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植物RNA的分离(总RNA的分离和mRNA的分离)

2020.9.07

1. 总RNA的分离
总RNA分离的方法很多,常采用的是异硫氰酸胍和b-巯基乙醇这两种RNase 抑制剂来抑制RNase的活性,同时,异硫氰酸胍与十二烷基肌氨酸钠(sarcosyl)共同作用可以破坏核蛋白复合体,使RNA顺利地解脱出来溶进缓冲液。由于RNA在碱性条件下不稳定,因而在整个提取过程中体系始终保持酸性至中性,而在酸性条件下DNA极少发生解离,DNA同蛋白质一起变性后被离心下来,RNA则仍溶于上清缓冲液中,最后用异丙醇沉淀出RNA。
【试剂与仪器】
(1)异硫氰酸胍溶液:
4 mol/L异硫氰酸胍
25 mmol/LM柠檬酸钠(pH 7.0)
0.5%十二烷基肌氨酸钠
0.1 mol/L b-巯基乙醇
(2)2 mol/L NaAc(pH 4.0):用经EDPC处理过的水配制,高压灭菌。
(3)水饱和苯酚(pH 3.5)
【操作程序】
(1)取两只50ml离心管,各加入15ml异硫氰酸胍溶液,于冰上预冷。
(2)取5g新鲜的幼嫩植物组织放在研钵中,加入液氮,迅速研磨成均匀的粉末。
(3)将粉末全部移入冰上预冷的离心管中,振荡离心管混合均匀,将离心管置冰上。
(4)加入2mol/L NaAc 1.5ml、水饱和酚15ml和氯仿 /异戊醇3ml,每加一种试剂都轻轻摇晃离心管混合均匀,最后将离心管盖紧,倒转几次混合均匀,冰浴15分钟。
(5)4℃条件下15000g离心30分钟将上层水相移至另一干净的离心管中,向管中加入等体积的异丙醇,混匀,置-20℃冰箱冷冻1小时。


(6)4℃条件下13000g离心 25分钟,小心去除上清液,沉淀溶于5ml异硫氰酸胍溶液中(体积为第一次异硫氰酸胍溶液体积的1/3),再加入等体积的异丙醇,混匀后置-20℃冰箱冷冻1小时。
(7)4℃条件下13000g离心20分钟,沉淀用70%乙醇洗一遍,稍微晾干后,溶于适量体积(约500ml)EDPC处理的水中。检测后分装,于-70℃低温保存。
 
应注意问题及解决的方法
 (1)RNA分离提取后,可以通过紫外吸收值和走电泳来策略其浓度和质量。在分光光度计上测RNA的紫外吸收值A230、A260和A280,对于纯净的RNA样品,A260/A280的比值应介于1.7至2.0之间,如果比值太小,说明可能RNA样品中污染了蛋白或是苯酚。有好几种去除污染RNA的蛋白的方法,最简单的就是向RNA样品中加等体积的苯酚/氯仿(1/1)重新抽提一次,这样可以迅速地提高A260/A280的比例;当然,这样会损失大量的RNA,有时损失量达到40%。A260/A230的比值应该大于2.0,否则就可能是被异硫氰酸胍等污染了。这种情况下,必要时可以按照如下程序予以去除:①向RNA样品中加入1/10体积的2mol/L NaAc(pH4.0),然后加入等体积的异丙醇,在-20℃条件下放置30分钟。②4℃条件下10000g离心15分钟,沉淀用适当体积的 1mmol/L EDTA溶解。③重复以上步骤。④用70℃乙醇洗一遍,真空抽干,沉淀溶于无RNase污染的水中。
 从紫外吸收值的大小,可以比较精确地推算出RNA的量的多少,A260为1时相当于RNA浓度为37mg/ml。在胶上看RNA的泳动情况似乎更加直观些,植物总RNA同其他真核细胞总RNA一样总是富含两种核糖体RNA,一种是28S rRNA,另一种是18S rRNA,这两种rRNA在变性胶上的泳动位置分别大致相当于5.1kb和2.0kb的位置,它们不但可以作为分子量大小的标准,还可以作为判断RNA样品完整性的标准。一般来说,经溴化乙锭染色后,如果28S rRNA条带亮度大约为18S rRNA条带的两倍,那么说明这个RNA样品比较完整,没有发生多少降解;如果亮度的比例倒过来了,就说明28S rRNA已部分降解成一种近似于18S rRNA的分子了,这样的RNA样品完整性就不好。


 (2)RNA出现降解。出现这种情况主要有几个原因,操作过程中温度太高、操作时污染了 RNase以及RNase抑制剂量不足等都有可能使RNA降解,因此,首先是要做好使用器皿的RNase去除工作,其次是在整个操作过程中最好在低温(4℃)或是冰上进行,操作者自始至终戴手套,如果走胶检查后发现RNA仍有降解,可以按照以下程序处理:
 
② 在抽提RNA最后一步真空抽干以后,将沉淀溶于10ml过滤好的盐酸胍溶液,用振荡器振荡助溶。
③向其中加入1/20体积的1mol /L Hac和3/4体积的无水乙醇,置-20℃条件下至少半小时,4℃10000g离心10分钟。
④重复以上步骤两次,每次重复体积均减半。
⑤用70℃乙醇洗一次沉淀,真空干燥,溶于适量的无RNase污染的水中,电泳检测。
(3)提出的RNA应保存于-70℃,避免频繁冻融。
2 mRNA的分离
 植物细胞的mRNA同其他真核细胞mRNA一样,成熟后大多在其3’端挂上一条由约 20~250个腺苷酸组成的多聚腺苷尾巴Poly(A),根据这一特征,我们可以通过亲和层析的方法将mRNA同其他的RNA分开来。亲和层析柱的介质可以同Oligo(dT)纤维素或Poly(U) sepharose,它们是分别含有10~20个核苷酸(T或U)的多聚链。在高盐条件下,带有Poly(A)尾巴的mRNA就会通过Poly(A)与 Oligo(dT)或Poly(U)的结合挂在柱子上,而rRNA和tRNA由于没有这种尾巴结构无法结合在柱子上,因此就被洗下去了。然后我们就可以用低盐缓冲液将挂在柱子上的mRNA洗脱出来。
 【试剂与仪器】
(1)上样缓冲液(1×):
20 mmol/L Tris·Cl(pH7.6)
0.5 mmol/L LiCl
1 mmol/L EDTA
0.1% SDS
高压灭菌,室温贮存。
(2)洗脱缓冲液:
10 mmol/L Tris·Cl(pH 7.6)
1 mmol/L EDTA
0.05% SDS
高压灭菌,室温贮存。
(3)Oligo(dT)纤维素
(4)4 mol/L NaAc(pH8.0)
(5)DEPC处理过的水。
 【操作程序】
1.制备层析柱
(1)取一支硅化灭菌的巴斯德管,用洗净灭菌的玻璃棉塞上出口。
(2)取约 5~15mg的Oligo(dT)纤维素悬浮于2ml上样缓冲液(1×)中,待Oligo(Dt)沉下去以后,小心移去上清液,再用上样缓冲液(1×)悬浮,重复几次至上清液完全清澈,备用。
(3)吸取Oligo(dT)悬浮液装柱,注意柱中不能流干,不要有气泡。用10ml上样缓冲液(1×)洗柱。
2.层析分离mRNA
(1)取一定体积的总RNA提取液,加入等体积的上样缓冲液(2×),于65℃加热7分钟,然后冰浴 5~10分钟。
(2)待洗柱的上样缓冲液都过柱后,立刻取2ml样品上柱,收集流出液,然后重新上柱,重复5~6次。
(3)用 10~100ml的上样缓冲液(1×)洗柱,除去rRNA,tRNA。
(4)将洗脱缓冲液置45℃水浴预热,待第3步洗柱液流出后,加 200ml洗脱缓冲液洗脱,重复5次,收集洗脱液。
(5)在分光光度计上测定各管洗脱液的RNA浓度(1.0A260=40ml/ml mRNA)。
(6)向各管洗脱液中加入4mol/L NaAc(pH6.0)至终浓度为0.2mol/L,混匀,然后加入2.5倍体积的无水乙醇,置-70℃沉淀mRNA。
(7)使用时将管取出,10000 rpm离心5分钟,真空干燥沉淀,再溶于适量的DEPC处理的水中。
 
【应注意的问题及解决的方法】
 (1)在测定光吸收之前,石英比色杯要浸泡在浓盐酸中,使用时用DEPC处理的水彻底冲洗干净。
 (2)如果洗脱液在冰上变混浊,说明样品中有SDS污染。这时可将样品在冰上放置10min 12000g离心5min,将含有RNA的上清转至干净的Eppendorf管中。
 (3)如果没有洗脱出mRNA,产生的原因可能有:①RNA样品与Oligo(dT)纤维素混合不充分;②洗脱不彻底;③沉淀不彻底。


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