Случайные гексонуклеотиды (random) праймеры

Неспецифически связываются на мРНК, нарабатывая небольшие (короткие) перекрывающиеся кДНК практически по всей матрице мРНК. Эти праймеры идеально подходят для преодоления сложных участков с вторичной структурой матрицы. Ими можно эффективно транскрибировать 5’-район мРНК и изучать всю последовательность мРНК.

Олиго(дТ)-праймеры

Синтез первой цепи идет с 3’ конца поли(А)+ мРНК, часто прочитывается вся мРНК. Удобен для работы с 3’ районом или с мРНК, длина которых не превышает 5 т.п.о. Первая синтезированная цепь может затем быть использована для дальнейшего исследования в ПЦР или для гибридизации в Нозер (Northern) блоте.

Протокол проведения процедуры обратной транскрипции

(на примере рективов фирмы Sileks, www.sileks.com)

Как уже отмечалось выше, обратная транскрипция может проводится с использованием различных праймеров. Используйте набор с олиго(дТ)15 праймерами, если вы собираетесь исследовать 3’ район РНК или хотите в дальнейшем клонировать кДНК. Набор со случайными гексапраймерами более универсален. Он пригоден для

исследования РНК по всей длине и в особенности 5’ района РНК.

1. В пробирке, помещенной в лед, смешайте следующие компоненты:

• РНК матрица 2 мкл (тотальная РНК 0.1 - 5 мкг или поли(А)+ РНК 10 - 0.5 нг или специфическая РНК 0.01 пг и меньше)

• праймер 1 мкл специфический 15 - 20 пмолей или случайный гексапраймер 0.5 мкг (1мкл) или олиго(дТ)15 0.5 мкг (1мкл)

• вода, свободная от РНаз до 18 мкл

Перемешайте, осадите капли кратковременным центрифугированием.

2. Инкубируйте смесь 5 мин при +70 °С, перенесите пробирку в лед и соберите капли кратковременным центрифугированием.

3. Поместите пробирку в лед и добавьте следующие компоненты:

• х10-кратный ОТ буфер 2.5 мкл

• 2.5 mM смесь dNTP 4 мкл

• M-MLV обратная транскриптаза 0.5 мкл

4. Инкубируйте смесь в течении 60 мин при +37 °С (при использовании случайных гексапраймеров перед инкубацией при +37 °С проинкубируйте смесь в течении 10 мин при +25 °С и затем инкубируйте смесь в течении 60 мин при +37 °С).

5. Остановите реакцию прогреванием смеси в течении 10 мин при +70 °С. Перенесите смесь в лед.

Полученная кДНК может быть непосредственно сразу же использована для ПЦР или синтеза второй цепи и последующего клонирования.

Храните синтезированную кДНК при -20 °С или при -70 °С для долгосрочного хранения.

Примечания

- использование поли(А)+ РНК вместо тотальной РНК позволяет существенно повысить специфичность и эффективность синтеза кДНК.

- в отличие от использования олиго(дТ)15 праймеров, которые, как правило, не требуют оптимизации, от соотношения случайных гексапраймеров по отношению к РНК зависит длина синтезируемой кДНК. Увеличение концентрации гексапраймеров по отношению к РНК будет приводить к преимущественному синтезу коротких (около 600 нуклеотидов) кДНК, и наоборот, уменьшение концентрации гексапраймеров по отношению к РНК будет способствовать синтезу более длинных кДНК.

- проблемы, обусловленные наличием вторичной структуры в GC богатых молекулах РНК можно попробовать обойти повышением температуры реакции до +45 °С или добавлением в реакционную смесь ДМСО. Правда, эти изменения могут привести к уменьшению выхода кДНК.

 

***

Полимеразная цепная реакция, после того, как была открыта, произвела настоящий прорыв в области молекулярной генетики, с каждым годом совершенствуются методики ее проведения, разрабатываются новые модификации метода. ПЦР-один из наиболее известных и часто используемых методов, применяемых при изучении генетики человека

 

 

ЭЛЕКТРОФОРЕЗ ДНК

Электрофорез в полиакриламидном (ПААГ) и агарозном геле – метод разделения фрагментов ДНК, различающихся по длине или особенностям конформационной структуры.

Суть метода – разделение заряженных молекул на основе их подвижности в электрофоретическом поле. Отрицательно заряженные фрагменты ДНК движутся к положительно заряженному электроду (аноду). Чем меньше размер фрагмента, тем быстрее он движется (при окраске геля – полоска ближе к аноду). Скорость движения фрагмента ДНК зависит также от особенностей пространственной конфигурации молекулы.

Гель представляет собой трехмерную сетку, образованную длинными полимерными молекулами (рис.15).

 

Рисунок 15. Сканирующая электронная микроскопия 7,5% ПААГ на поверхности (слева) и изнутри (справа) [Поляничко, 2007].

ПААГ образуются при сополимеризации акриламида (АА) и N,N’-метиленбисакриламида (МБА). Реакция полимеризации происходит по свободно-радикальному механизму за счет объединения винильных групп и носит цепной характер.

Полимеризация инициируется персульфатом аммония (ПСА): NH₄-SO₄-SO₄-NH₄. При растворении ПСА в воде образуются свободные радикалы NH₄-SO₄* (скорость их образования увеличивается при добавлении в раствор ТЕМЕД), которые взаимодействуют с мономерами акриламида, приводя к разрыву двойной связи и превращая их в свободные радикалы. Последние, в свою очередь взаимодействуют с неактивированными мономерами с образованием нового радикала, давая, таким образом, начало цепной реакции полимеризации. Цепная реакция идет до тех пор, пока не встретятся два радикала, которые после взаимодействия образуют обычную ковалентную связь. В растущую полимерную цепь встраиваются молекулы МБА, который образует между ними сшивку, образуя пористый гель (рис. 16).

 

Рисунок 16. Полимеризация акриламида с бис-акриламидом под действием инициирующего агента [Поляничко, 2007].

 

Для приготовления ПААГ предварительно готовится 30% раствор акриламида с метиленбисакриламидом в соотношении 29:1 (Приложение 3). Данный раствор хранится в холодильнике при +4 – +10⁰С.

Количество реагентов при приготовлении ПААГ указано в приложении (Приложение 3). Гель заливают между двумя стеклами, разделенным спейсерами. При заливке геля необходимо избегать образования пузырей воздуха между стеклами. Вставляется гребенка для формирования лунок. Время застывания геля – 15 –30 минут. Гель помещают в камеру для проведения горизонтального электрофореза (Рис. 17).

 

 

А. Камера для вертикального гель-электрофореза

 

Б. Камера для горизонтального гель-электрофореза

В. Источник питания

Рис17. Оборудование для проведения электрофореза ДНК

Для оценки скорости миграции образцов в геле перед нанесением на гель пробы смешивают в соотношении 5:1 с краской, содержащей 0,25% бромфенолового синего, 0,25% ксиленцианола и 15% фикола. Бромфеноловый синий (рис. 18) мигрирует в геле в том же направлении, что и пробы, обладает известной электрофоретической подвижностью и не взаимодействует с исследуемыми веществами.

Рисунок 18. Структурная формула бромфенолового синего [Поляничко, 2007].

Электрофорез проводят в ТВЕх1 буфере, полученным путем разведения ТВЕх10 (Приложение 3) дистиллированной водой (100 мл ТВЕх10 + 900 мл Н₂0), при напряжении 300 В.

Возможно использование ТАЕ буфера (Приложение 3). Готовые растворы TBEx10 и TAEx10 хранятся при комнатной температуре в защищенном от света и влаги месте. Длительно хранить растворы нельзя – выпадение нерастворимого осадка.

После окончания электрофореза гель окрашивают слабым раствором бромистого этидия в течении 10 – 15 минут и визуализируют в проходящем ультрафиолете с использованием гель-документирующей системы (рис. 19). Раскапывание ПЦР-продукта в лунки проводится строго в резиновых перчатках при отключенном электропитании прибора. Перед включением напряжения проверять правильное присоединение электродов (ДНК в растворе отрицательно заряжена и движется от минуса к плюсу)! Бромистый этидий – токсичный продукт; работа с ним проводится строго в резиновых перчатках и маске. Все емкости должны быть обязательно плотно закрыты!

Рисунок 19. Окраска ПААГ бромистым этидием.

 

В отдельных случаях проводят окраску раствором нитрата серебра. Окраску геля проводят в течении 25 минут 0,09% раствором AgNO₃ (Приложение 3). Готовый раствор AgNO₃ хранится в холодильнике при +4 – +10⁰С. Возможно многоразовое использование раствора при условии тщательного промывания геля перед окраской дистиллированной водой. При сильном потемнении и плохом прокрашивании раствор ANO₃ выливается и готовится новый.

Далее гель двукратно промывают дистиллированной водой и помещают в раствор, содержащий 40%-ный формалин и NaOH (5M) (Приложение 3). После проявления гель промывают дистиллированной водой. Формалин-щелочной раствор высокотоксичен и готовится непосредственно перед окрашиванием строго в маске и резиновых перчатках под вытяжкой!

Недостатки метода: дороговизна и трудоемкость.

Преимущества метода: четкие полосы при низкой концентрации ПЦР-продукта, возможность идентификации образцов незначительно отличающихся по электрофоретической подвижностью за счет тонких полос (рис. 20), для визуализации полос не требуется спец. приборов с источником ультрафиолетового излучения и видеосистемы Geldokulant.

 

Рисунок 20. Окраска ПААГ нитратом серебра.

После окраски нитратом серебра гель (осторожно!) помещается между двумя листами прозрачного файла и анализируется при помощи сканера. В дальнейшем проводится компьютерный анализ геля.

Агагозные гели используют в виде горизонтальных пластинок.