miRNA常用实验方法
一、 miRNA的检测方法
miRNA的 realtime-PCR 检测方法
1、 realtime-PCR 引物设计
miRNA realtime-PCR 引物设计方法:
1)stem-loop RT引物设计:基于通用的茎环结构,只需要按照不同的 miRNA序列修改最末
端 6 个碱基即可。 通用茎环结构序列为: GTCGTATCCAGTGCAGGGTCCGAGGTATTCGCACTGGATACGAC
例如设计 miR-1(UGGAAUGUAAAGAAGUAUGUAU)的 RT引物,只需在通用茎环序列后架上 miRNA3’
末端的 6 个碱基的反向互补序列,即
GTCGTATCCAGTGCAGGGTCCGAGGTATTCGCACTGGATACGACATACAT
2) realtime 上游引物设计: miRNA序列除去 3’端 6 个碱基的剩余部分作为上游引物,如
miR-1 的上游引物为 ( 注意把 U 改为 T) :TGGAATGTAAAGAAGT.检查引物的 Tm 值(一般参考
DNAMAN),如果 Tm值较低,则在 5’端加 GC使 Tm值接近 60 度。因此 miR-1 的上游引物可
设计为: GCGCTGGAATGTAAAGAAGT, 61.4 度。
3)下游引物是通用的,序列为 GTGCAGGGTCCGAGGT。
4)引物设计好后,需要通过预试验检测引物的特异性。一般需要做溶解曲线来检测引物的
特异性;同时最好将 PCR产物进行电泳检测产物是否单一(因产物长度很小,需要 3%以上
的琼脂糖胶) 。
2、 miRNA反转录
miRNA的反转录与一般基因的反转录过程基本相同。因为其产物很短,用最普通的逆转录酶
即可。我们一般使用的是 TIANGEN的 MLV,逆转录体系为:
RNA 500ng~2ug
5xbuffer 2ul
dNTP 0.25ul
DDT 0.25ul
RRI 0.25ul
MLV 0.25ul
RT primer 0.5ul
H2O(RNase free) 补至 10ul
程序为(PCR仪中通常命名为 CTFRT)16 度,30min;42 度,60min;85 度,5min;4 度,hold 。
!!做 miRNA的反转录时,注意不要忘记内参的 RT,即一个样品至少要做目的 miRNA和内参
两管反转录反应。
3、 realtime-PCR 实验
miRNA逆转录完成后得到的 cDNA即可进行下一步 PCR。在确认引物的特异性后, 我们可以进
行正式实验。 一般每个样品至少需要 3 个平行孔。 Realtime PCR体系为(ABI 定量 PCR仪 需
要加 ROX dye II , Biorad 定量 PCR仪不需要加 ROX):
2X SYBR 10 ul
ROX II 0.4ul (Biorad 不加)
Primer 1ul
Template 1ul
H2O 7.6ul (Biorad 8ul )
需要注意的几点: 1)在配制 PCR体系时,请一定配制总体系,逐步分装。每步分装前充分
混匀。这一点是 PCR平行性的保证。 2)配制体系尽量在冰上进行。 3)请选用比较准确的枪
进行体系配制,并注意体系的冗余。一般来说,配制一整个 96 孔板的 PCR体系,我会配制
100 个反应的总量,保证分装到最后稍有剩余。
PCR 程序: 95 度, 1min;95 度, 5s;60 度, 34s(此步在读取荧光值) 。40 到 45 个循环。
4、 realtime PCR 结果分析
realtime PCR反应结束后返回 Ct 值,可以利用定量 PCR仪软件自带的程序进行分析,也可
以利用 EXCEL表格进行相对定量计算。具体的计算方法:将三个平行孔的数值拷入到 EXCEL
表格的相应位置,即可自动计算出相对值。注意,第一组样品的值将被默认为归一为 1。其
他的样品与之相比得出相对值。 EXCEL表格
公式
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见附件。
二、 miRNA靶基因的预测
miRNA靶基因预测软件简介
1、 TargetScan :http://www.targetscan.org/
首先选择预测的物种,如果要预测小鼠的 miRNA 和靶基因,则点击右上角的“ Go to
TargetScanMouse ”。第二个选项可输入基因名 (有时不识别别名) ,点击 submit 即可,此操
作可预测可能靶向该靶基因的 miRNA;或者输入 miRNA的名字, 点击 submit ,此操作可以预
测该 miRNA的靶基因。
2、 Pictar :http://pictar.bio.nyu.edu/
输入网址后进入 pictar 主页,下面有几个可选用的数据库, 一般选用最后两个数据库即可。
点击进入预测界面。选择物种,选择要预测的 miRNA(注意:如果你感兴趣的 miRNA在下拉
菜单中未列出,则不可预测,可考虑换用其他软件 ) 并点击 search for targets of a miRNA
或输入 gene ID (注意:与 targetscan 不同, pictar 一般不识别基因名,最好输入 gene
号: NM_***** )点击 search for all miRNAs predicted to target a gene. 进行预测。
3、 Mirbase :
http://www.ebi.ac.uk/enright-srv/microcosm/cgi-bin/targets/v5/search.pl
分别输入 miRNA名或基因名即可进行预测。其他选项不用更改。
预测结果的处理和分析
我们通常会将三种不同软件的分析结果做比较, 选取两种以上软件预测的交集部分作为我们
候选的靶基因。如果这样的结果仍然过多,可以选取三种软件预测的交集进行下一步筛选。
如果三种软件预测的结果没有交集部分,可以取并集,然后从中按功能提示进行挑选。
三、 miRNA的过表达和敲低
1、 过表达
过表达 miRNA一般可采用两种方法: a 构建过表达载体; b 人工合成成熟 miRNA。
a 构建过表达载体
1)获取 miRNA基因的序列及旁侧序列 进入 Ensembl( http://www.ensembl.org/index.html )
主页。
输入 miRNA 名,点击进入。在 export data 页面上选择输入 5’flanking sequence 和
3’flanking sequence 分别为 200bp( 见下图 ) ,然后点击 next 即可得到包括前体和左右侧
翼 200bp 的序列。
2)基于这段序列, 我们可以设计该 miRNA的表达序列。 引物设计原则: 扩增产物包括前体,
并左右各有至少 70bp 的侧翼序列,长度一般在 200bp-500bp 。其他同一般引物设计。载体
可以选用任意使用 RNA polII 识别的启动子的载体, 包括 T7,CMV等。常用的是 pcDNA3.1,
不要带标签的。 注意:如果 miRNA位于 cluster 中,则扩增长度要控制,避免同时包括两个
或两个以上的 miRNA。完成表达载体的克隆并测序确认后,转入到细胞中进行表达检测。如
果目的 miRNA的表达明确,则载体构建完成。
b 合成成熟的 miRNA序列 查出 miRNA的准确序列, 请公司合成成熟的序列。 常用的公司有:
上海吉凯; invitrogen 等。
2、 敲低
目前做内源性 miRNA的敲低一般使用人工合成的 miRNA的反义链,即成熟 miRNA的序列的反
义 互 补 序 列 。 如 mir-x 序 列 为 UCACACAACCCACCACCAUUG, 则 其 inhibitor 序 列 为
CAAUGGUGGUGGGUUGUGUGA. 将该序列送交公司合成即可。
报告
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基因实验方法
一、 miRNA靶基因筛选
荧光素酶报告基因实验
1、荧光素酶报告基因质粒的构建
载体质粒为经过改造的 pcDNA3.1,其图谱见下图。 可用的酶切位点为 NotI ,XhoI 及 XbaI.
推荐优先使用 XhoI 和 XbaI 两个酶切位点。如过不能用,可用 NotI.
靶基因 3’UTR的获得。3’UTR序列是指从 Mrnaz 终止密码子后的第一个碱基开始到 mRNA
最后一个碱基(通常是 polyA 结尾)。模板可采用相应物种的 cDNA或基因组。在选择模
板时要注意:一般来讲, cDNA适于所有的 3’UTR扩增,但有时 3’端 AT过多导致引物
设计困难时,可以考虑用基因组做模板。但是基因组做模板的前提是靶基因 3’UTR 由
一个外显子组成。相关信息可以从 ensembl 中查阅外显子信息可以知道。一般尽可能全
面的扩增 3’UTR,但如果 3’UTR过长或引物设计困难,可以选取包括 miRNA结合位点
的一段 3’UTR。引物设计的原则同一般引物设计。
2、荧光素酶实验
构建好荧光素酶报告基因实验后, 准备开始做报告基因实验前, 你还需要准备以下材料: 1)
TK 质粒,作为共转染的内参。 2)miRNA的过表达质粒或合成的 miRNA。质粒的浓度尽量在
500ng/ul 以上,合成的 miRNA稀释到 20uM。3)状态良好的细胞。
1) 分细胞。我们常用 24 孔板进行报告基因实验。分细胞时保证细胞铺板均匀(摇匀细胞
的方法见细胞培养的方法) ,每孔细胞数目相当。以 293ET 细胞为例,我们转染的密度
一般在 60-80%作用, 如果用威格拉斯转染试剂, 细胞密度可以稍高些, 因为转染后细胞
3’UTR of Targets
XhoI XbaI
死亡较多。
2) 转染。转染时必须配总体系再依次分成小体系。这一步决定着每个孔的平行性和实验的
可重复性。转染核酸用量为每孔: luc- 3’UTR 200ng; TK 50ng ;miRNA-pcDNA3.1 1ug
或合成的 miRNA 2.5ul (终浓度 100nM)。Vig 每孔用量为 1ul , lip2000 为 2ul 。转染后
4-6h 换液。如果用 vig 转染必须及时换液, 否则细胞会尸横遍野。 注意设立合理的对照,
通常用 pcDNA3.1(或 miRNA NC)代替 miRNA-pcDNA3.1(miRNA)做 miRNA的对照。
3) 收细胞。转染 24-48h 可以收取细胞。用生理盐水或 PBS清洗细胞两次,因 293 细胞极
易脱落,建议操作温柔,如果对自己的操作没有自信,可以增大生理盐水量只洗一次。
之后吸干生理盐水。每孔加入 80ul 1Xpassive buffer (裂解液的量可视细胞数目稍作
调整),室温摇 20min,如果细胞裂解充分会看到白色粘稠状细胞碎片。如果不马上测,
可连同 24 孔板冻于 -80 度,
测时再取出解冻。 -20 度可
保存一周。 4 度可保存一天。
4) 测定荧光素酶活性。 使用中
心实验室 108 室 turner 仪
器进行双荧光素酶的测量。
具体仪器操作方法可学习
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或请教师兄师姐。
我 们 使 用 的 试 剂 盒 为
promega 的双荧光素酶报告
系统:bufferII 为萤火虫荧
光素酶的底物, 测量数值为
我们的报告基因的活性;
S&G buffer 作用是淬灭萤
火虫荧光素酶的活性并提
供海肾荧光素酶反应的缓
冲环境, 测定的数值为内参
的活性。测定时,取细胞裂解液 8ul 到 96 孔板中(专用的 96 孔板)上机测量。每种底
物每孔加 30ul 。
3、结果分析
测定荧光素酶后会返回三个值: 萤火虫荧光素酶活性、 海肾荧光素酶活性及两者的比值。
比值将作为最后的分析数据,反映了该孔报告基因的相对活性。通常将对照归一为 1,
实验组与其相比取相对值。此相对值用于最后作图和统计分析。归一方法和作图请自学
EXCEL或请教其他同学。
GFP报告基因实验
1、 GFP 报告基因质粒构建:与荧光素酶报告基因质粒构建方法同。仅仅是用 GFP 取代
luciferase 。
2、 实验方法及结果分析
1) 转染。一般使用 12 孔板进行实验,每孔转染量: GFP-3’UTR, 200ng-500ng ;miRNA,
1ug 质粒或 100nM 合成的 miRNA。
2) 转染 48h 后,用荧光显微镜照相, 观察绿色荧光的强度; 收取细胞, 用 GFP抗体检测 GFP
表达水平。建议做三个平行孔,结果需要进行统计学分析以判断差异是否显著。
二、 转录因子调控分析
1、 启动子的预测、确认
启动子是指 RNA聚合酶识别并结合的 DNA序列, 并包括促进这一过程的调节蛋白的结合
位点。启动子位于转录起始位点附近,而真核基因的转录起始位点通常需要实验进行确
定。5’RACE是确定基因转录起始位点的经典方法。在不知道转录起始位点时,我们也
可 以 对 启 动 子 进 行 预 测 。 预 测 基 因 启 动 子 的 软 件 有 : NCBI promoter scan
( http://www-bimas.cit.nih.gov/molbio/proscan/ ) 等。
2、 转录因子的预测
通常我们比较关心哪些转录因子可以调控我们感兴趣的基因, 这就涉及到该基因的转录
因子的预测和鉴定。转录因子的预测软件有:
SignalScan http://www-bimas.cit.nih.gov/molbio/signal/
TF search http://www.cbrc.jp/research/db/TFSEARCH.html 等。
将待预测的上游调控序列输入进行分析,即可知道该序列中含有哪些转录因子的结合位
点。(说明:这两个软件提供的预测结果不够全,有一些转录因子没有被包括其中。 )
3、 报告基因质粒的构建
我们经常使用的质粒载体为 PGL-Basic ,质粒图谱见下图。我们要将待分析的启动子序
列插入到 luciferase 基因上游。推荐使用 kpnI ,XhoI ,BglII 和 HindIII 这几个酶切
位点,但不建议用 XhoI 和 BglII 双酶切,因为这两个酶切位点有重合。该载体测序用
RVP3(正向 ) 和 GLP2(反向 ) 。
4、 实验方法及结果分析
常见的启动子(转录因子)活性分析实验:
1) 连续截短确定核心启动子。克隆基因的上游调控序列,做连续的截短,如构建
-2000~-1500 ,-1500~-1000 ,-1000~-500 ,-500~0 ,0~500 一系列克隆, 转入细胞,
观察荧光素酶活性, 以此判断哪一段序列对于该基因的转录活性起关键作用。 例如:
-2000~-1500 和 -1500~-1000 有很高的活性,而 -1000~-500 活性很弱,则可判断核
心启动子区在 -1500~-1000 。
2) 特定转录因子对转录活性的分析。我们构建包含该转录因子的启动子序列(上游调
控序列)的报告基因质粒,与转录因子的过表达载体(或 RNAi)共转染细胞,观察
转染前后报告基因活性的变化。如果转染后报告基因活性发生明显改变,则可判断
该转录因子可能调控目的基因的转录。