在本实验方案中,酵母(Saccharomyces cerevisiae)在暴露于由过氧化氢(H2O2)这一氧化剂诱导的氧化应激后,其基因表达发生变化。
在本实验方案中,酵母(Saccharomyces cerevisiae)在暴露于由过氧化氢(H2O2)这一氧化剂诱导的氧化应激后,其基因表达发生变化。
在本实验方案中,酵母(Saccharomyces cerevisiae)在暴露于由过氧化氢(H2O2)——一种氧化剂——诱导的氧化应激后,其基因表达发生变化。实验中,酵母在含3倍葡萄糖的1/2X YPD培养基中培养48小时。随后将培养物分为对照组和处理组。实验组培养物用含有0.5 mM H2O2的Hanks平衡盐溶液(HBSS)处理1小时,对照组则仅用HBSS处理。从两组培养物中提取总RNA,并通过多步反应将其转化为生物素标记的cRNA产物。最终合成产物送回佛蒙特大学(UVM)微阵列核心实验室,杂交至Affymetrix酵母基因芯片。所得基因表达数据被导入生物信息学数据分析软件进行分析。
1. 使用酶法裂解从Saccharomyces cerevisiae中分离总RNA
| SG缓冲液 | 10 μl |
| 溶壁酶溶液(10 U/μl) | 30 μl |
2. 第一链 cDNA 合成
| 第一链合成预混液: | |
| 5X 第一链缓冲液 | 4 μl |
| 0.1M DTT | 2 μl |
| 10 mM dNTP | 1 μl |
| 上标II | 1 μl |
3. 第二链 cDNA 合成
| 第二链预混液 | |
| DEPC 水 | 91 µl |
| 5X 第二链缓冲液 | 30 µl |
| dNTPs (10 mM) | 3 µl |
| E. coli DNA 连接酶 (10 U/µl) | 1 µl |
| E. coli DNA 聚合酶 I (10 U/µl) | 4 µl |
| E. coli RNase H (2 U/µl) | 1 µl |
4. 沉淀 cDNA
| 乙醇(100%) | 405 μl |
| NH4OAc | 80 μl |
| Pellet Paint | 1 μl |
5. 清洗 cDNA 沉淀
6. 体外转录(IVT)
| 每样本用量 | 样本数 | 总量 | |
| 试剂 1 [10x 反应缓冲液] | 4μl | ||
| 试剂 2 [10x 生物素化核苷酸] | 4μl | ||
| 试剂 3 [10x DTT] | 4μl | ||
| 试剂 4 [10x RNase 抑制剂] | 4μl | ||
| 试剂 5 [20x T7 RNA 聚合酶] | 2μl | ||
| 总体积 | 18 μl |
| cDNA 混合物 | 22μl |
| ENZO 总反应混合液 [来自上文] | 18μl |
| 总体积 | 40μl |
7. 纯化生物素标记的cRNA
8. 靶标制备中cRNA的片段化
9. 使用琼脂糖凝胶评估片段化与非片段化的cRNA
10. 酵母2.0基因芯片杂交
代表性结果:

图1. 扫描的Affymetrix酵母基因芯片图像(Affymetrix基因芯片操作系统(GCOS))

图2. 所有遗传转录本(约6,700个基因)的二维散点图,比较对照组与处理组酵母数据。每个点代表一个单独的基因。紫色标记的基因为差异表达基因,红色标记的基因则无差异表达。差异表达基因的描述见相应图例,本示例中大多数基因参与细胞周期调控。(Affymetrix GeneChip 操作软件(GCOS))

图3. 该流程图展示了在受影响的生物学通路中差异表达的基因。带有红色星号标记的基因表示在减数分裂通路中下调的基因。(功能注释、可视化与整合发现数据库(DAVID)

图4. 火山图的代表性结果。对照样本与处理样本之间的比较采用p值0.05作为截断值,表达变化倍数1.5倍作为截断标准。该图使用Geospiza公司提供的Genesifter软件生成,该公司慷慨地将该软件捐赠给学生用于教学目的。
应用与意义。
佛蒙特大学的佛蒙特遗传学网络外展项目在全州范围内面向八所合作的学士授予院校开展本科生外展工作。VGN 外展核心的目标是通过实践体验,使佛蒙特州的本科生能够接触最先进的科学技术与资源。所述的基因芯片模块于2003年开发,并随后进行了升级。该模块已作为短期课程提供,或整合进参与机构现有的实验课程体系中。
该项目连接研究型大学核心设施与本科院校,推动了教育与科研领域的合作。全州范围内的微阵列技术推广活动丰富了教学内容,为核心设施、教师和学生创造了科研及交流机会。
当本科教师采用该课程时,只要存在适当的Affymetrix GeneChips芯片及相应注释,就鼓励他们设计独特的实验。本模块的全部信息,包括实验手册、参考文献和PowerPoint演示文稿,均可在线获取(Vermont Genetics Network,2008)。
关键步骤:
原生质球制备:在显微镜下观察原生质球制备是否成功至关重要。使用SDS具有显著优势,因为它可导致酵母细胞膨胀,形成球状体。需注意观察出芽细胞是否也形成了球状体。若观察到部分原生质球化现象,建议延长溶壁酶处理时间。
沉淀物清洗:在沉淀反应及随后的乙醇洗涤步骤中,非常容易丢失cDNA沉淀物。必须格外小心,并对沉淀物进行细致的观察和处理。
将水加至膜的中心位置: 在从膜上洗脱 RNA 的步骤中,必须将 30 μl 水直接“喷射”到硅胶膜的中心。如果未准确加至中心,可将柱子进行离心,然后将所得的洗脱液再次加回到硅胶膜上。此操作可根据需要重复多次。
修改与产品替代:
本视频文章的制作由 EMD-Millipore 赞助。
佛蒙特大学,佛蒙特遗传网络。本出版物由佛蒙特遗传网络资助完成,资助项目包括美国国家研究资源中心(NCRR)生物研究基础设施网络(BRIN)计划授予的项目编号P20 RR16462,以及NCRR创新基础研究奖(INBRE)计划授予的项目编号P20 RR16462。NCRR为美国国立卫生研究院(NIH)下属机构。本出版物内容仅由作者负责,不代表NCRR或NIH的官方观点。
我们感谢所有参与本次推广活动的机构在完善本模块过程中所提供的合作与建议,包括卡斯尔顿州立学院、格林山学院、约翰逊州立学院、林登州立学院、马尔伯勒学院、米德尔伯里学院、诺维奇大学以及圣迈克尔学院。
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 分光光度计 | |||
| PCR仪 | |||
| 微量离心机 | |||
| 涡旋振荡器 | |||
| 搅拌器(2个) | |||
| P-10移液器 | |||
| P-20'移液器: | |||
| P-200'移液器: | |||
| P-1000'移液器: | |||
| 相机与透射仪 | |||
| E-Gel装置 | Invitrogen | G6000-08 | |
| E-Gel凝胶 | Invitrogen | G6018-02 | |
| Axygen 1.7 ml 透明离心管 | Krackeler Scientific, Inc. | 383-MCT175C | |
| Axygen 0.5 ml 透明离心管 | Krackeler Scientific, Inc. | 383-MCT060C | |
| Axygen 2 ml 收集管 | Krackeler Scientific, Inc. | 383-MCT200NC | |
| P-10 ART吸头盒: | CLP | BT10XL | |
| P-100 ART吸头盒: | CLP | BT200 | |
| P-20 ART吸头盒: | CLP | BT20 | |
| P-1000 ART吸头盒: | CLP | BT1000 | |
| 酵母芯片 | |||
| 25 ml 无菌一次性移液管 | |||
| 5 ml 无菌一次性移液管 | |||
| 微量离心管架 | |||
| KimWipes纸巾 | |||
| 实验服 | |||
| 搅拌子 | |||
| 培养瓶 | |||
| 接种环 | |||
| 记号笔 | |||
| 手套 | |||
| 高压灭菌指示胶带 | |||
| 搅拌棒 | |||
| 30% 过氧化氢 | EMD Millipore | 386790 | |
| 不含Ca、Mg或染料的HBSS | Sigma-Aldrich | H6648-100ml | |
| Qiagen RNeasy Mini试剂盒: | Qiagen | 74104 | |
| Qiagen DNase试剂盒: | Qiagen | 79254 | |
| RNase清除剂 | Denville Scientific | D1180 | |
| Harleco 100%乙醇 | EMD Millipore | 65347 | |
| ENZO IVT试剂盒 | Enzo Life Sciences | ENZ-42655-10 | |
| 溶壁酶:一瓶 | VWR international | IC19012310 | |
| 细胞培养级水 | EMD Millipore | 4.86505 | |
| 酵母培养物: | ATCC | 18824 | |
| YPD肉汤粉末 | EMD Millipore | 4.8504 | |
| D(+)葡萄糖,无水 | EMD Millipore | 346351 | |
| 山梨醇 | EMD Millipore | 56755 | |
| EDTA | EMD Millipore | 4005 | |
| 20% SDS溶液 | EMD Millipore | 7990-OP | |
| 沉淀染料(Pellet Paint) | EMD Millipore | 69049 | |
| 无RNase和DNase的PCI(7份分装): | Fisher Scientific | AC32711-500 | |
| 7.5 M NH₄OAc | Fisher Scientific | ICN1987 5980 | |
| 片段化缓冲液(200 mM Tris-乙酸盐,pH 8.1,500 mM KOAc,150 mM MgOA) | |||
| Trizma碱基 | Fiaher | 50-899-90034 | |
| KOAc | Fisher Scientific | NC9757725 | |
| MgOA | Fisher Scientific | NC9681042 | |
| 上样染料 | Invitrogen | 10482055 | |
| PCR Marker | EMD Millipore | 69278-3 | |
| 相分离凝胶(Phase Lock Gels) | Fisher Scientific | FP2302820 | |
| One-Cycle cDNA试剂盒 | Invitrogen | A10752-030 | |
| 包含: | |||
| 大肠杆菌DNA聚合酶 | |||
| dNTP's | |||
| T4 DNA聚合酶 | |||
| T-7寡聚(dT) | |||
| 0.5 ml EDTA,pH 8.0 | |||
| 第一链合成缓冲液 | |||
| 大肠杆菌RNaseH | |||
| 第二链合成缓冲液 | |||
| 大肠杆菌DNA连接酶 | |||
| SuperScript II | |||
| DTT |