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环境样品使用 RT-PCR RNA 分析

Overview

资料来源: 实验室的博士伊恩胡椒和博士查尔斯称-亚利桑那大学
演示作者: 布拉德利施密茨

逆转录-聚合酶链反应 (RT-PCR) 涉及常规 PCR 相同的进程 — — 循环温度扩增核酸。然而,虽然常规 PCR 只放大脱氧核糖核酸 (DNA),RT-pcr 技术,使扩增的核糖核酸 (RNA) 形成的互补 DNA (cDNA)。这能使发现内环境要分析的利用方法和技术,为 DNA 设计的基于 RNA 的有机体。

发现环境中的很多病毒利用 RNA 作为它们的遗传物质。几种基于 RNA 病毒病原体,如诺沃克病毒感染,并指示生物,如胡椒轻 (斑驳),病毒并没有量化的文化为基础的检测方法。为了检测这些从土壤、 水、 农业等环境样品中的 RNA 病毒的存在,分子测定技术依靠 RT pcr 技术将 RNA DNA 转化。没有 RT-PCR,微生物学家不能进行分析和研究对人类和环境健康构成威胁的许多基于 RNA 病毒。

RT-pcr 技术也可以作为一种工具用于测量环境中的微生物活动。信使 RNA (mRNA) 是用于蛋白质翻译的单链模板和测量的不同基因水平指示从中微生物被表达在环境中的基因。基因表达分析提供线索于有机体用于什么生物途径在不同环境条件下生存。在某些情况下,可以利用基因表达,以确定的有机体可存活最好的苛刻条件,并有能力为修复被污染的土壤或水。

Principles

PCR 基于扩增的 DNA 模板,这会限制其使用在从生物检测 RNA。然而,RT-pcr 技术提供一种手段如何使用 RNA 产生 cDNA 使用专门的酶,称为逆转录酶 (RT)。这 cDNA 然后被用作后续放大与常规 PCR (图 1) 的起始模板。

可以控制反向转录来放大只所需的产品或核酸内环境样品,根据引物,发现整个社会习惯模板 cDNA 合成。这是重要的是,不理想的具体分析的各种核酸与经常饱和土壤和水的样本。随机引物,可以绑定到任何类型的微生物中发现的 RNA 序列,可用于在 RT-PCR 检测大多数 RNA,所以可以进行试样的存在和在环境中的多个有机体的相对丰度。另一方面,序列特异性引物启动只有一个或几个生物中发现的精确序列的 cDNA 合成。这允许环境样品要测试一个特定的目的,例如确定是否诺沃克病毒感染,从而导致胃肠道疾病的人,是目前在水中。


Figure 1
图 1。RT-PCR 分析环境的 RNA 样品的分步过程。

Procedure

1.样品采集: 土壤样品

  1. 发现通过 GPS、 坐标或看到的样品位置。
  2. 对于随机取样,选择去普查的微生物栖息地范围内的随机点。断面采样收集从点沿一条直线,例如,毗邻的河床。网格样品取自点按固定时间间隔,有系统地和可用于映射未知或变量的区域中的微生物群落。
  3. 在 3-6 英寸 (7.5-15 厘米) 内采样深度提供访问是附近,而不是在根际 (土壤直接受植物的根和他们相关的微生物的狭窄区域) 的最丰富的微生物活动。
  4. 若要收集土壤样本,推和手螺旋扭到地面到预定的深度。
  5. 电梯的螺旋。土壤是在螺旋的空心茎内发现的。
  6. 刮进土壤收集袋底部螺旋的土壤。一定不能触摸或污染土壤。
  7. 袋子上贴上正确的位置、 名称、 日期和时间。
  8. 在实验室里,通过一个 2 毫米筛子来删除任何砾石和岩石土壤。
  9. 分析土壤水分含量的土壤的一部分。有关此步骤的详细信息,请参阅朱庇特科学教育视频对土壤水分。

2.样品采集: 水样本

  1. 发现通过 GPS、 坐标或看到的样品位置。
  2. 收集存储瓶里的水。水的体积收集记录;如果定量测定样品中的微生物,然后可以基于收集的体积确定微生物浓度。
  3. 立即测试实验 (温度、 ph 值、 电导率、 盐度、 氮和磷含量等) 所需的任何参数水使用适当的电子探针。
  4. 入加冰冷却器包含水样品瓶的地方。将冷却器转移到实验室。

3.RNA 提取

  1. 收集和集中微生物从环境样品,请参阅向朱庇特科学教育视频社区核酸提取。
  2. 病毒使用按照制造商的说明商业提取工具包中提取 RNA。
  3. 简单地说,首先将样品混合与裂解缓冲液含有酒精,然后加进自旋列的样品。
  4. 离心机在大约 12,000 x g,丢弃通气列。添加到列的洗涤缓冲液和再次离心。
  5. 核糖核酸酶无水添加列和离心机为 30 s 洗脱 RNA 进入无菌 1.5 毫升低附着力微量离心管。

4.反转录-聚合酶链反应

  1. 从-20 ° C 冰箱中检索以下试剂: dNTP,集中 (,10 x) 反向转录缓冲区,引物 (在此示例中,随机引物)。解冻这些冰上或在室温内清洁的罩,并保持他们一次解冻的冰上。也检索的逆转录酶和核糖核酸酶抑制剂,然后放在冰上。
  2. 计算所需,使"主组合"相结合的全部试剂常数之间每个反应的试剂卷 (样品反应见表 1 )。准备足够掌握组合每个样品为阳性对照 (使用已知的成绩单模板) 和消极的控制 (例如,没有逆转录酶,与只有水作为模板,等等) 的反应。在卷中包含额外的 10%。
  3. 组装的主混合 1.5 毫升低附着力微量离心管中。这最小化试剂分子到管的塑料墙的绑定。
  4. 当试剂解冻时,则将计算的卷添加到微量离心管。轻轻地涡和离心前增加每个管。请确保更改吸液管之间添加每个试剂,防止污染。
  5. 所有试剂后已添加,涡和离心机的主的组合,以确保均匀的混合物。试剂把存储在-20 ° c。
  6. 准备和标记 8 管 PCR 条,指定一个管每个样本或控制的反应。
  7. 分装主掺入每个管等体积。然后,添加反应特定组件,如 RNA 提取物。
  8. 安全地到 PCR 地带,带盖,离心机在 minicentrifuge 带管接头,以确保所有液体都收集底部的每个管 (图 2)。
  9. 在热循环仪上安全地地方 PCR 地带。按下,确保管。
  10. 设置热循环仪以运行该程序适合正在使用 RT (样本协议见表 2 )。该程序完成后,管将包含然后可以遭受 PCR 扩增的基因产品。有关详细信息,请参阅在定量 pcr 的朱庇特科学教育视频。直到使用存储 cDNA 在-20 ° C。

Figure 2
图 2。上限的 8 管板条内含主混合和提取物。

试剂 每个 1 反应 (μ L) 卷
10 x RT 缓冲区 2.0
25 x dNTPs 0.8
10 x 随机引物 2.0
Multiscribe 1.0
核糖核酸酶抑制剂 1.0
分子级 H2O 3.2
总容积 10

表 1。RT 主混合成分。

第 1 步 第 2 步 第 3 步 第 4 步
25 ° C,10 分钟 37 ° C,120 分钟 85 ° C,5 分钟 4 ° C ∞

表 2。RT 反应热循环仪程序。

Results

逆转录-聚合酶链反应完成后,PCR 产物的一些可以被分离并可视化在琼脂糖凝胶 (图 3)。在此示例中,基因特异性引物进行检测的一种 RNA 病毒存在。从两个样品和阳性对照反应,但不是能从阴性对照,表明存在这种病毒在两个水样本,得到预期大小的乐队。

Figure 3
图 3。RT-PCR 产物电泳。M: DNA 大小标记;P: 阳性对照;诺拉: 阴性对照。利用 RNA 从四个水样本的反应被运行在 1、 2、 3 和 5 的车道。

Application and Summary

RT-pcr 技术是从 RNA 模板创建 cDNA 的必要条件。这使基于 RNA 的微生物是针对 DNA 的分析利用分子检测方法。一旦为原料合成 cDNA,pcr 可以确定基于 RNA 的微生物在环境样品中的存在与否。这进一步使下游的分析,以确定微生物生态学、 健康风险和环境风险。

RT-pcr 技术也可以用于测定 mRNA 作为观察哪些基因在环境中被表达的手段。本文提供有关哪些蛋白质和途径微生物生存靠特别是环境条件的信息。基因表达分析可以找出那击穿的环境污染物,如碳氢化合物或氯化的溶剂,微生物通路,这些通路的微生物可以用于生物修复。

风险评估纳入 RT-PCR 分析人类和环境健康风险。结合定量 pcr 法 RT 允许 RNA 病毒要枚举内样品,这样人类和环境暴露可以计算为定量微生物风险评估 (QMRA)。

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Overview

1:41

Principles of RT-PCR

4:44

Collecting Soil and Water Samples

6:15

RNA Extraction

7:27

Reverse Transcription- Polymerase Chain Reaction

9:49

Applications

11:37

Summary

此集合中的视频:

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