分子生物學實驗常見問題與解決方案

2020-11-23 中國教育裝備採購網

1.如何測定引物的OD值?

用紫外分光光度計在260nm波長測定溶液的吸光度來定量,請注意紫外分光光度計的使用,測定時溶液的吸光度最好稀釋到0.2-0.8之間(吸光度太高或太低會有較大的誤差)。DNA乾粉用一定體積的水充分振蕩溶解以後,取部分溶液稀釋到1ml並在1ml標準比色皿中測定其吸光度,即為所測體積的OD值,進而可以計算出母液的OD值。

舉例:您拿到一管幹粉的DNA,用1ml水溶解成母液,取該母液50μL稀釋成1ml並在1ml標準比色杯中測定的吸光度為0.25,說明該50μL中含有0.25OD的DNA,也即說明原來1ml母液中含有5OD的DNA。

2.怎樣溶解引物?

我們的的合成報告單給出了每OD引物稀釋為100μmoL/L(即100pmol/ul)濃度的加水量,您可以根椐您的實驗需要加入適量的無核酸酶的雙蒸水(PH>6.0)或TE緩衝液(PH 7.5-8.0),開啟瓶蓋溶解之前最好在3000-4000轉/分鐘的轉速下離心1分鐘,防止開蓋時引物散失。

3.合成的引物應如何保存?

沒有溶解的引物非常穩定,可以在-20℃下保存至少1年,溶解好的引物可以事先稀釋為100μmoL/L的儲存液,分裝數份保存於-20℃冰箱,可以保存至少半年以上(反覆多次凍融會降低使用壽命)。使用前,將濃溶液稀釋成工作液(10 pmol/ml或20 pmol/ml)後進行實驗。

4.如何檢測引物的純度?

實驗室方便的作法是用PAGE方法。使用加有7M尿素的一定濃度的聚丙烯醯胺凝膠進行電泳,<12個鹼基的引物用20%的膠,12-60個鹼基的引物用16%的膠,>60個鹼基的引物用12%的膠,取0.2OD左右的引物,用尿素飽和液溶解或引物溶液中加入尿素乾粉直到飽和,上樣前加熱變性(95oC,2mins)。加入尿素的目的一是變性,二是增加樣品比重,容易加樣。600V電壓進行電泳,一定時間後(約2-3小時),剝膠,用螢光TLC板在紫外燈下檢測帶型,在主帶之下沒有雜帶,說明純度是好的(有時由於變性不充分,主帶之上可能會有條帶,乃是引物二級結構條帶)。

5.一般的合成的引物在5和3末端有磷酸基團嗎?

沒有,5和3末端均為-OH基。如需要加磷酸基團,訂貨時請特別註明,此時需收取磷酸化的費用。

6.合成的引物進行PCR反應時無目的帶,怎麼辦?

PCR反應失敗的原因很多,可以從以下幾個方面考慮。

1) 引物和模板是否配對,同源性有多大?

2) 引物本身是否有立體結構.

3) PCR反應用試劑是否能正常工作?

4) PCR儀是否工作正常?

5) PCR反應條件是否合適?

如果一切正常,還無法解決問題時,我們可以免費重新合成引物。

7.測定了引物的OD值後發現A260/A280<1.8,引物的純度合格嗎?

由於核酸在260nm附近有強吸收,而蛋白質在280nm附近有強吸收,從生物體內提取核酸時,常用A260/A280比值來評價核酸純度(比值在1.8~2.0之間),這一判斷是基於序列中A、G、C、T所佔比例大致相同時的結果。而合成的DNA/RNA則不同,序列很短 (通常在20~30個鹼基之間),其中A、G、C、T各種鹼基所佔比例很不相同,由於各種鹼基的摩爾消光係數不同,因此不同鹼基構成的引物的A260/A280比值也不同,例如當序列中C、T鹼基的含量高時,該比值會大大低於1.8。所以不能用A260/A280的比值來判斷引物的純度.

8.如何將兩條互補的單鏈退火形成雙鏈?

用退火緩衝液(10mMTris, pH 7.5 - 8.0, 50mM NaCl, 1mM 13.2OD的引物可以多少做次PCR反應? 一般來講,20個鹼基左右的2OD的引物最少可以做400次PCR反應。 15.引物在常溫下運輸,會降解嗎? 不會降解,乾燥的引物在常溫至少可以穩定存放二周以上。而一般的運輸時間通常都在1-3天,所以您收到的引物不會降解。 EDTA)溶解引物, 將要退火的引物等摩爾數混合,總體積不要超過500微升,加熱到95℃ 2mins,然後緩慢冷卻至室溫(低於30度)即可。退火的產物可以放在4度待用。

9.使用3%的Agarose凝膠電泳分析合成的引物,發現有很多條泳帶,為什麼?

對引物進行電泳一定要使用變性PAGE電泳。由於引物是單鏈DNA,容易形成複雜的立體結構,因此進行Agarose電泳時,容易出現多條泳帶,更無法用Agarose電泳進行定量了。

10.能否根據引物電泳後EB染色後條帶的亮度對合成的引物進行定量?

不能。因為EB是通過嵌入到核酸的雙螺旋間而使其著色的。合成的DNA分子為單鏈,只有通過自身回折形成局部髮夾環結構或鏈間形成部分雙螺旋結構,才能被EB染色。由於不同引物的序列不同,形成雙螺旋的能力不同,因此染色能力不盡相同,也就不能根據EB染色帶的亮度來對合成的DNA進行定量。

11.2OD的引物可以多少做次PCR反應?

一般來講,20個鹼基左右的2OD的引物最少可以做400次PCR反應。

12.引物在常溫下運輸,會降解嗎?

不會降解,乾燥的引物在常溫至少可以穩定存放二周以上。而一般的運輸時間通常都在1-3天,所以您收到的引物不會降解。

13: 合成的螢光標記探針應如何保存?

1.螢光探針必須避光保存。

2.幹品請於-20℃保存。

3.強烈建議用RNase-free的TE (pH8.0) buffer溶解探針,這樣得到的探針溶液更穩定,保存時間更長。通常,將探針配製成100 pmol/ul的儲備液,分裝成幾份 (避免反覆凍融),於-20℃保存。使用前,將配製好的儲備液稀釋成工作液 (10 pmol/ul或20 pmol/ul),剩餘部分於-20℃保存。

14: 進行PAGE電泳時,長度完全一樣的Oligo DNA為什麼泳帶不在同一位置?

1.A、G、C、T的組份不同,電泳速度不同;

2.DNA的立體結構不同,電泳速度不同。這種情況在Oligo DNA越短時越容易發生,長鏈Oligo DNA之間差別較小。

15: PCR產物經克隆後測序發現,引物處的鹼基有錯誤,為什麼?

如果測序後引物處出現了問題,不排除PCR錯配的可能,但更主要的原因應在合成引物本身。在引物合成過程中,除了人為將序列輸錯 (可核對合成報告單),化學合成方法本身不可避免地會產生失敗序列,具體分析如下:

1.由於DNA合成是從3′→5′端一個鹼基一個鹼基地連接上去的,每連接上一個鹼基,都需要多步化學反應 (Detritylation、Coupling、Capping、Oxidation),我們稱之為一個循環。Coupling是上一個鹼基的5′OH 與下一個鹼基的3′活性部分發生偶聯反應,該反應的效率最高可達99%,即便如此,仍有1%的序列不能連接下一個鹼基,這些序列在經過Capping後脫離循環,成為缺鹼基的失敗序列;

2.Capping是將沒有連接上下一個鹼基的5′-OH乙醯化,阻止其進一步延伸。Capping的效率不可能達到100%,沒有被Cap的5′OH會進一步發生反應,造成中間缺鹼基的失敗序列;

3.Detritylation是將上一個鹼基5′OH上的保護基脫掉,準備連接下一個新鹼基,脫保護的效率也很難達到100%,沒有脫保護的5′OH會跳過該循環而直接進入下一個循環,造成中間缺鹼基的失敗序列;

4.在Coupling步驟中,新鹼基(活性狀態)在沒有與上一個鹼基發生偶聯反應前發生自身連接,造成多鹼基的失敗序列;

5.合成時鹼基G可能會轉化成烯醇式異構體,PCR擴增時被DNA聚合酶識別作A,發生 G到A的轉換。

上述各種原因產生的失敗序列可通過純化不同程度地得到去除。對40 mer以下的DNA製品,HPLC是最好的純化方法,其次是PAGE;而對40 mer以上的DNA製品PAGE純化要優於單純的HPLC純化。所以,如您要對PCR產物克隆後測序,一定要選擇PAGE純化或HPLC純化的引物。

16: PCR產物經克隆後測序發現,引物處的鹼基有錯誤,怎麼辦?

1.因為引物純度不可能是100%,因此,挑選克隆時,有可能挑選了雜質引物擴增出的PCR產物的克隆。此時,請重新挑選一個克隆測序,會得到正確的結果。

2.如果挑選2 ~ 3個克隆測序情況還沒改觀,我們會免費重新合成引物。

17: 進行蛋白表達實驗數個月不成功,後經測序發現引物處有錯誤,怎麼辦?

1.表達實驗之前一定要對DNA序列進行驗證。

2.我們可以免費重新合成引物。

3.如進行索賠時,按國際行業慣例,索賠範圍限於製品價格範圍之內。

18: G到A的轉換。上述各種原因產生的失敗序列可通過純化不同程度地得到去除。對40 怎樣才能保證Oligo DNA的正確性?

1.合成Oligo DNA時,選用高純度級製品。

2.避免使用過長的Oligo DNA,最好選用小於35 mer的合成DNA製品。

3.進行克隆實驗時,每次克隆都須進行測序驗證,以保證序列的正確性,然後再進行進一步實驗。進行蛋白表達實驗時,尤其需要注意。

19: 平端的PCR產物難以克隆,為什麼?

由於一般的PCR用引物的5′末端都沒有磷酸基團,因此,擴增後的PCR產物的5′末端也沒有磷酸基團。當克隆於去磷酸化的末端平滑載體時,無法克隆進去;而當克隆於非去磷酸化的末端平滑載體時,背景會極高。此時請對PCR產物的5′端進行磷酸 (PO4修飾) 化處理。

20: 進行反義核酸實驗時,是否要對DNA鏈全部進行S代修飾,除了S代外,還有什麼辦法可增加核酸在生物體內的穩定性?

DNA經S代修飾後比較穩定,在細胞中不會被核酸酶降解。如果整條鏈全部S代,的確能增加DNA的穩定性,但會降低其Tm值,也即降低該反義DNA與靶序列的結合效率。因此,科研人員一般採用將DNA片段兩端插入數個(通常3個)S代磷酯鍵Phosphorothioated Bonds),這樣既能增加DNA的穩定性,又能增加反義DNA與靶序列的結合能力。不過如果要將反義DNA注入到活的動物體內,為增強穩定性,還是將整條鏈S代效果更好。

2』 O-Me (2』-OMe-RNA與RNA的親和力要比DNA與RNA的親和力大很多)。此外,5-Me-dC由於能增強DNA雙螺旋的穩定性,有時也被摻入到S代的反義核酸中。 RNA也阻抗核酸酶降解,可與S代DNA構成嵌合的反義核酸,這樣既能增強反義核酸的穩定性,又能增加其與靶序列的親和性 (2』-OMe-RNA與RNA的親和力要比DNA與RNA的親和力大很多)。

此外,5-Me-dC由於能增強DNA雙螺旋的穩定性,有時也被摻入到S代的反義核酸中。

21: FITC、6-FAM、5-FAM標記之間有何區別?

它們皆是螢光素標記 (Fluorescein),三者結構間的區別如下:

從結構圖可見,5-FAM與6-FAM互為異構體;而FITC則在與Oligo的連接方式上(硫脲鍵) 有別於前者(醯胺鍵),但它們的發色團均為螢光素,通常使用中沒有區別。

 

22: 淬滅基團為TAMRA、Eclipse或BHQ系列染料的雙標記螢光探針在使用上有什麼不同?

由淬滅基團TAMRA、Eclipse或BHQ系列染料組成的雙標記螢光探針常常被用作水解探針(Hydrolysis Probes),或稱"TaqMan"探針,用於Real Time PCR實驗。由於這些淬滅染料的光譜學性質不同(見下圖),作為淬滅基團使用時的特點也不同,現說明如下:

1.TAMRA為螢光染料,在淬滅報告基團的同時,自身會在更高波長處發射螢光,此發射螢光會對報告基團的檢測造成影響,探針螢光本底 (Background)相對較高。而Eclipse及BHQ系列為非螢光染料,淬滅報告基團,但自身不發射螢光,因此,探針螢光本底低,信噪比更大,檢測靈敏度更高。

2.淬滅基團對報告基團的淬滅有賴於二者的光譜迭蓋(Overlapping),也即報告基團的螢光光譜應與淬滅基團的吸收光譜相交搭。對比TAMRA、Eclipse及BHQ系列染料的吸收光譜,可見TAMRA的吸收光譜覆蓋範圍窄,可與之匹配的報告基團種類比較少;而Eclipse則具有更寬的吸收範圍(390 nm-625 nm),可淬滅的報告基團種類很多,如FAM、HEX、TAMRA、ROX等均可;組合使用的BHQ系列染料的吸收光譜覆蓋範圍則更廣,從430 nm一直到近紅外,可淬滅的報告基團種類更多 (象Cy3、Cy5等的淬滅效果都很好)。因此可由Eclipse或BHQ系列染料組成一套雙標記螢光探針用於多重PCR(Multiplexing PCR)。

23: TaqMan 探針設計時應遵循哪些原則?

1.探針應位於兩引物之間;

2.探針中鹼基G、C的含量應在20%~80%之間;

3.避免同種鹼基成串出現,特別是鹼基「G」;

4.鹼基G不要出現在5』末端;

5.探針的Tm值要比引物的Tm值高8~10℃,應在68~70℃之間;

6.探針長度超過30個鹼基時,最好把淬滅基團放在中間,以防止螢光本底過高,這時探針的3』末端應加磷酸基封阻,以防探針在PCR反應過程中延伸。

24: 何謂分子信標 (Molecular Probes)?與普通的雙標記探針 (如TaqMan探針)相比,在使用上有什麼特殊性?

Molecular Probes是一類特殊的雙標記探針,通常狀態下,其兩末端互補配對,形成莖-環結構 (發卡環結構),發卡環結構迫使分別連在兩末端的報告基團與淬滅基團緊密鄰近 (此時檢測不到螢光),而一旦雜交到靶序列上,則報告基團與淬滅基團分開,Molecular Probes變得明亮起來,可檢測到螢光。由於發卡環結構的存在,探針對靶序列檢測的特異性增強,相對於普通的雙標記探針 (如TaqMan探針),Molecular Probes對SNP有更強的識別能力,能區分序列上僅相差一個鹼基的靶序列,因此Molecular Probes常用於SNP檢測。此外,Molecular Probes也應用於活體細胞內的mRNA雜交、RNA加工、及轉錄過程的時時監測研究等。

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