分離純凈、完整的RNA對于分子克隆的實驗是很重要的,而且是進行基因表達分析的基礎。在總RNA中,75-85%為rRNA(主要是28S-26S/23S和18S/16S rRNA),其余的由分子量大小和核甘酸序列各不相同的mRNA和小分子RNA如tRNA、snRNA及snoRNA等組成。mRNA一般只占總RNA的1%左右,而且由于RNA酶(核糖核酸酶,RNase)廣泛存在、活性穩定,其反應也不需要輔助因子,因而在RNA的制備過程中只要存在少量的RNA酶就難以獲得完整的RNA;而所制備的RNA的純度和完整性又直接影響著RNA分析的結果,長度大于4kb的轉錄本本身存在的幾率更小,其對于痕量RNase的降解也比小轉錄本更敏感,所以RNA的制備與分析操作難度,克隆長片段的基因更加是一門藝術。總之在所有RNA實驗中,歸根結底就是防止RNA酶的污染,分離到全長的RNA。
在實驗中,一方面要zui大限度地抑制內源性的RNA酶。因為各種組織和細胞中則含有大量內源性的RNA酶,所以所有分離提取RNA的方案都是在能導致RNA酶變性或失活的化學環境中使RNA釋放出來。另一方面要嚴格控制外源性RNA酶的污染。RNA酶可耐受多種處理而不被滅活,如煮沸、高壓滅菌等。外源性的RNA酶存在于操作人員的手汗、唾液等,也可存在于灰塵中。在其它分子生物學實驗中使用的RNA酶也會造成污染。這些外源性的RNA酶可污染器械、玻璃制品、塑料制品、電泳槽、研究人員的手及各種試劑。而為避免RNA酶的污染,實驗中所用到的全部溶液、玻璃器皿、塑料制品等都需特別處理。
近年來,常用的RNA酶抑制劑主要有:(1)異硫氰酸胍。異硫氰酸胍是目前被認為zui有效的RNA酶抑制劑,它在裂解組織的同時也使RNA酶失活。它既可破壞細胞結構使核酸從核蛋白中解離出來,又對RNA酶有強烈的變性作用。(2)焦碳酸二乙酯(DEPC)。是一種強烈但不*的RNA酶抑制劑。DEPC通過和RNA酶的活性基團的咪唑環反應而抑制酶活性,使用濃度為0.05-0.1‰。(3)釩氧核糖核苷復合物。由氧化釩離子和核苷形成的復合物,它和RNA酶結合形成過渡態類物質,因而能地抑制RNA酶的活性。其使用濃度為10 mmol/L。(4)RNA酶的蛋白質抑制劑(RNasin)。是一種從大鼠肝或人胎盤中分離出來的酸性糖蛋白。RNasin是RNA酶的一種非競爭性抑制劑,可以和多種RNA酶緊密結合形成復合物從而使其失活。(5)其它:SDS、尿素、硅藻土等對RNA酶也有一定抑制作用。本實驗采用DEPC對實驗中所用到的溶液、玻璃器皿和塑料制品等進行處理。
總RNA制備的方法很多,如1)異硫氰酸胍-法,許多公司有現成的總rna提取試劑盒(如Trizol試劑盒,其實質也是異硫氰酸胍-法),從而可快速有效地提取到高質量的總RNA。2)超離心方法,可以獲得豐富且質量高的RNA。缺點是實驗時間比較長,要求離心過夜。3)其它一些試劑盒,主要是利用某些特定的介質吸附RNA,驅除其它雜質以后,將純凈的RNA洗脫下來,這樣就可以在短時間內獲得純凈的RNA。但是價格比較昂貴。
目前,zui常用的RNA純化方法是使用異硫氰酸胍/酸性酚的一步法。異硫氰酸胍-法的基本過程是:先將樣品(以動物的腺體或組織為例)放進勻漿器中加入異硫氰酸胍變性液進行勻漿裂解,再用酸性(水飽和酚)、抽提除去DNA和變性的蛋白質,zui后用異丙醇沉淀出RNA。Trizol試劑法進一步提高了RNA的提取能力,可以從多種組織和細胞中提取高質量的非降解RNA。該法甚至可以從zui少100個細胞或1mg組織中提取RNA。本實驗就簡單介紹Gibcol公司的產品Trizol Reagent(Total RNA Isolation Reagent)的使用方法。不同公司的RNA提取試劑盒具體的使用方法略有不同,可參照產品使用說明書。
此外,不同組織中提取的RNA,其中殘留痕量RNase污染的幾率也不同,為了防止痕量RNase的污染,從富含RNase的樣品(如胰臟)中分離到的RNA需要貯存在甲醛中以保存高質量的RNA,對于貯存更是如此。從大鼠肝臟中提取的RNA,在水中貯存一個星期就基本降解了,而從大鼠脾臟中提取的RNA,在水中保存3年仍保持穩定。為了增加貯存RNA樣品的穩定性,可以將RNA溶解在去離子的甲酰胺中,存于-70℃(用于保存RNA的甲酰胺一定不能含有降解RNA的雜物)。來源于胰臟的RNA至少可以在甲酰胺中保存一年。當準備使用RNA時,可以使用下列方法沉淀RNA:加入NaCl至0.2M及4倍體積的乙醇,室溫放置3-5分鐘,10,000×g離心5分鐘。