实验方法

基于 PCR 的差减 cDNA 克隆实验

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差减克隆是分离和鉴定两个细胞群中差异表达的 mRNA 的有效技术。相比较的细胞类型是[+](或 测 试)细胞和[-](或驱动)细胞,在测试细胞中表达而不在驱动细胞中表达的 mRNA 将被分离出来。必需的差减次数主要取决于 cDNA 的多样性。多样性是指每一个细胞类型中不同的cDNA 或 cDNA 片段的总数(Davidson, 1986)。

来源:《精编分子生物学实验指南(第五版)》

基本方案

实验原理





实验步骤

实验所需「材料」、「试剂」、「耗材」具体见「其他」

1. 对每一组 ds cDNA (A 和 B)配制 2 个限制性内切核酸酶消化反应(AluI 和 AluI+Rsal):

30 ng ds cDNA

3 ul 10×AluI 缓冲液

10 U AluI 或 10 U AluI+10 U RsaI

加水到 30.0 ul。

37℃ 温育过夜,确保完全消化。

最好使用产生平端的酶。如果不是产生平端的酶,需要另外补平或削平。


2. 65℃温育超过10 min失活内切酶。


3. 激酶处理寡核苷酸 a1 和 b1, 使用如下反应体系(每个反应体系 25 ul):

18.0 ul H2O

2.5 ul 10 mmol/L ATP

2.5 ul 10×T4 多聚核苷酸激酶缓冲液

1.5 ul 3 ug/ul 的寡核苷酸 a1 或 b1

0.5 ul 10 U/ul T4多聚核苷酸激酶

37℃ 温育 60 min。


4. 65℃温育20 min失活激酶。


5. 加入 1.5 ul 的寡核苷酸 a2 或寡核苷酸 b2 形成 a1/a2 或 b1/b2 连接子。混匀,最高速离心。45℃ 温育 10 min。


6.在 0.5 ml 的 PCR 管里,用合适的连接子为每组 cDNA 配制连接反应(130 ul 每个反应):

63 ul H2O

13 ul 10× T4 DNA 连接酶缓冲液

30 ul 40% PEG 8000

1ul 15 mmol/L ATP

10 ul AluI 消化的 cDNA

10 ul AluI/RsaI 消化的 cDNA

2 ul a1/a2 或 b1/b2 连接子

1ul 10 U/ul T4 DNA 连接酶

混匀,16℃温育2 h。


7. 将反应管放于冰上超过10 min。


8. 根据厂家说明书准备 Sephacryl S-300 离心柱。


9. 每个连接反应中加入 1 ul 75 mmol/L 的 ATP 和 1 ul T4 多聚核苷酸激酶。37℃ 温育 30 min。


10. 用 1 倍体积的 25:24 的苯酚/氯仿和氯仿依次抽提连接反应。


11. 连接产物离心过 Sephacryl S-300离心柱 ,除去未连接的连接子,用 Beckman Accuspin FR 离心机的吊桶转子室温,400 g 离心 2 min。


12. 两组 cDNA , 各配制 50 ul PCR反应体系:

35 ul H2O

5 ul 10×Taq DNA 聚合酶缓冲液

3 ul 25 mmol/L MgCl2

1 ul 10 mmol/L 4dNTP 混合物

0.5 ul 2.5 ug/ul 寡核苷酸 a2 或寡核苷酸 b2

5 ul 0.2 ng/ul 连接好的 cDNA A 或 cDNA B

0.5 ul 5 U/ul Taq DNA 聚合酶

加入几滴无菌的 PCR 级的矿物油覆盖反应体系。


13. 用下面的 PCR 程序扩增 cDNA :

30 个循环:

1min 94℃ (变性)

1 min 50℃ (复性)

2 min 72℃ (延伸)

25 s 72℃ (自动延伸)

对于没有自动延伸的热循环仪,延长延伸时间为 2~4 min。


14. 用琼脂糖凝胶电泳分析 5~10 ul 扩增好的 cDNA, 确定扩增 cDNA 的大小范围 (150 bp~1. 5 kb, 大部分为 250 bp)


15. 对两组扩增好的 cDNA, 各配制以下由放射性标记的测试 cDNA 的 PCR 反应体系 (每个反应体系 100 ul):

77 ul H2O

10 ul 10×Taq DNA 聚合酶缓冲液

6 ul 25 mmol/L MgCl2

2 ul 10 mmol/L 4dNTP 混合物

1 ul 稀释的[32P] dCTP

1ul 2.5 ug/ul 寡核苷酸 a2 或寡核苷酸 b2

2 ul A0 或 B0 cDNA (约 0.4 ug)

1 ul 5 U /ul Taq DNA 聚合酶

加入几滴无菌的 PCR 级的矿物油覆盖反应体系。


16. 对两组扩增好的 cDNA, 各配制 3 或4 个由生物素标记的驱动 cDNA 的 PCR 反应体系(每个反应体系100 ul):

73.3 ul H2O

10 ul 10×Taq DNA 聚合酶缓冲液

6 ul 25 mmol/L MgCl2

6.7 ul 驱动 dNTP

1ul 2.5 ug/ul 寡核苷酸 a2 或寡核苷酸 b2

2 ul cDNA A0 或 cDNA B0 (1~5 ng)

1 ul 5 U/ul Taq DNA 聚合酶

加入几滴无菌的 PCR 级矿物油覆盖反应体系。


17. 用步骤 13 中的 PCR 扩增程序进行测试和驱动 cDNA 的合成。


18. 按厂家说明,用商业化的阴离子交换 PCR 离心柱(Qiagen)纯化扩增的 cDNA,去除未掺入的核苷酸、引物和盐。


19. 用分光光度计定量产物核酸。


20. 配制 2 个杂交反应([32P] An-Bio-Bn 和[32P] Bn-Bio-An)。在一个 1.5 ml 硅烷化的微量离心管里,用乙醇沉淀 1 ug 放射性标记的测试 DNA 和 20 ug 的生物素标记的驱动 DNA,不要冷冻。风干沉淀,当沉淀刚刚干时,用吸头轻轻吹吸,重新溶于 5 ul HEPES 缓冲液。用手提式盖格计数器检测重新溶解的核酸溶液。


21. 转移重新溶解的 DNA 到一个 0.5 ml 的PCR管里。加入 5 ul 68℃ 的 2× 杂交缓冲液进行差减杂交。轻轻吹吸混匀,加入数滴无菌的 PCR 级的矿物油覆盖 DNA 溶液。最高速离心几秒。


22. 把两个管子在 95℃加热 10 min, 然后在 1 h 内慢慢冷却到 68℃,并继续在 68℃温育 2 h (快速杂交)。


23. 混合 7 ul 1 mol/L的 NaCl 和 140 ul HEPES 缓冲液,加热到 68℃。加入到杂交反应中稀释反应。混匀,最高速简单离心。冷却到室温。


24. 每管中取出 5 ul,保存(用作酚抽提前的总量计算)。


25. 每管中加入15 ul 链霉亲和素,涡旋混匀,室温温育 5 min。


26. 每管用等体积的 25:24 的苯酚/氯仿抽提。保留水相转移到新的管里。


27. 每管的水相中加入 10 ul 链霉亲和素。混匀,室温温育 5 min。


28. 用苯酚/氯仿和氯仿各抽提两次。测量每管的水相体积。


29. 每管中取出 5 ul,保存(用作酚抽提后的总量计算)。

被去除掉的测试cDNA的百分比用以下等式估算:

% 去除的测试CDNA=100 一(酚抽提后总量 ×100/酿抽提前总量)


30. 用 An 或 Bn 测试 cDNA 和合适的驱动 cDNA 重复差减的过程(步骤 15~29)。驱动 cDNA 的选择由差减的策略决定。用 An 或 Bn 驱动 cDNA 进行快速杂交(2 h),用 A0 或 B0 驱动 cDNA 进行长时间杂交(30~40 h)。差减的进程用隙缝斑点杂交检测。


31. 用步骤 13 的程序扩增 5 ul 差减 cDNA (An 和 Bn)。用一个商业化的阴离子交换 PCR 离心柱纯化 PCR产物(如Qiagen)。


32. 用在连接子上有剪切位点的合适限制酶(针对于这里所用的连接子,如 Ec0RI 和 EcoRV)消化 cDNA。


33. 苯酚/氯仿抽提,乙醇沉淀纯化消化的 cDNA。


34. 把 DNA 连接到合适的载体中(如 EcoRI 或 EcoRV 切开的 pBluescript)。


35. 转化载体到感受态细菌里。


36. 铺板培养差减文库。

值得先通过滴定文库以获得单克隆。确定含插入片段克隆的百分比和插入片段的大小也很重要。

插入片段应当是 250 bp 左右。如果插入的片段 >500 bp, 则可以认为是插入了两个片段。


37. 从每个起始滤膜制备 4 个重复的印迹。


38. 按照厂家说明,变性、中和和交联印迹。


39. 用差减探针杂交这些重复的滤膜。


40. 从库里随机(如果估计库里绝大多数是差异表达的基因)或按照探针的杂交结果挑取 50~100 个差异表达的克隆。准备小量的质粒 DNA。


41. 对每个质粒里的插入片段进行测序,把含有相同序列的克隆归在一起。


42. 用起始组织的 RNA 分 析 [如 Northern 印迹、 RNase 保护分析、定量 RT-PCR 或者原位杂交确定这些克隆是否确实是差异表达的。

注意事项

其他

1. 材料

A 和 B 类细胞的双链 cDNA (ds cDNA)


2. 试剂

ALuI 和 10×ALuI 缓冲液

RsaI

10、15 和 75 mmol/L 的 ATP

10 U/ul T4 多聚核苷酸激酶和 10×T4 多聚核苷酸激酶缓冲液

寡核苷酸引物

3 ug/ul a1: 5'-TAG TCC GAA TTC AAG CAA GAG CAC A-3’

2.5 ug/ul a2: 5'-CTC TTG CTT GAA TTC GGA CTA-3'

3 ug/ul B1: 5'-ATG CTG GAT ATC TTG GTA CTC TTC A-3'

2.5 ug/ul B2: 5'-GAG TAC CAA GAT ATC CAG CAT-3’

10 U/ul T4 DNA连接酶和 10×T4 DNA连接酶缓冲液

40%(m/V)聚乙二醇 8000(PEG 8000)

25:24(V/V)苯酚/氯仿(平衡酚配制)

氯仿

5 U/ul Taq DNA聚合酶和 10×Taq DNA 聚合酶缓冲液

25 mmol/L MgCl2

10 mmol/L 4dNTP 混合物

矿物油,PCR级,无菌

800Ci/mmol [α-32P] dCTP (10 Ci/ul)

驱动 dNTP 混合物

乙醇

1 mol/L 和 5 mol/L NaCl

HEPES缓冲液

2× 差减杂交缓冲液

链霉亲和素溶液

EcoRI 和 10×EcoRI 缓冲液或 EcoRV 和 10× EcoRV 缓冲液

EcoRI 切开的 pBluescript 载体

EcoRV 切开的 pBluescript 载体

转化感受态菌株


3. 耗材

放射性标记的差减探针

0.5 ml 的 PCR 管

Sephacryl S-300 离心柱(Amersham Pharmacia Biotech)

Beckman Accuspin FR离心机和吊桶转子或类似的其他离心机

热循环仪

阴离子交换PCR离心柱(Qiagen)

1.5 ml微量离心管,硅烷化

手提式盖格计数器

加热块

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