片面朝向培养皿底部。通过左右移动载玻片,盖玻片将自行脱落。
  4. 去除盖玻片后,将载玻片放入装有新鲜温热1X SSC、0.05% SDS缓冲液的染色架中,振荡数分钟。
  5. 将载玻片连同染色架转移至0.06 X SSC的缓冲液浴中。
  6. 将载玻片转移至另一含有新鲜染色架的0.06 X SSC缓冲液浴中,在放入新缓冲液前,先用纸巾轻压载玻片以尽可能去除含SDS的缓冲液。
  7. 振荡载玻片数分钟。
  8. 立即在 室温下以700 rpm离心5分钟,随后载玻片即可进行扫描。在扫描前需避光保存。

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材料

本文使用的材料清单
姓名公司目录编号评论
AA-dUTPSigma-AldrichA04105-(3-氨基烯丙基)-2’脱氧尿苷-5’三磷酸
dNTPAmersham27-2035-01100 mM dNTP 混合液,PCR 级
随机六聚体引物Amersham27-2166-013 mg/mL
SuperScript III RTInvitrogen80800444200 U/μL
CyDye™AmershamRPN5661标记后反应性染料试剂盒
QIAquickQiagen28104PCR 纯化试剂盒
1 M K2HPO4
1 M KH2PO4
1 M KPO4缓冲液配制 1 M 磷酸盐缓冲液(KPO4,pH 8.5–8.7):取 9.5 mL 1 M K2HPO4 与 0.5 mL 1 M KH2PO4 混合
磷酸盐洗涤缓冲液缓冲液配制 100 mL 磷酸盐洗涤缓冲液(5 mM KPO4,pH 8.0,80% EtOH):混合 0.5 mL pH 8.5 的 1 M KPO4、15.25 mL MilliQ 水和 84.25 mL 95% 乙醇。缓冲液将略显浑浊。**重要提示:磷酸盐洗涤缓冲液需每日新鲜配制。
磷酸盐洗脱缓冲液缓冲液用无菌水将 pH 8.5 的 1 M KPO4 稀释至 4 mM
碳酸钠缓冲液(Na2CO3):0.5 M,pH 9.0。将 4.2 g NaHCO3 溶于 80 mL 无菌水中,用 10 N NaOH 调节 pH 至 9.0,再用无菌水定容至 100 mL。用于染料偶联反应时,用水稀释 10 倍得到 50 mM 溶液。注意:碳酸盐缓冲液会随时间改变组成,建议每两周至一个月新鲜配制一次。

参考文献

  1. Hasseman, J. TIGR Aminoallyl Labeling of RNA for. Microarrays & TIGR Microarray Labeled Probe Hybridization. , Forthcoming.
  2. Gilbert,, et al. TIGR Microbial RNA Aminoallyl Labeling for Microarrays & Hybridization of probed labels. , Forthcoming.
  3. Hedge,, et al. A concise guide to cDNA Microarray analysis-II. , Forthcoming.

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微阵列技术RNA标记逆转录cDNA纯化荧光标记芯片杂交洗涤程序芯片扫描转录本检测