建立了HPLC分析聚合酶链反应(PCR)产物的方法,探讨了梯度、流速、柱温等条件对相对分子质量参照物λ-DNA-HindⅢ分离的影响,NaCl以40~50mmol/min的梯度变化,流速为1mL/min时分离效果最佳。该法精密度和回收率高、线性良好,可用于PCR扩增条件优化时的相对定量分析。
关键词 高效液相色谱,聚合酶链反应
聚合酶链反应(PCR)是一种特异性DNA序列的体外酶促合成技术,应用TaqDNA聚合酶,在1~2h内,即可使DNA的扩增达到数百万倍,目前已广泛用于基因分析、突变体构建和DNA测序等领域。PCR反应后,必须对扩增产物进行检测,目前常用的琼脂糖电泳或聚丙烯酰胺凝胶电泳分析速度慢、自动化程度低、定量结果误差较大,而高效液相色谱具有分离效率高、分析速度快、定量准确等优点。虽然近年来迅速发展的毛细管凝胶电泳对DNA具有更高的分辨率,已有大量用于PCR产物分析的报道,但HPLC在定量的准确性等方面仍具有优势。我们建立了HPLC分析PCR产物的方法,探讨了梯度、流速、柱温等各种条件对分离的影响,方法简便、快速,可用于PCR产物的相对定量分析。
1实验部分
1.1仪器、材料和主要试剂
HP1050高效液相色谱仪,BiotechsHS-97型基因扩增仪;雄性wistar大鼠(军事医学科学院动物中心);DNA聚合酶(华美公司提供的Promaga产品);λ-DNA-HindⅢ相对分子质量参照物(华美公司);三羟甲氧基胺基甲烷(Tris)、氯化钠等国产分析纯试剂。
1.2β-actin的PCR
本实验以大鼠中性粒细胞为样本,按常规方法提取总RNA,逆转录为cDNA,然后进行PCR。4°C预变性3min后,按94°C35s、72°C60s、55°C50s进行32个循环,55°C延伸5~10min。取10μL反应产物,稀释5倍,10μL注入HPLC系统。
1.3HPLC分析条件
色谱柱:TSKgelDEAE-NPR柱(35mm×4.6mmi.d.);
流动相:A.20mmol/LTris-HCl缓冲液,pH9.0,含0.25mol/LNaCl;B.20mmol/LTris-HCl缓冲液,pH9.0,含1.0mol/LNaCl;
线性梯度:20%B,10min,100%B,流速1.0mL/min;
检测波长:260nm。
2结果与讨论
2.1λ-DNA-HindⅢ相对分子质量参照物的HPLC分析
λ-DNA-HindⅢ是λ_DNA被HindⅢ彻底水解并经加热灭活的产物,在PCR产物分析中用作相对分子质量参照物,含有以下片段:125bp、564bp、2027bp、2034bp、4361bp、6557bp、9461bp和23130bp。我们首先对其进行了分离(图1),并探讨了各种条件对分离的影响。
2.1.1氯化钠梯度对分辨率的影响用NaCl0.4mol/L至1mol/L线性梯度,流速1.0mL/min,对λ-DNA-HindⅢ进行分离,改变梯度时间,使NaCl浓度的变化速度自15mmol/min到120mmol/min,考察相邻峰分辨率的变化,结果显示(图2),9000bp以上大片段的分辨率随梯度时间(tG)的增加而增加,而较低片段的分辨率在NaCl50mmol/min变化速度以下,几乎不受tG的影响,在此速度以上,随tG的缩短而降低,对于λ-DNA-HindⅢ的分析,NaCl以40~50mmol/min的梯度变化时,分离效果最佳。
2.1.2最佳流速的选择NaCl浓度以50mmol/min的变化速度从0.4mol/L到1.0mol/L进行梯度洗脱,改变流速对λ-DNA-HindⅢ进行分离,考察流速对分辨率的影响,结果表明,最佳流速为1mL/min。
2.1.3柱温对分离的影响从25°C到60°C逐渐增加柱温,观察温度对分离的影响。在25°C到45°C之间,温度的改变对分离的影响较小,45°C以上,随温度增加,分辨率明显降低。因此我们选择在室温条件下进行分离。
2.2PCR产物的定量分析
β-actin是横纹肌纤维和细胞细丝的蛋白质组分,常作为RT-PCR(逆转录PCR)扩增的内参照,以控制RNA提取、逆转录和PCR扩增各步骤的分析质量。用我们选定的条件对β-actinPCR产物的分离见图3。
2.2.1精密度和回收率取β-actin扩增产物,稀释5倍,每次进样10μL,测定分析的日内精密度和日间精密度(n=5),日内相对标准偏差为1.06%,日间相对标准偏差为6.11%。取β-actin扩增产物10μL进样,计算出总峰面积。取下柱子,以一根空心管连接,重复进样,计算峰面积,用两个峰面积之差,算出回收率为93.2%。
2.2.2线性关系PCR产物用流动相稀释5倍,分别进样2、5、10、15、20μL,计算进样量与峰面积的线性关系,结果显示线性良好,Y=8.85X-0.639,r=0.9997。
2.2.3PCR扩增条件的优化PCR技术的敏感性较高,很容易受各种因素的影响,要得到准确的反应结果,必须根据不同的模板,摸索最适的引物、Mg离子浓度、dNTP浓度和循环数等条件。本法具有快速、简便的特点,特别适用于寻找最佳的扩增条件。我们用所建立的方法对22到40个循环的β-actinPCR产物进行了分析,确定32为最佳循环数。