1、核酸抽提原理
簡單地講,核酸抽提包含樣品的裂解和純化兩大步驟。裂解是使樣品中的核酸游離在裂解體系中的過程,純化則是使核酸與裂解體系中的其它成分,如蛋白質(zhì)、鹽及其它雜質(zhì)*分離的過程。
經(jīng)典的裂解液幾乎都含有去污劑(如SDS、Triton X-100、NP-40、Tween 20 等)和鹽(如Tris、EDTA、NaCl 等)。鹽的作用,除了提供一個(gè)合適的裂解環(huán)境(如Tris),還包括抑制樣品中的核酸酶在裂解過程中對核酸的破壞(如EDTA)、維持核酸結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定(如NaCl)等。去污劑則是通過使蛋白質(zhì)變性,破壞膜結(jié)構(gòu)及解開與核酸相連接的蛋白質(zhì),從而實(shí)現(xiàn)核酸游離在裂解體系中。裂解體系中還可能加入蛋白酶;利用蛋白酶將蛋白質(zhì)消化成小的片段,促進(jìn)核酸與蛋白質(zhì)的分開,同時(shí),也便于后面的純化操作以及獲得更純的核酸。也有直接使用高濃度的蛋白質(zhì)變性劑(如 GIT、GuHCl 等)裂解的,該方法已經(jīng)成為了RNA 抽提的主流,卻不是基因組DNA 抽提的主流。
zui常用的純化方法,一是PC 抽提+ 醇沉淀,二是介質(zhì)純化。*種方法是利用PC 對裂解體系進(jìn)行反復(fù)抽提以去除蛋白質(zhì),實(shí)現(xiàn)核酸與蛋白質(zhì)的分離;再用醇將核酸沉淀下來,實(shí)現(xiàn)核酸與鹽的分離。第二種方法則是利用某些固項(xiàng)介質(zhì),在某些特定的條件下,選擇性地吸附核酸,而不吸附蛋白質(zhì)及鹽的特點(diǎn),實(shí)現(xiàn)核酸與蛋白質(zhì)及鹽的分離。高鹽沉淀去除蛋白質(zhì)是*種純化方法的一個(gè)變體,省略了PC 操作的麻煩。當(dāng)然,也有不純化的抽提方法,但是用途多局限于簡單的PCR。其它雜質(zhì)-如多糖、多酚等的去除,基本上都是在這兩種方法的基礎(chǔ)上,通過增加一些特別的試劑,或者增加一些額外的步驟來實(shí)現(xiàn)的。
2、裂解方法的評價(jià)
含蛋白酶的裂解方法,仍然可以認(rèn)為是抽提基因組DNA 的。裂解包括膜蛋白的游離和與基因組DNA 相連接的蛋白質(zhì)的游離。蛋白酶的作用是使蛋白質(zhì)變小,故而對蛋白質(zhì)的游離有巨大的促進(jìn)作用;同時(shí),巨大的基因組DNA 是很容易“纏”住大分子的東西的,蛋白質(zhì)被蛋白酶消化變小后,則不容易被基因組DNA“纏”住,有利于蛋白質(zhì)在純化操作中的去除,使zui終獲得的基因組 DNA 的純度更高。另外一個(gè)思路是,如果基因組DNA 與蛋白質(zhì)“纏”在一起,在純化的過程中有兩種可能:如果基因組DNA 的特性占優(yōu)勢,則純化時(shí)以DNA 的形式被保留下來,導(dǎo)致蛋白質(zhì)的殘留;如果蛋白質(zhì)的特性占優(yōu)勢,則純化時(shí)以蛋白質(zhì)的形式被去除,導(dǎo)致DNA 的損失。另外,象有些樣品,如肌肉,即使是RNA 抽提,也強(qiáng)烈建議使用含蛋白酶的裂解液,原因在于這些樣品中的蛋白質(zhì),是非常難以去除的。
高濃度蛋白質(zhì)變性劑(如GIT、GuHCl 等) 的裂解方法,是抽提RNA 的??俁NA 的抽提,zui重要的是快速裂解細(xì)胞膜,至于與基因組DNA 相連接的蛋白質(zhì)的裂解以及基因組與蛋白質(zhì)“纏”住的問題,因?yàn)槎疾粫σ院蟮募兓a(chǎn)生大的影響,可以不考慮。高濃度蛋白質(zhì)變性劑能快速破壞細(xì)胞膜,并且能迅速抑制住細(xì)胞內(nèi)的RNA 酶,從而確保了RNA 的完整性。除了極少量不適用該方法的樣品-主要是植物,其它絕大部分樣品的RNA 的抽提,都可以以高濃度的蛋白質(zhì)變性劑為基礎(chǔ)的。
不使用蛋白酶的去污劑裂解方法,仍然在細(xì)胞基因組DNA 抽提方面有優(yōu)勢,尤其是當(dāng)?shù)寐屎图兌纫蟛皇莦ui高,而經(jīng)濟(jì)性及操作簡單很重要時(shí)??刂坪昧呀庖?樣品的比例是該方法成功的關(guān)鍵。該方法結(jié)合高鹽沉淀,可以實(shí)現(xiàn)zui簡單的操作,但純度及得率的穩(wěn)定性可能會比用PC 抽提的差一些。
SDS 堿裂解法是質(zhì)粒抽提的裂解方法,具有快速、得率高、幾乎無基因組DNA 污染的特點(diǎn)??刂坪昧呀庖?菌體的比例和操作的溫和是該方法成功的關(guān)鍵。該方法不一定要使用PC 純化,但結(jié)合PC 純化,可以獲得純度很高的質(zhì)粒。
PCR 模板的簡易裂解方法,也是使用面很廣的一類方法。該方法的特點(diǎn)是無須純化,樣品被裂解后即可直接取裂解液用于PCR,非常快速。也正因?yàn)椴患兓?,所以,假陰性(即沒有擴(kuò)增出來的陽性)比例也比較高。該方法zui簡單的裂解液就是水,復(fù)雜一點(diǎn)的就會含有一些不會抑制后續(xù)的PCR 反應(yīng),而且能提高裂解效率,甚至還可能部分消除樣品內(nèi)抑制PCR 反應(yīng)雜質(zhì)的東西,如Triton X-100、甲酰胺等。再復(fù)雜一點(diǎn)的就會含有諸如Chelex 100 之類的能吸附部分雜質(zhì)的介質(zhì)。操作也非常簡單,多使用溫度的變化來實(shí)現(xiàn)樣品的裂解,如煮沸、或者高溫-低溫的多次循環(huán)等。該方法從一大堆樣品中找出陽性樣品,但卻不適合用于判斷某一個(gè)樣品是否是陽性還是陰性。降低樣品使用量可以提高陽性率,因?yàn)闃悠妨康慕档?,同時(shí)意味著PCR 的抑制物量的降低。
含CTAB 的裂解液,幾乎成為富含多糖的樣品,如細(xì)菌、植物的基因組DNA 抽提的裂解方法。該方法成功與否與兩個(gè)因素有關(guān):一是CTAB 的質(zhì)量,二是洗滌的*程度。CTAB 的質(zhì)量對裂解效率有很大的影響,而且,似乎還說不清楚原因,因?yàn)榧词故峭还旧a(chǎn)的純度一樣的CTAB,批號不同,效果就可以差別很大。洗滌去除CTAB 要比其它的鹽難一些,同時(shí),CTAB 的少量殘留也會對酶活性有巨大影響,所以洗滌是否*也是該方法成功與否的關(guān)鍵。