3. DNA和RNA的结构

3. DNA和RNA的结构,第1张

从本次课到第8次课,均是讲述DNA相关的知识。核酸的结构开始,到DNA如何组装为染色体,基因组学(5-6),DNA复制(7-8)。 学习该部分,希望同学们掌握描述DNA或是RNA时,常用的理化参数或者名词有哪些;还有就是关于核酸的常识。 当我们谈到核酸时,一般会关注GC含量、Tm值、大小(长度)。1). GC含量。 一个核酸分子中,鸟嘌呤和胞嘧啶所占的比率称为GC含量。在DNA中,GC含量愈高,DNA的密度也愈高;形成的双链愈稳定,因此热及碱不易使之变性。根据这一特性,可进行DNA的分离或测定。此外,对生物的基因组DNA来说,GC含量是一个固定值。2). Tm值。与此相关的是核酸的变性和复性。DNA在物理或化学因素作用下(如加热、酸碱或紫外线照射),可以导致两条DNA链之间的氢键断裂,而核酸分子中的所有共价键(如磷酸二酯键、糖苷键等)则不受影响,称为DNA变性 (DNA denaturation or DNA melting)。凡能破坏双螺旋稳定的因素(如加热、极端的pH、有机试剂如甲醇、乙醇、尿素及甲酰胺等)均可引起核酸分子变性。比如,PCR中,会使用90度以上的高温让DNA变性;分析RNA时,会用65度进行RNA的变性;Southern blotting中,会用0.4N的NaOH对凝胶电泳分离的DNA进行变性。 Tm值,就是让一半的DNA分子发生变性时的温度。DNA的Tm值由以下几个因素决定:(1)GC含量,在一定条件下Tm高低与DNA分子中的GC含量成正比,G-C含量高时,Tm值比较高,反之则低。这是因为G-C之间的氢键较A-T多,解链时需要较多的能量之故。(2)DNA长度。DNA所处的溶液条件,影响因素包括离子浓度、pH值和有机溶剂。 DNA复性。复性(renaturation),也称退火(annealing),就是两条单链DNA分子之间依据Waston-crick碱基互补配对的规则,变成双链的过程。复性的最佳温度一般在比Tm低25度左右。此外,如果将DNA高温变性后,立刻放在冰上降温,DNA会保持变性的单链状态,(称为淬火,quelling)。同DNA变性一样,影响DNA复性的因素包括:DNA浓度、复性的时间、DNA序列的复杂度等。鉴于DNA的复性的时间与DNA复杂度有关,因此可以通过用C0t值来描述DNA序列的复杂度。序列复杂度低,重复序列多,复性就快,C0t值低;复杂度高,复性慢,C0t就高。 DNA的变性和复性是许多实验的基础,比如PCR和分子杂交实验。例如我们在PCR中遇到高GC含量的模板时,DNA变性可能不完全,会利用一些添加剂来降低Tm值,提高PCR效率。这次课的作业就是与此有关。 另外就是经典的分子杂交实验。分子杂交:指两条单链核酸分子间复性变为为双链的过程。分子杂交技术,利用DNA变性、复性来检测核酸的技术。分子杂交可以发生在DNA单链之间,也可以是DNA单链和RNA之间,或者RNA之间都可以进行分子杂交。2)复性的两个DNA或RNA单链之间,序列可以不完全一致。比如DNA引物与模板之间有一个错配,实际上也能结合为部分双链(如DNA二级结构中的R型环突,R-loop)。3). DNA大小 。 核酸的大小主要用碱基对(base pair,bp)来表示。常用的单位有Kb (kilo base pairs),Mb (mega base pairs),Gb (giga base pairs) 等。在这部分中,需要了解C-值悖论。不同生物,基因组DNA的大小差异非常大,从只有几千bp的病毒到十亿以上碱基对的植物、动物。一般将单倍体基因组总DNA的含量可作为一个物种的特征,称为C值。按照常理推断,DNA的碱基多,携带的信息就多,基因的数目就多,能够完成的生命活动也会更复杂。在低等生物中的确存在这样的规律,一个物种的DNA多,往往编码的基因就多,能够适应更复杂的自然环境。但在真核生物中,DNA含量的和它编码基因的数目是没有严格的关联,和生物进化的复杂性也没有严格的对应关系。比如,青蛙的基因组是人的7倍;在植物种,拟南芥基因组只有100多Mb,水稻是400Mb左右,玉米和小麦是Gb以上,但这几种植物的复杂性、进化的程度,其实是等同的。这就引出了C值悖论(C-value paradox),即一个物种的C-值与它的进化没有严格的对应关系。 要完整的回答C-value paradox,可能等大家学完基因组学以及后面的课程,才能系统地解释出现C-值悖论地原因。简单的说,C-值大地物种中可能有大量的非编码DNA,还有就是大量的重复序列(如转座子),因此C值虽大,但并没有包含更多地基因(或是编码更多的蛋白)。那是不是这些非编码DNA和重复区域就是不需要的,是基因组上的“垃圾DNA”,这个问题不容易回答。我们在研究中确实发现有些DNA区域,或者一些有些不表达的重复基因,去掉以后对植物没什么影响。但大家回忆一下第一次课的小幽默。遗传学家将“安全带”去掉,正常情况对汽车的行驶不会由任何影响,只有在撞车时才会发现它是必要的。我们现在将某个基因或某段DNA去掉,并不能完全确定对植物没有影响,也许是在特定条件下才会出现;当然,有一些DNA的确就是“进化”的遗迹,是可以抛弃的。 DNA的一级结构是指各个核苷酸结构单元或碱基的排列顺序,存储了生物的遗传信息。此部分的重点是学习DNA测序的原理。1)Sanger测序最经典的是Sanger测序,也称链终止测序(chain termination method)。它利用DNA合成反应过程中,双脱氧核苷酸的加入使DNA链的合成终止,将终止的DNA链电泳后,来读取DNA序列。我们一般使用的是自动化sanger测序仪,用四种不同的荧光分子,分别标记ddATP、ddCTP,ddTTP和ddGTP。测序反应后,利用激光扫描仪直接读取荧光分子的颜色,获得碱基信息。(视频: https://v.youku.com/v_show/id_XMjk5ODA3ODc2MA==.html?spm=a2h0k.11417342.soresults.dtitle)2). 二代测序方法即使自动化的Sanger测序,在前期需要大量的准备工作,并且测序通量有限,一次电泳也只能进行384个片段的测序反应。2005 年 Roche 公司发布的 454 测序系统标志着测序技术跨人高通量并行测序的时代。第二代 DNA 测序(next generation sequencing,NGS)技术又称大量并行测序技术(massive parallel sequencing,MPS)、高通量测序技术(high—throughputsequencing,HTS)。 NGS其特点是一个反应能同时测定成千上万的DNA片段的序列,但读取序列的长度有限。最早只能读取几十个碱基对长度的小片段,到现在能够并行读取300-500bp的DNA片段的序列 。对于不同的测序技术,需要同学可以去查阅资料,到各个测序公司的官网了解这些测序方法的原理和性能。这里这是点到为止。焦磷酸测序(pyrosequencing),  454测序仪 。 加入某一核苷酸时,检测DNA合成时是否产生PPi(焦磷酸)来判断碱基序列。 Illumina/Solexa测序:荧光标记和分子阵列。即在一张芯片上同时进行大量的类似Sanger的测序反应。由于使用的末端终止世纪时可逆的,在完成一个碱基的读取后,可持续进行DNA链的延伸和测序。 Ion Torrent测序(半导体测序):利用半导体芯片捕获DNA合成过程中产生pH值的变化。3). 三代测序即单分子测序技术,在测序过程中不需要涉及PCR扩增,实现了对每一条DNA分子的单独测序。三代测序技术具有超长读长,还拥有不需要模板扩增、运行时间较短、直接检测表观修饰位点、较高的随机测序错误等特点。它弥补了第二代测序读长短、受GC含量影响大等局限性,已在小型基因组从头测序和组装中有较多应用。包括以下几个公司的技术。 Helicos (最早,2012年破产) OxfordNanopore 纳米孔测序(Nanopore) Pacific Biosciences的SMART测序,PacBio测序 DNA的二级结构主要是各种形式的双螺旋,除了最常见的B-型双螺旋,此外还有A-型双螺旋、Z-型双螺旋。B-型双螺旋也就是Watson和Crick提出的DNA结构模型,是生物体内DNA的主要形态。DNA还存在三链螺旋和四链螺旋。由于DNA的特殊性质,DNA可以组装成各种二级结构的纳米材料(DNA Origami)。我们感兴趣是有生物学意义的核酸结构。 在DNA复制, 转录,重组等阶段,双螺旋DNA还能形成多样的二级结构,比如分支型的DNA(在DNA修复中会出现),DNA复制时形成Y性的复制叉等 部分特殊的DNA序列哈能形成三螺旋DNA和四股螺旋DNA。三股螺旋DNA 四螺旋DNA ,也称G-quadruplex,在GGG重复序列组成的DNA链中容易形成的四螺旋DNA,发现于端粒、启动子等区域。近年研究发现G-quadruplex可能具有非常广泛的生物学功能,参与转录、翻译等环节的调控。         在细菌、病毒、真核细胞线粒体、叶绿体中,DNA多呈现双链环状分子,是没有自由末端的闭合双链结构(covalently closed circle DNA, cccDNA)。DNA分子可以在双螺旋的基础上,进一步绕同一中心轴扭转,造成额外的螺旋。形成超螺旋的结构。超螺旋本身具有方向性,因此当旋转方向不同时,可产生正超螺旋和负超螺旋两种形式的拓扑结构。右手超螺旋(顺时针),称为负超螺旋(与DNA双螺旋的旋转方向相反的扭转);反之形成的左手超螺旋(逆时针)称为正超螺旋(与DNA双螺旋的旋转方向相同的扭转)。在生物体内,DNA主要以负超螺旋的形式存在,并通过拓扑异构酶来调整DNA的超螺旋结构。DNA超螺旋与DNA复制和转录都有关(可见DNA复制部分)。 真核生物染色体虽然是线性分子,但其DNA与蛋白质相互结合,以许多大环的形式存在,许多个环的基部聚合在一起形成类似环的结构。此外,真核生物DNA在细胞中高度压缩成染色体结构,在后面的章节中会介绍。3.5 RNA的二级结构RNA为单链,非常容易分子内或是分子间形成双链,进而形成各类二级结构。RNA的二级结构跟它的功能有密切联系,比如核糖体RNA、snoRNA、tRNA的二级结构,siRNA来源于双链RNA,miRNA来源于同一个RNA分子形成的stem-loop结构等。这节的另外一部分内容就是希望大家熟悉各类RNA相关的名词。

高通量测序技术(High-throughput sequencing)又称“下一代”测序技术(Next-generation sequencing technology),以能一次并行对几十万到几百万条DNA分子进行序列测定和一般读长较短等为标志。

根据发展历史、影响力、测序原理和技术不同等,主要有以下几种:大规模平行签名测序(Massively Parallel Signature Sequencing, MPSS)、聚合酶克隆(Polony Sequencing)、454焦磷酸测序(454 pyrosequencing)、Illumina (Solexa) sequencing、ABI SOLiD sequencing、离子半导体测序(Ion semiconductor sequencing)、DNA 纳米球测序 (DNA nanoball sequencing)等。 基因分析仪(即DNA测序仪),采用毛细管电泳技术取代传统的聚丙烯酰胺平板电泳,应用该公司专利的四色荧光染料标记的ddNTP(标记终止物法),因此通过单引物PCR测序反应,生成的PCR产物则是相差1个碱基的3'末端为4种不同荧光染料的单链DNA混合物,使得四种荧光染料的测序PCR产物可在一根毛细管内电泳,从而避免了泳道间迁移率差异的影响,大大提高了测序的精确度。由于分子大小不同,在毛细管电泳中的迁移率也不同,当其通过毛细管读数窗口段时,激光检测器窗口中的CCD(charge-coupled device)摄影机检测器就可对荧光分子逐个进行检测,激发的荧光经光栅分光,以区分代表不同碱基信息的不同颜色的荧光,并在CCD摄影机上同步成像,分析软件可自动将不同荧光转变为DNA序列,从而达到DNA测序的目的。分析结果能以凝胶电泳图谱、荧光吸收峰图或碱基排列顺序等多种形式输出。

它是一台能自动灌胶、自动进样、自动数据收集分析等全自动电脑控制的测定DNA片段的碱基顺序或大小和定量的高档精密仪器。PE公司还提供凝胶高分子聚合物,包括DNA测序胶(POP 6)和GeneScan胶(POP 4)。这些凝胶颗粒孔径均一,避免了配胶条件不一致对测序精度的影响。它主要由毛细管电泳装置、Macintosh电脑、彩色打印机和电泳等附件组成。电脑中则包括资料收集,分析和仪器运行等软件。它使用最新的CCD摄影机检测器,使DNA测序缩短至2.5h,PCR片段大小分析和定量分析为10~40min。

由于该仪器具有DNA测序,PCR片段大小分析和定量分析等功能,因此可进行DNA测序、杂合子分析、单链构象多态性分析(SSCP)、微卫星序列分析、长片段PCR、RT-PCR(定量PCR)等分析,临床上可除进行常规DNA测序外,还可进行单核苷酸多态性(SNP)分析、基因突变检测、HLA配型、法医学上的亲子和个体鉴定、微生物与病毒的分型与鉴定等。

一、准备工作

1. BigDye测序反应试剂盒 主要试剂是BigDye Mix,内含PE专利四色荧光标记的ddNTP和普通dNTP,AmpliTaq DNA polymerase FS,反应缓冲液等。

2. pGEM-3Zf (+) 双链DNA对照模板 0.2 g/L,试剂盒配套试剂。

3. M13(-21)引物 TGTAAAACGACGGCCAGT,3.2 μmol/L,即3.2 pmol/μl,试剂盒配套试剂。

4. DNA测序模板 可以是PCR产物、单链DNA和质粒DNA等。模板浓度应调整在PCR反应时取量1 μl为宜。本实验测定的质粒DNA,浓度为0.2 g/L,即200 ng/μl。

5. 引物需根据所要测定的DNA片段设计正向或反向引物,配制成3.2 μmol/L,即3.2 pmol/μl。如重组质粒中含通用引物序列也可用通用引物,如M13(-21)引物,T7引物等。

6. 灭菌去离子水或三蒸水。

7. 0.2 ml或和0.5 ml的PCR管 盖体分离。

8. 3 mol/L 醋酸钠(pH5.2) 称取40.8 g NaAc·3H2O溶于70 ml蒸馏水中,冰醋酸调pH至5.2,定容至100 ml,高压灭菌后分装。

9. 70%乙醇和无水乙醇。

10. NaAc/乙醇混合液 取37.5 ml无水乙醇和2.5 ml 3 mol/L NaAc混匀,室温可保存1年。

11. POP 6测序胶 。

12. 模板抑制试剂(TSR) 。

13. 10×电泳缓冲液 。

14. 全自动DNA测序仪。

15. PCR仪。

16. 台式冷冻高速离心机。

17. 台式高速离心机或袖珍离心机。

二、PCR测序反应

1. 取0.2 ml的PCR管,用记号笔编号,将管插在颗粒冰中,按下表加试剂:

所加试剂 测定模板管 标准对照管

BigDye Mix 1 μl 1 μl

待测的质粒DNA 1 μl -

pGEM-3Zf (+) 双链DNA - 1 μl

待测DNA的正向引物 1 μl -

M13(-21)引物 - 1 μl

灭菌去离子水 2 μl 2 μl

总反应体积5 μl,不加轻矿物油或石蜡油,盖紧PCR管,用手指d管混匀,稍离心。

2. 将PCR管置于9600或2400型PCR仪上进行扩增。98℃变性2 min后进行PCR循环,PCR循环参数为96℃ 10 s,50℃ 5 s,60℃4 min,25个循环,扩增结束后设置4℃保温。

三、醋酸钠/乙醇法纯化PCR产物

1. 将混合物离心,将扩增产物转移到1.5 ml EP管中。

2. 加入25 μl醋酸钠/乙醇混合液,充分振荡,置冰上10 min以沉淀DNA。12 000 r/min于4℃离心30 min,小心弃上清。

3. 加70%(V/V)的乙醇50 μl洗涤沉淀2次。12 000 r/min于4℃离心5 min,小心弃上清和管壁的液珠,真空干燥沉淀10~15 min。

四、电泳前测序PCR产物的处理

1. 加入12 μl的TSR于离心管中,剧烈振荡,让其充分溶解DNA沉淀,稍离心。

2. 将溶液转移至盖体分离的0.2 ml PCR管中,稍离心。

3. 在PCR仪上进行热变性(95℃ 2 min),冰中骤冷,待上机。

五、上机 *** 作 1. 按仪器 *** 作说明书安装毛细管,进行毛细管位置的校正,人工手动灌胶和建立运行的测序顺序文件。2. 仪器将自动灌胶至毛细管,1.2 kV预电泳5 min,按编程次序自动进样,再预电泳(1.2 kV,20 min),在7.5 kV下电泳2 h。3. 电泳结束后仪器会自动清洗,灌胶,进下一样品,预电泳和电泳。4. 每一个样品电泳总时间为2.5 h。5. 电泳结束后仪器会自动分析或打印出彩色测序图谱。

六、序列分析 仪器将自动进行序列分析,并可根据用户要求进行序列比较。如测序序列已知,可通过序列比较以星号标出差异碱基处,提高工作效率。

七、仪器清洗 测序完毕按仪器 *** 作规程进行仪器清洗与保养。

八、计算

1. 测序反应精确度计算公式:100%-差异碱基数(不包括N数)/650×100%。

2. 差异碱基即测定的DNA序列与已知标准DNA序列比较不同的碱基,N为仪器不能辨读的碱基。 SILVER SEQUENCETM DNA测序系统是一种无放射性的序列分析系统,它通过灵敏的银染方法检测凝胶中的条带。 银染提供了一种对于放射性或荧光法来说更加快速,廉价的替代方法。测序结果可以在同一天内得到;电泳完成后经90分钟就可读序,这是常规的放射性测序法做不到的。 此外,SILVER SEQUENCETM系统用未修饰的5'OH寡聚核苷酸作为引物,减少了特殊修饰寡聚核苷酸的花费。该系统不需要放射性方法中对同位素的谨慎 *** 作,也不需要荧光法或化学发光技术的昂贵试剂。另外,也不需要象大多数荧光法那样用仪器来检测序列条带。

Taq DNA聚合酶在95℃时极强的热稳定性。本系统利用的测序级Taq DNA聚合酶是一种Taq DNA聚合酶的修饰产品,对于双链DNA模板有非常好的效果,具有高度的准确性,能产生均一的条带,且背景低。

SILVER SEQUENCETM系统包含被修饰的核苷酸混合物,如7-去氮dGTP(7-deaza dGTP,或dITP)替代dGTP可清除由GC丰富区域所引起的条带压缩现象。

退火温度是热循环测序中最重要的因素。高退火温度可减少模板二级结构。提高引物结合模板配对的严谨性。链重退火和模板二级结构则限制了小片断PCR产物(<500bp)得到清楚的序列数据的能力。引物延伸起始于每个循环的退火阶段。在较低温度时,聚合酶可能会遇到坚固的二级结构区域,它可导致聚合酶解离。则在四个电泳道中均有同一相对位置的条带。因为这些原因,应该使用尽可能高的退火温度。对于有牢固二级结构的模板建议使用95℃变性、70℃退火/延伸的循环模式。一般来说,较长的引物及GC含量高的引物能得到较强的信号。实验结果表明,>24mer的GC含量约为50%的引物可得到最佳结果。

由于本系统采用热循环装置, 与常规的测序方法相比具有如下几点好处:(1).本方法线性扩增模板DNA产生足够的产物使银染技术能够检测序列条带,测序反应需要0.03~2pmol模板DNA,随模板种类而定。(2). 在每一个变性循环中的高温可以取代对双链DNA(dsDNA)模板的碱变性及乙醇沉淀过程,变性循环也有助于消除由于线性dsDNA模板(如PCR反应产物)快速重退火所引起的问题。(3). 高温聚合酶反应减弱了DNA模板的二级结构,允许聚合酶穿过高度二级结构化的区域。

一、试剂准备

1. SILVER SEQUENCETM DNA测序试剂盒。

2. 丙烯酰胺和甲叉双丙烯酰胺储备液(38%丙烯酰胺 W/V,2%甲叉双丙烯酰胺 W/V):95 g丙烯酰胺,5 g甲叉双丙烯酰胺溶于140 ml 双蒸水中,定容至250 ml,0.45 mm过滤器过滤后,贮于棕色瓶中,置于4℃冰箱可保存2周。

3. 10%过硫酸铵,0.5 g过硫酸铵溶于4 ml水中,定容至5 ml,应新配新用。

4. 10×TBE缓冲液(1 mol/L Tris, 0.83mol/L 硼酸,10 mmol/L EDTA): 121.1 g Tris,51.35 g硼酸,3.72 g Na2EDTA ·2H2O,溶于双蒸水中定容至1升,置于4℃下可贮存2周,其pH约为8.3。

5. TBE电极缓冲液:10×TBE 缓冲液稀释至1×TBE备用。

6. TEMED

7. 固定/停止溶液:10%冰醋酸(V/V)配制2升备用。

8. 染色溶液:硝酸银2 g,甲醛3 ml,溶于2升超纯水中备用。

9. 显影溶液:60 g碳酸钠(Na2CO3)溶于2升超纯水中,使用前加3 ml 37%甲醛和40 ml硫代硫酸钠溶液(10 mg/ml)。

10. 95%乙醇。

11. 0.5%冰乙酸。

12. Sigmacote (Sigma CAT. #SL-2)。

二、测序反应

1. 对于每组测序反应,标记四个0.5 ml eppendorf管(G、A、T、C)。每管加入2 ml适当的d/ddNTP混合物(d/ddNTP Mix)。各加入1滴(约20 μl)矿物油,盖上盖子保存于冰上或4℃备用。

2. 对于每组四个测序反应,在一个eppendorf管中混合以下试剂:

(1) 样品反应:

质粒模板DNA :2.1 pmol

5×测序缓冲液 : 5 ml

引物: 4.5 pmol

无菌ddH2O 至终体积16 ml

(2)对照反应

pGEM-3Zf(+)对照DNA(4 mg) :4.0 ml

5×测序缓冲液: 5 ml

pUC/M13正向引物(4.5 pmol) :3.6 ml

3. 在引物/模板混合物(以上第2步)中加入1.0 ml测序级Taq DNA聚合酶(5 μ/ml)。用吸液器吸动几次混匀。

4. 从第3步的酶/引物/模板混合物中吸取4 ml加入每一个d/ddNTP混合物的管内。

5. 在微量离心机中离心一下,使所有的溶液位于eppendorf管底部。

6. 把反应管放入预热至95℃的热循环仪,以【注意】中循环模式为基准,开始循环程序。对于每个引物/模板组合都必须选择最佳退火温度。下列程序一般能读出从引物开始350碱基的长度。

7. 热循环程序完成后,在每个小管内加入3 μlDNA测序终止溶液,在微量离心机中略一旋转,终止反应。

【注意】

(1)测序所用模板DNA的量一般按下面要求加入:

模板种类/长度 模板量

200 bp(PCR产物):16 ng(120 fmol)

3000~5 000 bp(超螺旋质粒DNA): 4 mg(2 pmol)

48 000 bp(λ,粘粒DNA): 1 mg(31 fmol)

由于超螺旋质粒产生的信号比松弛的线性双链DNA弱,因此使用超螺旋质粒作为模板时其用量要比其它模板大一些。

(2)计算与4.5 pmol相当的引物纳克数可用以下一般公式:

4.5 pmol=1.5 ng×n,其中n为引物碱基数

计算与1p mol相当的引物微克数可用以下一般公式:

dsDNA:1 pmol=(6.6×10mg)×n,其中n为模板碱基对数

ssDNA:1pmol=(3.3×10mg)×n,其中n为模板碱基数

(3)为阻止Taq DNA聚合酶延伸非特异性退火引物, 热循环仪必须预热至95℃。温度变换应越快越好。下面的循环时间不包括变温时间。如果你无法确定使用何种模式,建议从模式1开始。

模式1:适用于引物<24碱基或GC含量<50%

95℃ 2分钟,然后: 95℃ 30秒(变性),42℃ 30秒(退火),70℃ 1分钟(延伸)。

模式2:适用于≥24碱基或略短的GC含量≥50%的引物。

95℃ 2分钟,然后:95℃ 30秒(变性),70℃ 30秒(退火/延伸)。

(4)在加入终止溶液之后样品可在4℃保存过夜。

三、测序凝胶板的制备

1. 玻璃板的处理

银染测序的玻璃板一定要非常清洁,一般先用温水和去污剂洗涤,再用去离子水冲洗玻璃板,除去残留的去污剂,最后用乙醇清洗玻璃板。玻璃板上遗留的去污剂微膜可能导致凝胶染色时背景偏高(棕色)。短玻璃板经粘合溶液处理可将凝胶化学交联于玻璃板上。这一步对于在银染 *** 作过程中防止凝胶撕裂至关重要。

(1)短玻璃板的处理

① 在1 ml95%乙醇,0.5%冰乙酸中加入5 ml粘合硅烷(Bind Silane),配成新鲜的粘合溶液。

② 用经浸透新配的粘合溶液浸透的吸水棉纸擦拭仔细清洗过并已经自然干燥的玻璃板,整个板面都必须擦拭。

③ 4~5分钟后,用95%乙醇单向擦玻璃板,然后略用力沿垂直方向擦拭。重复三次这一清洗过程,每次均须换用干净的纸,除去多余的粘合溶液。

【注意】

① 在95%乙醇单向擦玻璃板时过度用力会带走过多的粘合硅烷,使凝胶不能很好地粘附。

② 准备长玻璃板之前要更换手套,防止粘染粘合硅烷。

③ 防止粘合溶液沾染在长玻璃板上是很重要的,否则将导致凝胶撕裂。

(2)长玻璃板的处理:

① 用浸透Sigmacote溶液的棉纸擦拭清洗过的长玻璃板。

② 5~10分钟后用吸水棉纸擦拭玻璃板以除去多余的Sigmacote溶液。

【注意】

① 用过的凝胶可在水中浸泡后用剃须刀片或塑料刮刀刮去。玻璃板须用去污剂完全清洗。或者凝胶用10%NaOH浸泡后除去。为防止交叉污染,用于清洗短玻璃板的工具必须与清洗长玻璃板的工具分开,如果出现交叉污染,以后制备的凝胶可能撕裂或变得松弛。

2. 凝胶的制备

(1)玻璃板经粘合硅胶和Sigmacote处理后,即可固定玻璃板。该方法是用0.2 mm或0.4 mm厚的边条置于玻璃板左右两侧,将另一块玻璃板压于其上。在长玻璃板的一侧插入鲨鱼齿梳平的一面边缘,用夹子固定住。

(2)根据所需要的凝胶浓度,按下表制备测序凝胶,一般6%~8%的胶浓度可获得较好的结果。配制过程中,先用适量双蒸水溶解尿素,再加入Acr&Bis和10×TBE缓冲液,再用双蒸水调终体积至99.2 ml,并用0.45 mm的滤膜过滤,然后加过硫酸铵和TEMED。溶解尿素时不必加热。如果确需加热则应等溶液完全冷却后,方可加入TEMED和过硫酸铵。一般在胶灌制后4~6分钟,即开始聚合,如果聚合不好,则应使用高浓度的TEMED和过硫酸铵。

(3)胶配制好后,即可灌制胶板。一般是将凝胶沿着压条边缘缓慢地倒入玻璃板的槽中,倒完后,静止放置使之聚合完全。

【注意】

① 使用夹子固定玻璃板时,最好夹子的力量稍大一些,防止因力量不足使灌胶的过程中出现漏胶液现象。

② 灌制凝胶的过程中要严防产生气泡,否则影响测序的结果。

四、电泳

1. 预电泳

(1)当凝胶聚合完全后,拨出鲨鱼齿梳,将该梳子反过来,把有齿的一头插入凝胶中,形成加样孔。

(2)立即将胶板固定在测序凝胶槽中,一般测序凝胶槽的上下槽是分开的,因而只有在固定好凝胶板后,方能加入TBE缓冲液。

(3)稀释10×TBE缓冲液至1×TBE,将该缓冲液加入上下二个电泳槽中,去除产生的气泡,接上电源准备预电泳。

(4)有些电泳槽,如LKB的Macrophor等是使用水浴加热的,则应先将水浴加热至55℃后进行预电泳。有的不使用水浴加热,依靠电泳过程中自身产生的热进行保温,如上海求精有机玻璃仪器生产的测序电泳槽,这种槽需夹上二块散热铝板,使整个凝胶板的温度一致。

(5)按30 V/cm的电压预电泳20~30分钟。预电泳的过程是去除凝胶的杂质离子,同时使凝胶板达到所需的温度。高温电泳可防止GC丰富区形成的发夹状结构,影响测序的结果。

【注意】

① 用鲨鱼齿梳制作加样孔时,应注意将齿尖插入胶中0.5mm左右,千万注意不能使加样孔渗漏,否则得不到正确的结果。

② 应时刻注意上面电泳槽中的缓冲液是否渗漏,否则极易造成短路而损坏电泳仪。

2. 样品的制备

当在预电泳时,即可进行样品的制备,将反应完毕的样品在沸水浴中加热1~3分钟,立即置于冰上即可。如果样品长时间不用,则应重新处理。可使用4~6%聚丙烯酰胺凝胶,胶厚0.4 mm。厚度小于0.4 mm的胶可能导致信号太弱。加样时不必吸去上层覆盖的矿物油,但要小心地吸取矿物油下的蓝色样品。

3. 上样及电泳

关闭电泳仪,用移液q吸缓冲液清洗样品孔,去除在预电泳时扩散出来的尿素,然后立即用毛细管进样器吸取样品,加入样品孔中。上样顺序一般为G、A、T、C。加样完毕后,立即电泳。开始可用30 V/cm进行电泳,5分钟后可提高至40~60 V/cm,并保持恒压状态。一般来说,一个55 cm长,0.2 mm厚的凝胶板,在2500 V恒压状态下电泳2小时即可走到底部,同时在电泳过程中,电流可稳定地从28 mA降至25 mA。为了能读到更长的序列,可采用两轮或多轮上样。

【注意】

① 上样电泳时,一定要注意凝胶板的温度是否达到55℃左右,如果还没有达到,则应等温度达到后才能上样电泳。

② 一般来说电泳时,不宜使用太高的电压,因为太高的电压会使凝胶的分辨率降低,并且使带扩散。电泳中可进行恒功率电泳。

五、测序凝胶的银染

染色过程要求凝胶浸在塑料盘中。因而至少使用两个盘子,大小与玻璃板类似。在盘中加入新鲜溶液之前须用高质量的水洗涤盘子。

1. 电泳完毕后用一个塑料片子小心地分开两板,凝胶应该牢固地附着在短玻璃板上。

2. 固定凝胶:将凝胶(连玻璃板)放入塑料盘,用固定/停止溶液浸没,充分振荡20分钟或直至样品中染料完全消失,胶可在固定/停止溶液中保存过夜(不振荡)。保留固定/停止溶液,用于终止显影反应。

3. 洗胶:用超纯水振荡洗胶3次,每次2分钟。从水中取出,当转移至下一溶液时拿着胶板边沿静止10~20秒,使水流尽。

4. 凝胶染色:把凝胶移至染色溶液充分摇动30分钟。

5. 凝胶显影

(1)在显影溶液中加入甲醛(3 ml)和硫代硫酸钠溶液(400 μl)以完成显影液的配制。

(2)从染色溶液中取出凝胶放入装有超纯水的盘中浸洗5~10秒。注意,把凝胶从超纯水转移到显影溶液的总时间不能长于5~10秒。浸泡时间过长则导致信号微弱或丧失信号。若浸泡时间过长,可重复第五步用染色液浸泡。

(3)立刻将凝胶转移至1升(总量的一半)预冷的显影液充分振荡直至模板带开始显现或开始出现第一批条带,把凝胶移入剩下的1升显影液中继续显影2~3分钟或直至所有条带出现。

6. 固定凝胶:在显影液中直接加入等体积的固定/停止溶液。停止显影反应,固定凝胶。

7. 在超纯水中浸洗凝胶两次,每次2分钟,注意在本 *** 作中戴手套拿着胶板边缘避免在胶上印上指纹。

8. 将凝胶置于室温干燥或用抽气加热法干燥。在可见光灯箱或亮白,黄色背景(如纸)上观察凝胶,若需永久保存的记录, 则可用EDF胶片保留实验结果。

【注意】

测序产物的银染是显现序列信息的一种新方法,本系统的成败受几个因素的影响

① 水的质量对于染色的成功极其重要。超纯水(NANOpureR或Milli-QR的水)或双蒸水可获得较好的效果,如果水中有杂质,则低分子量条带可能无法出现。

② 碳酸钠也非常重要。使用新鲜的,美国化学学会级碳酸钠较好,如Fisher和Kodak ACS试剂级碳酸钠(Fisher Cat #S263-500或S262-3,或Kodak Cat #109-1990),一般可获得较好的结果。

③ 色后的洗涤步骤是非常关键的。如果凝胶洗涤时间太长,银颗粒会脱离DNA,产生很少或没有序列信号。如果洗涤时间过长,染色步骤可以重新进行。

④ 如果凝胶厚度超过0.4 mm或丙烯酰胺浓度高于4~6%,则有必要延长固定和染色的时间。如果凝胶比0.4 mm薄,染色反应后的洗涤必须缩短至不超过5秒。

⑤ 在室温下进行所有步骤,显影反应除外。显影溶液必须预冷至10~12℃以减小背景杂色。注意:临用前在显影溶液中加入甲醛和硫代硫酸钠。用新配的染色及显影溶液。不要重复使用任何溶液。

六、EDF胶片显影

使用EDF胶片可增强测序条带的对比度,如果测序胶上条带很淡,我们建议把数据转移至EDF胶片,银染胶在其影像转移至EDF胶片之后可增强条带可读性。

1. 在暗室内,将染色过的粘于玻璃板的凝胶(胶面向上)置于荧光灯箱上。如有合适的漫射板,亦可用白灯箱,为确保曝光时间,用一小条EDF胶片曝光不同时间,检查不同的曝光强度,一般曝光20~40秒可得较好结果。

2. 在红灯下找到EDF胶片有缺刻的一角,然后把胶片置于凝胶上,使缺口位于左上角。由于EDF胶片是单面的,因此必须确保缺口在左上角。

3. 在EDF胶片上放置一干净、干燥的玻璃板,开亮灯箱约20秒。

4. 用冲显放射自显影胶片的步骤手工显影EDF胶片,可使用下列 *** 作过程:

(1) 在Kodak GBX显影液中显影1~5分钟;

(2) 水洗1分钟;

(3)在Kodak GBX定影液中定影3分钟;

(4)水洗1分钟。

【注意】

① 进行EDF胶片显影之前凝胶必须完全干燥。戴手套进行 *** 作,以免印上指纹。同时注意EDF胶片不能用自动胶片处理器。

② 对于不同的光源最佳曝光时间可能不同,通过对一小条EDF胶片曝光不同时间以选择你所用光源的最佳曝光时间,参阅胶片说明书。

③ 曝光时间短则EDF胶片影像较深,曝光时间长则有助于减弱背景。 “鸟q法”是一种由生物基因组提取目的基因的方法。首先利用物理方法(如剪切力、超声波等)或酶化学方法(如限制性内切核酸酶)将生物细胞染色体DNA切割成为基因水平的许多片段,继而将这些片段与适当的载体结合,将重组DNA转入受体菌扩增,获得无性繁殖的基因文库,再结合筛选方法,从众多的转化子菌株中选出含有某一基因的菌株,从中将重组的DNA分离、回收。

这种方法也就是应用基因工程技术分离目的基因,其特点是绕过直接分离基因的难关,在基因组DNA文库中筛选出目的基因。可以说这是利用“溜散d射击”原理去“命中”某个基因。由于目的基因在整个基因组中太少太小,在相当程度上还得靠“碰运气”,所以人们称这个方法为“鸟q法”或“散dq”实验法。

一、用限制酶切下目的片段的大片段InsertDNA,并用Agarose凝胶电泳进行回收。

二、对回收的大片段DNA用物理方法(如超声波等)进行切断处理,然后用T4DNAPolymerase对小片段DNA进行末端平滑化。

三、进行Agarose电泳,切胶回收1kbp~2kbp的小片段DNA。然后用BcaBestDNAPolymerase在DNA的3'端加上一个A碱基。

四、把加上A-tail的DNA片段连入T-Vector中,然后转化,挑选克隆。

五、对阳性克隆(含1kbp~2kbpInsert)进行DNA测序。

六、对数据进行编辑,最后连成一条大片段的DNA序列。

富士康印度半导体制造厂进入选址阶段

据外媒报道,印度韦丹塔(Vedanta)集团近日透露了其半导体领域投资计划的更多细节,称其与OEM巨头富士康合资在印建立半导体制造工厂的计划,预计在两年内建设完成。

印媒称韦丹塔将持有合资公司多数股权,目前,该公司正与多个地方邦进行谈判,以最终确定工厂选址,这将是印度半导体产业政策发布以来,微电子领域的第一家合资企业。

日本拟出台半导体特气保供措施

据日媒报道,日本经济产业省日前宣布,针对俄乌冲突导致的氖气等半导体特气供应问题,将在年内出台保供措施。

报道称,计划中的措施包括为建设气体分离装置和回收再利用装置提供财政支持,此前在3月底,经济产业省已经梳理出7类受俄乌冲突影响的战略物资,拟通过供应链调整和发展国内制造能力加以解决。

工信部:一季度新增5G基站13.4万个

IT之家4月19日讯,工信部新闻发言人、运行监测协调局局长罗俊杰在发布会上表示,一季度电信业务收入规模达3935亿元,同比增长9.3%,增速同比提高2.8个百分点,电信业务总量达4069亿元,同比增长23.9%。

加快推进新型基础设施建设,5G基站新增13.4万个,累计建成开通155.9万个,5G网络已覆盖全国所有地级市和县城城区、87%以上的乡镇镇区。

信骅订单已排至Q3

台湾工商时报4月19日讯,受惠亚马逊、Meta及微软等美国云端客户大厂,服务器远端管理芯片厂信骅接单动能已经满到2022年第三季。

报道称,英特尔全新服务器平台Eagle Stream有望在下半年开始量产出货,将同步带动BMC晶片需求增长。在晶圆代工产能持续满载效应下,法人预期全年产能将维持供不应求状况,全年获利挑战赚进超过五个股本,营运将再度改写新高。

长江存储推出UFS 3.1高速闪存芯片

IT之家4月19日消息,长江存储 科技 有限责任公司(简称“长江存储”)宣布推出UFS 3.1通用闪存 ——UC023。据官方介绍,这是长江存储为5G时代精心打造的一款高速闪存芯片,可广泛适用于高端旗舰智能手机、平板电脑、AR/VR 等智能终端领域,以满足AIoT、机器学习、高速通信、8K 视频、高帧率 游戏 等应用对存储容量和读写性能的严苛需求。

华为在欧洲专利局的专利申请居首

在欧洲专利局(EPO)最近发布的《2021年专利指数报告》中,华为总共申请了3544项专利,成为2021年在欧洲申请最多专利的公司。

据BusinessKorea报道,华为在欧洲提交的新专利申请数量每年都在上升。2020年为3113个,2021年又增加了300多个。除了欧洲,华为在中国(第1位)和美国(第5位)的专利申请方面的地位也在巩固。

另据IPlytics报告,华为被评为世界上拥有最有效5G专利的公司之一,份额为15.93%。2020年,Capital on Tap全球最具创新性的 科技 公司调查连续两年将华为排在榜首。华为正因其技术实力和创新而受到认可。

英集芯今日登陆科创板

4月19日,英集芯在科创板上市,股票代码688209,股票发行价格为24.23元,募资总额10.17亿元。上市首日,英集芯开盘破发,截至今日芯闻成文,其股价下跌9.99%,报21.81元,总市值91.60亿元。

公开资料显示,英集芯成立于2014年,是一家专注于高性能、高品质数模混合芯片设计公司,主营业务为电源管理、快充协议芯片的研发和销售,提供的电源管理芯片和快充协议芯片广泛应用于移动电源、快充电源适配器、无线充电器、车载充电器、TWS 耳机充电仓等产品。

万众一芯完成1.5亿元B+轮融资

投资界4月19日消息,生物微电子领域的创业公司万众一芯宣布完成1.5亿人民币B+轮融资。本轮融资领投方为启明创投,张家港凤凰 科技 、建发新兴投资参投,老股东经纬创投、德盛基金持续跟投。融资主要用于旗下产品的技术研发、临床认证、生产制造、销售运营以及场地建设。

资料显示,万众一芯生物 科技 有限公司聚焦半导体生物芯片、微流控实验室芯片及配套仪器和分子检测试剂的研发、制造以及销售。目前形成的主流产品包括小型基因测序仪、便携式核酸检测仪和配套试剂卡等。


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