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基因表达系列分析实验(SAGE)一基本方案
实验方法原理 | |||||||||||
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实验材料 | 感兴趣的细胞或组织 试剂、试剂盒 | 糖原EDTA缓冲液SDSBSATween20连接子T4DNA连接酶BsmFIPC8SeeDNA乙酸钠乙醇DMSOPCR引物乙酸铵DNAladder聚丙烯酰胺TBE凝胶DNA参照pZErO-1质粒TE缓冲SOC培养液Tris·Cl 仪器、耗材 | 微量离心管水浴锅带冷冻的热控制循环仪96孔PCR板干冰甲醇浴台式离心机平台型摇床UV盒滤镜Spin-X离心过滤管微电击杯Bio-Rad基因脉冲电转装置培养管
实验步骤 | 实验所需「材料」、「试剂」、「耗材」具体见「其他」 1.刮取细胞时准备Dynabeads,洗涤缓冲液和5×第一链缓冲液混合液(置于冰上)。 2.充分悬起Dynabeadsoligo(dT)25,转移100ul到一个无RNase的硅烷化微量离心管里,置于磁座上。30s后去除上清,不要扰动磁珠。 3.轻弹或轻轻涡旋把磁珠重悬于500ul裂解/结合缓冲液中。把磁珠留在缓冲液里直到准备把它加到细胞裂解液里。加到细胞裂解液里前移出磁珠。 4.在一个2ml的微量离心管里用1ml的裂解/结合缓冲液裂解100000~1000000个细胞(或2~10mg的组织),用组织匀浆器匀浆1min。如果有必要的话,最高速离心1min去除细胞残渣。使用匀浆器前,彻底清洗,再用100%的乙醇淋洗,用1L的DEPC处理的双蒸水洗涤。 5.立刻用一个1ml的注射器使裂解液通过一个23-G的针头撕裂基因组DNA。把洗过的磁珠和裂解液混合,室温用手连续晃动温育3~5min。 6.把管子放到磁座上2min,弃掉上清(上清可以保存用作DNA的实验)。 7.用一个P200带滤芯的吸头上下吹吸洗涤磁珠。按下面的顺序洗涤: 7.11ml含20ug/ml糖原的洗涤缓冲液A(1ml洗涤缓冲液中加入1ug20mg/ml的糖原),两次。 7.21ml含20ug/ml的糖原的洗涤缓冲液B,—次。 7.3200ul1×第一链缓冲液混合液(用DEPC水从试剂盒中的5×第一链缓冲液混合液稀释),4次。 54ulDEPCddH2O 18ul5×第一链缓冲液 9ul0.1mol/LDTT 4.5ul10mmol/LdNTP 把管子置于37°C2min,然后加入3ul200U/ulSuperScriptII逆转录酶。37°C温育1h,每10min用手混匀磁珠。把管子置于冰上中止反应。 9.在冰上往第一链的反应里加入如下第二链合成的成分,次序如下: 227ulddH2O,预冷 150ul5×第二链缓冲液 15ul10mmol/LdNTP 3ul10U/ulE.coliDNA连接酶 12ul10U/ulE.coliDNA聚合酶I 3ul2U/ulE.coliRNaseH 16°C温育2h,每10min用手混匀磁珠。 10.温育后,把管子置于冰上加入100ml0.2mol/LEDTA中止反应。 11.用含0.1%SDS和2×乙酰化的BSA的1×BW缓冲液洗一次(如果不加BSA,珠子会变得很黏)。 12.用500ul含2×BSA的1XBW缓冲液洗3次。重悬在500ul含2×BSA的1×BW缓冲液中,70°C加热20min失活Poll的核酸酶活力。 13.用500ul含2×BSA的1×BW缓冲液洗3次。然后用200含2×BSA的1×NEB缓冲液4(随NlaⅢ提供)洗2次(第一次用NEB缓冲液/BSA洗完后转移到一个新管里)。取5ul最后的磁珠悬液,用已知存在于所要建库CDNA中的基因引物,PCR检查cDNA的完整性 14.把磁珠重悬于下面的混合液中: 171ulLoTE缓冲液 4ul100×BSA 420ul10×NEB缓冲液4 5ulNlaⅢ 37°C温育1h。 15.温育后,把管子置于磁座上约30S,然后用下面的溶液和P200带滤芯的吸头上下吹吸几次洗涤: 500ul含1%Tween20和2×BSA的1×BW缓冲液,2次 500ul含2×BSA的1×BW缓冲液,4次 200ul1×T4DNA连接酶缓冲液,2次 最后重悬于连接酶缓冲液后,每个样品转移100ul到2个新的硅烷化的微量离心管里。 16.移弃最后的洗涤液,珠子重悬在下面的溶液里: 5ulLoTE缓冲液(两管) 2ul5×T4DNA连接酶缓冲液(两管) 3ul2ng/ul连接子1A,B(已复性的;管1) 3ul2ng/ul连接子2A,B(已复性的;管2) 17.50°C加热管子2min后置于室温5~10min。每管中加入1ul5U/ul高浓度T4DNA连接酶,16°C温育2h。间歇混匀。 18.连接后,置于磁座上约30s,然后每个样品用500ul含0.1%SDS和2×乙酰化的BSA的1×BW缓冲液洗两次(第一次洗后合并管1和管2,以减少后续步骤的损失)。 19.用500ul含2×BSA的1×BW缓冲液洗4次;用200ul含2×BSA的1×NEB缓冲液4洗两次(第一次用NEB缓冲液/BSA洗后,转移到一个新的管里)。 20.65°C预热下面的混合液2,重悬起磁珠: 170ulLoTE缓冲液 4ul100×BSA 20ul10×NEB缓冲液4 2ulBsmIII 65℃温育1h,间歇混匀。 21.温育后,最高速离心2min,然后转移上清到一个新的1.5ml的微量离心管。用40ulLoTE缓冲液洗一次,最后终体积为240ml。 22.用240ulPC8抽提,用4ulSeeDNA乙醇沉淀: 22.1加入4ulSeeDNA[或4ul3:1(V/V)的糖原和SeeDNA混合物] 22.2加入0.1倍体积3mol/L乙酸钠(24ul),混匀 22.3加入2倍体积的100%乙醇(480ul),混匀 22.4室温温育2min 22.5最高速离心5min 22.670%的乙醇洗两次,最后一次洗完后再离心一次,用吸头小心地移出并弃去残余液体,重悬于10ulLoTE缓冲液。 23.加入下面的混合液: 30.5ulddH2O 5ul10×Klenow缓冲液(或Roche缓冲液H) 2.5ul10mmol/LdNTP 1ul100×BSA 1ulKlenow 37°C温育30min后,加入190ulLoTE缓冲液(240ul终体积)。 24.用等体积(240ul)的PC8抽提。转移200ul到一个连接酶「+」的管里,余下的40ul到连接酶「-」的管里。 25.用2ulSeeDNA、0.1倍体积乙酸钠和2倍体积的100%乙醇沉淀。70%乙醇洗两次,最后一次洗完后再离心一次,用吸头小心移去残余液体,晾干5~10min。重悬于2ulLoTE缓冲液。 26.准备2×连接酶「+」混合液: 2.5ul3mmol/LTris·Cl,pH7.5 3.0ul5×T4DNA连接酶缓冲液 2.0ul5U/ul的高浓度T4DNA连接酶 准备2×连接酶「-」混合液:4.5ul3mmol/LTris·Cl,pH7.5和3.0ul5×T4DNA连接酶缓冲液。加入2ul合适的混合液到+/-连接酶样品里,在热循环仪上16°C过夜(8~12h)。 27.连接后,加入98ulLoTE缓冲液,优化PCR条件,然后进行大规模的PCR扩增。 28.准备大规模PCR的反应混合液(2~3个96孔板,每孔50ul反应液),每个反应的成分如下: 5ul10×SAGEPCR扩增缓冲液 3ulDMSO 4.0~10ul10mmol/LdNTP 1ul350ng/ulPCR引物1 1ul350ng/ulPCR引物2 用ddH2O调整体积到49ul 0.7ul5U/ulPlatinumTaqDNA聚合酶 每孔分装入49ul反应混合液,然后加入1ul适当稀释的模板。 29.热循环仪运行如下程序: 1轮: 2min94°C 26~32轮: 30s94°C(变性) 1min55°C(复性) 1min70°C(延伸) 1轮: 5min70°C(终产物延伸) 连接酶「-」的样品应当扩增35轮。 不要对PlatinumTaqDNA聚合酶使用传统的热启动PCR。 30.把PCR反应物混合到一个50ml的锥形管里,用LoTE缓冲液扩大体积到11.5ml,然后用等体积的PC8抽提。 31.乙醇沉淀: 11.5ml样品 10ulSeeDNA 100ul糖原 5.1ml7.5mol/L乙酸铵 38.3ml100%乙醇 干冰/甲醇浴15min。然后室温溶化2min。 32.轻轻涡旋混匀,台式离心机的吊桶转子室温约3000g(4000r/min)离心30min。 33.用5ml70%的乙醇祸旋,洗漆,吊桶转子约3000g室温离心5min。 34.沉淀重悬于216ulLoTE缓冲液。加入54ul5×上样缓冲液(终体积270ul)。 35.3个20%聚丙烯酰胺/TBE凝胶,每孔上样10ul。在27个泳道用加长的吸头上样,每个加10ul(不要过载)。每块凝胶加10ul20bp序列阶梯作分子质量参照物。 36.160V电泳90min到距凝胶底约1cm,使103bp的双标签片段和80bp的连接子-连接子二者尽可能分开。 37.在一个用锡箔包好的容器里染凝胶,50mlTBE缓冲液中加入2~5ulSYBRGreenI。让凝胶在水平摇床上浸泡15min,在用SYBRGreenI或UV滤镜的UV盒上观察。 38.从凝胶上只割出扩增的带双标签的产物,把3个割出的凝胶放在硅烷化的0.5ml离心管里(总共9个0.5ml的管子),这些管子的底部都有一个直径约0.5mm的小孔(用21-G针头刺的)。 39.把0.5ml的离心管放在2.0ml的硅烷化的离心管里,最高速离心4min(这样可以使聚丙烯酰胺凝胶打碎成小块,收集在2.0ml的管底)。 40.扔掉0.5ml的离心管。每个2.0ml离心管中加入250ulLoTE缓冲液和50ul7.5mol/L的乙酸铵。 41.涡旋每个管子,然后置65°C15min。在18个Spin-X离心管的滤膜上各加5ulLoTE缓冲液。 42.把每个管里的溶液转移到2个Spin-X的离心管滤膜上(即9管转移到18个Spin-X的离心管滤膜上)。最高速离心5min。合并两份洗脱液(总共300ul),转移到1.5ml的微量离心管里。有时,纯化的102bp的条带不能被NlaIII重新切开,这可能和纯化得不干净有关。如果出现这种问题,把300ul洗脱液通过Qiaquick凝胶抽提方案抽提一次,终体积调回到300ul。 43.洗脱液进行乙醇沉淀: 300ul样品 0.5ulSeeDNA 1.5ul糖原 133ul7.5mol/L乙酸铵 1000ul100%乙醇 涡旋,置于干冰/甲醇浴15min。室温2min使融化,然后4°C离心15min。 44.最高速离心15min。75%的乙醇洗两次。每管DNA重悬于10ulLoTE缓冲液。混合样品到一个管里(总量90ul)。 45.用NlaIII消化DNA: 90ulLoTE缓冲液中的PCR产物 226ulLoTE缓冲液 440ul10×NEB缓冲液4 4ul100×BSA 40ul10U/ulNlaIII 37°C温育1h。 46.用等体积的PC8抽提。混合水相转移到1.5ml微量离心管。在干冰上乙醇沉淀: 200ul样品 66ul7.5mol/L乙酸铵 3ulSeeDNA 825ul100%乙醇 涡旋混匀,置于干冰/甲醇浴15min。 47.室温2min使融化,然后4°C离心15min。 48.冷的75%乙醇洗一次,用细头的吸头吸掉残余的乙醇。重悬沉淀于40ulLoTE缓冲液。在冰上加入5×上样缓冲液(总共50ul)。 49.把样品加到一个20%聚丙烯酰胺凝胶的4个泳道中,隔开一个泳道加上20bp序列阶梯作为分子质量参照物,160V电泳2.5h。用1:10000的SYBRGreenI染15min。 50.在长波UV照射下切出24~26bp的条带,每两个条带放到一个底部有约0.5mm小洞的0.5ml的微量离心管中(用21-G针头刺的)。 51.把管子放在2.0ml的硅烷化的离心管里,最高速离心2min。 52.扔掉0.5ml的离心管。每个2.0ml离心管中加入250ulLoTE缓冲液和50ul7.5mol/L的乙酸铵。涡旋每个管子,然后置于37°C15min。不要在65°C温育。这会使得26bp片段变性。可以温育更长一点的时间(甚至过夜),但看起来并不会显著提高产量。 53.用Spin-X离心管滤膜按步骤42方法分离洗脱液。分在3个管里(每个200ul)进行乙醇沉淀: 200ul样品 66ul7.5mol/L乙酸钱 2ulSeeDNA 3ul糖原 825ul100%乙醇 置于干冰/甲醇浴10min,然后4°C离心15min。 54.用冷的75%乙醇洗两次。每个DNA样品重悬于2.5ul冷的LoTE缓冲液(总共7.5ul)。在加入连接缓冲液前使纯化的双标签片段保持在冰上很重要。高AT含量的小片段即使在LoTE缓冲液中,室温下也会变性。 55.混合下面的试剂: 7ul混合的双标签DNA 2ul5×连接缓冲液 1ul5U/ul高浓度T4DNA连接酶 16°C温育1~3h。 不要连接过夜,因为这样会使得串联产物很长而难于克隆。 56.连接完成后,加入2.5ul5×上样缓冲液。65°C加热样品5min,立刻置于冰上。 57.在10%~12%的聚丙烯酰胺/TBE凝胶上分离串联体。在第一个泳道里加上1kb的分子质量参照物,隔一个泳道把串联的样品全部加到第3个孔里。200V电泳45min。 58.用1:10000的SYBRGreenI染15min。在UV盒上观察,分出感兴趣的区带。 59.把每一块凝胶放入底部有约0.5mm小洞的0.5ml微量离心管中(用21-G针头刺的)。 60.把0.5离心管连同凝胶块放入2.0ml的硅烷化的离心管里,最高速离心2min,把聚丙烯酰胺凝胶打碎成小块,收集在2.0ml的管底。 61.扔掉0.5ml的离心管。2.0ml离心管中加入300ulLoTE缓冲液。涡旋每个管子,然后置于37°C15min。 62.把每个管里的东西转移到2个Spin-X的离心管滤膜上(总共4个Spin-X管子),最高速离心5min。 63.每两个Spin-X管子的洗脱液合并在一个1.5ml离心管中,加入乙醇进行沉淀: 300ul洗脱液 2ulSeeDNA 133ul7.5mol/L乙酸铵 1000ul100%的乙醇 64.最高速离心15min。70%乙醇洗两次,晾干5min。纯化的串联DNA重悬于6ulLoTE缓冲液。 65.在10ul的体系里,用SphI消化1ugpZErO-1质粒: 1ulpZErO-1质粒 7ulddH2O 1ul10×NEB缓冲液2 1ulSphI 37°C温育15~30min,然后 65°C加热10min灭活。不要消化超过30min。 66.琼脂糖凝胶电泳检查消化是否完全。用90ulpH8.0的TE稀释切好的载体,然后用等体积PC8抽提。乙醇沉淀,75%乙醇洗涤2次,重悬于40ul水或TE缓冲液中(约25ng/ul载体)。 67.混合下面的连接反应液,同时配制一份不加串联体的对照反应: 6ul纯化的串联体(对照中不加) 1.5uldH2O(对照中7.5ul) 1ul25ng/ulSphiI切好的pZErO质粒 1ul10×T4DNA连接酶缓冲液 0.5ul4U/V的T4DNA连接酶 16°C温育2h。 pZErO质粒的厂商提醒如果温育时间长于1h会使背景增高,原因可能是ccdB死亡基因上自然发生的突变。 68.用LoTE缓冲液把样品调整到200ul用等体积的PC8抽提,然后乙醇沉淀: 200ul样品 133ul7.5mol/L乙酸铵 2ulSeeDNA 777ul100%的乙醇 69.70%乙醇洗4次。最高速快速离心,弃去70%乙醇,晾干5min。重悬于10ulLoTE缓冲液。 70.把所需数量的0.1mm的微电击杯和1.5ml的离心管置于冰上。 71.在合适数量的15ml培养管里加入1mlSOC培养基,置于室温。 72.往冰上的1.5ml离心管中加入1ul步骤69中的DNA。在一个标有「对照」的管里加入1ul0.01ng/ul的pUC19对照DNA,用作转化效率的测定。余下的DNA保存在-20°C。 73.从-70°C移出DH10B电转感受态细胞,置于冰水上,当细胞融化后,轻弹管子混匀细胞。 74.每个冷的含DNA1.5ml的离心管里加入40ul感受态细胞。未使用的细胞用干冰/甲醇重新冻起来,然后放回-70°C。 75.把40ul细胞/DNA混合物加入到一个预冷的一次性微电击杯中。用Bio-Rad基因脉冲电转仪在100Ω/25uF/1.8kV的条件下进行电转。 76.把电转过的细胞转移到一个15ml的培养管里,马上加入1ml室温的SOC培养基。37°C,225r/min摇动15min。 作者发现涂板前先培养15min,能使转化效率达到1.0×1010cfu/ugpUC19。 77.1:100稀释用pUC19电转的对照细胞,取100ul涂在含100ug/ml氨苄青霉素的LB平板上。 78.每个10cm的含zeocin的低盐LB平板上涂1/10转化的细菌。培养12~16h后分析。如果插入片段大小合适的话,每个串联反应的10个平板都要保存,以备以后测序。 79.用50ul的PCR反应检查插入片段的大小。配制反应混合液(下面的体积乘以总样品个数加上1或2以防吸量损失): 2.5ul10×SAGEPCR扩增缓冲液 1.25ulDMSO 1.25ul10mmol/LdNTP 0.5ul350ng/ulM13正向引物 0.5ul350ng/ulM13反向引物 43ulddH2O 0.75ul10:1U的Taq:PfuDNA聚合酶 96孔板的每孔中加入50ul混合液。 80.用无菌的牙签或吸头轻轻挑起克隆然后把头放入PCR混合液里搅动几下。 81.用热循环仪执行下面的扩增程序: 1轮: 2min95°C 25轮: 30s94°C(变性) 1min55°C(复性) 2min72°C(延伸) 1轮: 5min70°C(终产物延伸) 基于TaqDNA聚合酶的PCR扩增,0.5~1min/kb的模板扩增延伸时间就足够了,与此相反,基于Pfu的PCR扩增,至少1~2min/kb才能达到类似的合成效率。 82.取4ul在1.5%的琼脂糖凝胶上电泳,电压约150V。 大规模筛选时,使用多通道移液器和OwlCentipede50孔的水平电泳系统。多通道移液器的吸头和OwlCentipede配备的50齿的梳子正好合适(每隔1孔)。因此为保持每个96孔板的连续的点样顺序,需要另外准备一块装有上样染料的96孔板。 83.用作测序的2ulPCR产物(所需的确切用量取决于测序的方案,并应当优化)用下述方法处理: 0.1ul外切核酸酶I 0.1ul虾碱性磷酸酶 1.8ul50mmol/LTris·Cl,pH8.0 加2ul消化混合液到2ulDNA中。 84.在热循环仪上进行反应,37°C温育15min,然后80°C加热15min。加水到15ul。直接取2ul稀释的PCR产物测序。 85.从SAGEnet下载SAGE的分析软件(见因特网资源),按说明分析。 注意事项 | 其他 | 1.材料: 感兴趣的细胞或组织 2.试剂: 含以下成分的DynbeadsmRNADIRECT试剂盒(DynalBiotech): Dynbeadsoligo(dT)25 裂解/结合缓冲液 洗涤缓冲液A 洗涤缓冲液B 10mmol/LTris·Cl再生缓冲液 储存缓冲液oligo(dT)25 20mg/ml糖原,分子生物学级(RocheDiagnostics) 含以下成分的SuperScriptChoiceSystemcDNA合成试剂盒(LifeTechnologies): 5×第一链缓冲液 DEPC处理的双蒸水(DEPCddH2O) 0.1mol/LDTT 10mmol/LdNTP 200U/ulSuperScriptII逆转录酶 5×第二链缓冲液 10U/ulE.coliDNA连接酶 10U/VE.coliDNA聚合酶I 2U/ulE.coliRNaseH 5×T4DNA连接酶缓冲液 1U/ulT4DNA连接酶 0.5mol/LEDTA,pH8.0 2×BW缓冲液 0.1%(m/V)SDS 100×乙酰化的BSA(NewEnglandBiolabs) NlaⅢ和NEB缓冲液4(NewEnglandBiolabs),保存在-80°C LoTE缓冲液 1%(V/V)Tween20 连接子 5U/ul高浓度的T4DNA连接酶(LifeTechnologies) BsmFI(NewEnglandBiolabs) PC8 SeeDNA(AmershamPharmaciaBiotech) 3mol/L乙酸钠 70%和100%乙醇 DNA聚合酶I的Klenow片段和10×缓冲液(AmershamPharmaciaBiotech) 3mmol/LTris·Cl,pH7.5 10×SAGEPCR扩增缓冲液 DMSO(Sigma) PCR引物 5U/ulPlatinumTaqDNA聚合酶(LifeTechnologies) 7.5mol/L乙酸铵(Sigma) 5×上样缓冲液 预制的20%(m/V)微型聚丙烯酰胺/TBE凝胶(Novex) 20bpDNAladder(GenSura) SYBRGreenI(RocheDiagnostics) Qiaquick凝胶抽提试剂盒(Qiagen;可选) 10%~12%的聚丙烯酰胺/TBE凝胶 1kb的DNA参照 pZErO-1质粒(Invitrogen) SphI和NEB缓冲液2(NewEnglandBiolabs) TE缓冲液,pH8.0 SOC培养液 0.01ng/ulpUC19对照质粒DNA DH10B电转感受态细胞,冷冻(LifeTechnologies) 10cm含zeocin的低盐LB平板 PfuDNA聚合酶I(Stratagene) 外切核酸酶I(USB) 虾碱性磷酸酶(USB) 50mmol/LTris·Cl,pH8.0 3.仪器耗材 0.5ml和1.5ml无RNase的硅烷化的微量离心管(Ambion) 1.5ml微量离心管的磁座(DynalBiotech) 0.5ml、1.5ml和2ml微量离心管组织匀浆器(如PolytronPT1200,BrinkmannInstruments) 16°C水浴锅(可选) 带冷冻的热控制/循环仪 96孔PCR板 干冰/甲醇浴 带固定转头或吊桶转头的台式离心机 平台型摇床 UV盒和滤镜 Spin-X离心过滤管(Costar) 0.1mm微电击杯 Bio-Rad基因脉冲电转装置(或类似的装置) 15ml培养管
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