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什么是RT-qPCR?& RNA一站式解决方案

RT-qPCR包括三大步骤:RNA的提取与质量检测、逆转录成cDNA、以及实时荧光定量PCR实验。通过RT-qPCR实验,可以合成cDNA探针、获取目的基因、以及分析基因的转录水平。

RNA的提取与质量检测

从细胞、组织等样本中提取出RNA后,需要对提取的RNA的纯度、浓度、以及完整性进行评估,质检达标后才能进行后续的实验。一般需要通过紫外分光光度法(Nanodrop仪器)检测RNA的浓度和纯度;Agilent 2100仪器分析RIN值检测RNA的完整性;以及琼脂糖凝胶电泳检测RNA是否有基因组污染和其他杂质污染。

1.RNA的浓度&纯度检测(吸光度法)

由于RNA具有共轭结构,可以吸收紫外光,故测定RNA溶液在260 nm的吸光度值,可计算出RNA的含量。其中纯度高的RNA,A260/A280比值应在1.9~2.2之间,若比值>2.2,表明可能有异硫氰酸,若比值<1.9,表明有蛋白质、酚等污染;建议重新提取RNA。

2.RNA完整性检测(Agilent 2100分析)

RIN值大小反映样品的完整性,一般RIN值在5~10之间,数值越接近10表明RNA完整性越高,反之RIN越小完整性越差(特殊样品需结合基线综合评估)。Agilent 2100检测不仅可以得到样品RIN值,还可以得到样品浓度以及28S/18S比值(原核生物是23S/16S)。

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图1:RNA完整性指标

3.基因组及其他杂质污染检测(凝胶电泳)

真核生物RNA特有28S、18S、5S三条带,进行琼脂糖凝胶电泳分析时,28S条带的亮度大概是18S条带的两倍或者以上,且无拖尾,说明RNA的完整性高、未被其他杂质污染。若出现其他条带、或者条带弥散拖尾,建议重新提取RNA。

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图2:真核生物完整的 RNA 琼脂糖凝胶电泳图

总之,RNA提取的原则:

① 保证RNA一级结构的完整性;

② 不存在对酶存在抑制作用的有机溶剂,以及过高浓度的金属离子污染;

③ 其他蛋白质、多糖和脂类污染;

④ 排除其他核酸分子(DNA、游离核苷酸等)污染。

产品名称:植物RNA提取试剂盒 Biomarker Plant Total RNA Isolation Kit (Polysaccharides&Polyphenolics–rich)

目录: RK02004
规格: 50 RXN
产品特点:专门针对多糖多酚或高淀粉植物组织提取RNA
实验数据:RNA提取凝胶电泳图
图3:提取50 mg不同组织中的RNA。Lane 1:番茄果;Lane 2:南瓜叶;Lane 3:玉米根;Lane 4:南瓜茎;Lane 5:丝瓜花;Lane 6:水稻种子。
除此之外,百迈客公司还提供动物常量RNA提取试剂盒(目录:RK02009
规格: 50 RXN,数据查看链接:https://mp.weixin.qq.com/s/HNp3yFve6AEi3wykngJLlg),可以从细胞、动物组织、幼虫等样本中提取纯度高的RNA
以及微量细胞组织RNA提取试剂盒(目录:  RK02010 规格:  50 RXN,数据查看链接:https://mp.weixin.qq.com/s/5IYa1MNpQA030OnH_OSeig),可以从~5 mg的细胞、组织样本中,快速(20 min内)提取纯度高的RNA

逆转录

cDNA的合成是RT-PCR的重要环节。提取完组织或细胞中的总RNA后,以其中的mRNA作为模板,利用逆转录酶逆转成第一链cDNA,构建cDNA文库,并从中筛选特异的目的基因。该方法已成为基因工程技术中获得目的基因的策略之一。

逆转录PCR重要参数

不同mRNA拷贝成cDNA的效率不同;因此,选择合适的逆转录酶、二价阳离子、dNTP、引物的选择等非常重要。具体参数如下:

1.逆转录酶

目前市场上有两种不同的逆转录酶,一种来自纯化的禽成髓细胞瘤病毒(AMV),由两条肽链组成,具有聚合酶活性和很强的RNA酶H活性,它最适温度是42 ℃,最适pH 8.3。但是高水平的RNA酶H的活性既抑制cDNA产生也限制其长度。

另一种来源于鼠白血病病毒(Mo-MLV)的逆转录酶是单肽链的,有RNA聚合酶活性和相对较弱的RNA酶H活性,最适温度37 ℃,最适pH 7.6,较弱的RNA酶H活性,可扩增2-3 kb的cDNA。

2.单价阳离子

离子条件基本上影响各种模板的转录效率。K+的转录产物比Na+较长。对于cDNA长度的最适K+浓度为140-150 mM。

3.二价阳离子

对于反转录酶活性来说,二价阳离子也是必需的。产生全长cDNA产物的最适浓度是6-10 mM。

4.dNTP

四种脱氧核苷三磷酸(dNTP)的浓度,对于有效合成cDNA是至关重要的。如果其中只有一种的浓度小于10-50 μM,cDNA的产量将明显下降。常用的dNTP的浓度为200-500 μM。

5.引物的选择

逆转录引物一般包含三种:oligo dT,Random Primer Mix和特异性引物。客户可以根据个人需求进行选择。

注意事项 

1.cDNA第一链合成的反应液需要冰上配制。

2.高纯度、完整性好的RNA对于RT-PCR检测至关重要。

3.Oligo-dT引物对于大多数应用是常用的,因为它确保所有cDNA拷贝终止于mRNA的3′ 末端并可获得最高产量的全长cDNA。

产品名称:BiomarkerScript Ⅱ 1st Strand cDNA Synthesis Kit

目录: RK02002
规格: 100 RXN
产品特点:高反转录酶的活性、热稳定性强、可扩增长达10 kb的cDNA
实验数据:以cDNA为模板,进行PCR扩增的凝胶电泳图

图4:以1μl人肝癌细胞RNA为模板,用BiomarkerScript Ⅱ 1st Strand cDNA Synthesis Kit进行逆转录,得到cDNA产物。再以100 ng cDNA为模板,用Biomarker HS 2× HF Master Mix进行PCR扩增,将得到的产物进行琼脂糖凝胶电泳,结果所示:扩增条带单一且产量高。

实时荧光定量PCR

荧光定量PCR(Real-time Quantitative PCR)是通过检测DNA双链结合的染料,是 SYBR® Green I对DNA扩增过程中的起始量进行定量监测的技术手段。qPCR实验结果包含扩增曲线和溶解曲线。

1.扩增曲线
1)正常的扩增曲线一般呈S型、有明显的四个时期,Ct值在20-30之间,且复孔的Ct值尽量一致,相差不要超过0.5个Ct值(上限是1个Ct值);
2) 同一个基因在不同浓度的相同模板下扩增,其相差的Ct值为相差浓度倍数的2次方。
3) 另外阴性对照不能有扩增(40个循环以后出Ct值属正常现象,也可算作没有扩增)。

图5:扩增曲线
2.溶解曲线
1)溶解曲线是为了验证扩增产物特异性,一般是单峰,和模板的浓度无关。
2)一般SYBR法的目的基因在80~90 ℃之间。
3)若出现其他峰,可能是引物二聚体导致需要优化引物序列、引物加量等因素。

图6:溶解曲线

注意事项

(1) 请确保引物的正确性和特异性。通常引物终浓度0.2 μM可以得到较好结果。反应性能较差时,可以在0.1~1.0 μM范围内调整引物浓度。

(2) 扩增产物的长度建议选择在70~200 bp范围内。

(3) 梯度稀释模板,并依次建立标准曲线。

(4) 建议20 μL反应体系中加入1 pg~100 ng的DNA为模板,并设计无模板对照(NTC)。

(5) 为确保实验重复性,建议每个样品和对照组设置3个复孔。

产品名称:Biomarker 2× SYBR Green Fast qPCR Mix

目录:  RK02001
规格:  500 RXN
产品特点:兼容性完美,全平台通用;灵敏度高,可检测低至10 pg的模板。
实验数据:qPCR扩增曲线

图7:以1 μg不同物种的RNA为模板(红色:人肝癌细胞;蓝色:鸡;黑色:斑马鱼;紫色:水稻种子;黄色:番茄果),用BiomarkerScript Ⅱ 1st Strand cDNA Synthesis Kit进行逆转录,得到cDNA产物。再以100 ng不同物种的 cDNA为模板,用Biomarker 2×SYBR Green Fast qPCR Mix进行qPCR扩增。

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