案例分享 | 质粒提取的常见问题和解决方案!
时间:2024-12-27 阅读:28
柱式法质粒提取的原理
柱式法质粒提取主要基于SDS-碱裂解法。细胞在高pH的强阴离子洗涤剂SDS作用下,细胞壁被裂解,染色体DNA和蛋白质发生变性并相互缠绕形成大型复合物。这些复合物在钾离子取代钠离子时从溶液中沉淀下来,而质粒DNA则留在上清液中。由于DNA带负电,质粒提取柱中的硅基质膜在高盐条件下能选择性地吸附DNA。通过去离子水洗脱,最终得到纯化的质粒DNA。
质粒提取的每种试剂关键成分是什么呢?今天我们来大揭秘
组分 | 关键成分和功能 |
缓冲液 RS*(P1) | 关键成分:25mM Tris-HCl(pH8.0)、10mM EDTA、50mM 葡萄糖 功能:将菌体沉淀悬浮起来,有助于后续实验进行。 注:在使用缓冲液 RS*之前,需要添加 RNase A,该酶的作用是降解溶液中的 RNA |
裂解液 LB(P2) | 关键成分:250mM NaOH、1%(W/V)SDS(十二烷基硫酸钠) 功能:细胞进行裂解 |
结合液 BD(P3) | 关键成分:3M醋酸钾(potassium acetate)和5M醋酸 功能:中和NaOH,并清除蛋白质等细胞内杂质 |
漂洗液 W* | 关键成分:10mM Tris-HCl(pH7.5)、80%乙醇(Ethanol) 功能:去除DNA提取过程中产生的多余盐离子 |
洗脱液 | 关键成分:10mM Tris-HCl(pH7.5)的溶液 功能:帮助DNA从硅胶柱中洗脱出来 |
质粒提取之后,如何评估质粒DNA的产量和质量呢?
目前使用分光光度法定量质粒DNA和通过琼脂糖凝胶电泳进行质粒DNA产率和质量的分析是两种常用的方法。
举例:提取2 mL过夜培养的大肠杆菌PUC19质粒,分光光度法检测质粒的得率,在15 μg左右,260/280=1.8~2.0,260/230=2.0~2.3;琼脂糖凝胶电泳显示三条带,从上至下依次为:开环DNA、线性DNA、超螺旋DNA,其中超螺旋DNA的占比>90%。
质粒提取常见问题案例梳理
出现严重的RNA污染
如图所示,质粒提取之后进行琼脂糖凝胶电泳,出现明显的RNA条带,说明有RNA污染。
原因及解决方法:
(1)未在缓冲液 RS*中事先加入RNase A。解决方法:补加RNase A。
(2)加入RNase A的缓冲液 RS*长期保存于室温,导致RNase A活性下降。解决方法:每次使用后置于 4℃保存。若长期不用,置于-20℃保存。
(3)细菌过量,RNase A不能有效降解RNA。解决方法:将细菌用量减半或增加RNase A在缓冲液 RS*中的浓度。
出现基因组污染
(1)菌体裂解和中和过程中,剧烈混合造成基因组DNA断裂所致。解决方法:温和地进行菌体的裂解和中和。
(2)加裂解液 LB时操作时间过长,造成基因组DNA断裂所致。解决方法:将裂解步骤控制在5分钟内完成。
(3)细菌的质量差(反复冻融的细菌,陈旧的细菌,培养条件不合适的细菌等)中有许多断裂或降解而游离的基因组DNA,使用生长良好的新鲜细菌。
超螺旋质粒比例低
如图右所示,质粒提取之后进行琼脂糖凝胶电泳,开环质粒的占比约20%,说明超螺旋比例低,一般超螺旋比例需要>90%,一般来说超螺旋比例越高,质粒的稳定性越高,高超螺旋比例的质粒在转染效率、基因表达水平等方面具有更好的表现。
原因:裂解时间不宜过长,加入裂解液后裂解时间不应超过5分钟,以免质粒受到破坏
解决方法:优化裂解时间;确保质粒的结合和所有溶液都在室温下进行,减少离心力对质粒超螺旋结构的影响,因为过度的离心可能会破坏质粒的超螺旋结构。
内毒素残留高
常规质粒DNA纯化中,质粒DNA仍需要从55%蛋白质、20%RNA、3%内毒素和3%基因组DNA中分离,在质粒DNA制备的菌体裂解过程中,内毒素分子被释放到溶菌液中。由于内毒素常形成囊状结构,其分子量、电荷性和疏水性都与质粒DNA相似,常用的纯化方法很难将内毒素与质粒DNA分开。内毒素会降低原代细胞和敏感培养细胞的转染效率,干扰免疫细胞的体外转染。由于实验目的不同,对质粒DNA的内毒素要求亦不同,尤其是在细胞转染、基因沉默研究、基因治疗等过程中,对质粒质量、内毒素水平要求更为苛刻,对于非敏感型的的转染实验,要求内毒素残留0.1~2.5 EU/ug,对于敏感型的的转染实验,要求内毒素残留<0.1 EU/ug。
原因:内毒素去除时操作不当或者未选择合适的试剂
解决方法:
(1)如果采用的内毒素清除的方法,离心之后,上层水相含DNA,下层蓝色油状相含内毒素和其它杂质。这时注意不要吸到蓝色油状层,里面含内毒素等杂质。
(2)在使用树脂纯化系统去除内毒素时,需要先活化树脂,然后使用平衡缓冲液平衡树脂,以确保最佳的去除效率。
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