二、DNA检测

二、DNA检测

DNA扩增结束后,通过检测来进行分析、判断。DNA带负电荷,在电场中向正极移动,由于DNA分子大小和所带电荷量有所不同,在凝胶的作用下,分离成大小不同的DNA片段。根据PCR扩增反应中引物或底物是否带标记或修饰,显现DNA谱带主要分为三大类:聚丙烯酰胺凝胶电泳银染检测法、毛细管电泳荧光检测以及放射性同位素标记检测法。

聚丙烯酰胺凝胶电泳银染检测具有简便、快速、灵敏和成本低等优点,但只适合于单个位点或几个片段长度不重叠位点的复合扩散体系。片段长度较长的小卫星VNTR位点常用小型聚丙烯酰胺凝胶垂直电泳银染检测,凝胶浓度为5%T、3%C,片段长度较小的微卫星STR位点常用长距离变性聚丙烯酰胺凝胶电泳银染检测。两者原理大同小异。下面就小卫星VNTR位点银染检测介绍如下:

利用5%T、3%C、0.75mm厚的小型聚丙烯酰胺凝胶垂直电泳,银染显色的方法检测扩增产物。这比传统采用的琼脂糖凝胶电泳,EB染色,紫外光下观察结果的方法具有操作简便、灵敏、快速、准确可靠的特点,已逐渐得到广泛的应用。

(一)聚丙烯酰胺凝胶的制备

准备好合适的玻璃板、间隔片、梳子。玻璃板要清洗干净以防灌胶时气泡的产生,从边缘拿取以免弄脏玻璃板的工作区。按电泳槽说明书安装好灌胶架,必须注意玻璃板的底角是否平整,这是最容易发生渗漏的地方。

配制5%T、3%C的聚丙烯酰胺凝胶5ml加入各试剂的量:30%丙烯酰胺溶液810μl,2%双叉丙烯酰胺溶液375μl,10 X TBE缓冲液500μl,蒸馏水3285μl。混匀后加入TEMED3.5μl,10%过硫酸铵溶液35μl,充分混匀。用加样器小心吸取上述溶液加入两玻璃板间的空隙处,至距顶部0.3cm左右为止。注意不要产生气泡。立即插入梳子,勿使梳齿下留有气泡,梳齿顶端与小玻璃板上边缘平齐即可。室温聚合1小时,凝胶聚合后在梳子下方可以看见折射率不同的纹线。

(二)电泳

聚丙烯酰胺凝胶聚合后,小心插出梳子,立即用水冲洗加样孔,否则残留的少量丙烯酰胺溶液会聚合产生不规则的表面,引起DNA条带变形。将凝胶夹在电泳槽里,上下槽灌满1 X TBE缓冲液,200V电压下预电泳10min。

取扩增产物1~5μl与适量的5X双染料加样缓冲液混匀后上样,同时以φX174/HaeⅢ酶解物作分子量标准。使用加样缓冲液的目的有三:增大样品密度,以确保DNA均匀进入样品孔内;样品呈现颜色,使加样操作更为便利;含有在电场中能以已知速率向阳极泳动的染料。在5%聚丙烯酰胺凝胶电泳中,溴酚蓝相当于65bpDNA片段的迁移率,二甲苯腈蓝相当于260bpDNA片段的迁移率。加样完毕后,在1 XTBE缓冲液200V电压下电泳20~60min(不同位点的扩增片段电泳时间不同,可根据染料指示位置判断大致的电泳时间)。

(三)凝胶的银染显色

电泳结束后,倒去槽内的缓冲液,卸下玻璃板,小心把凝胶剥至直径12cm左右的培养皿中,开始银染。

银染的过程如下:用银染固定液室温浸泡15min后,小心倒去固定液,去离子水洗两次;用染色液室温浸泡30min,开始时要不断摇动至凝胶沉入溶液中;小心倒去染色液,去离子水洗两次,再用显色液浸泡5min~10min,其间不断摇动,直至看到清晰的谱带;最后用10%乙酸溶液停显。

银染后的凝胶经照相或凝胶干燥器干燥保存。

(四)荧光标记DNA片段检测

DNA自动测序仪的激光荧光分析将DNA片段电泳分离与荧光扫描结合在一起,在电泳过程中即时记录DNA片段的荧光强度与迁移时间。这种分析系统自动化程度高。

荧光标记自动分析STR基因座是利用荧光标记的引物在PCR扩增时,使PCR产物的一条链带上荧光标记。这种带有荧光分子的DNA片段在凝胶中从阴极向阳极迁移,按片段长度大小排列,当迁移到阳极端的激光扫描仪的扫描窗口,荧光染料受到激发,发出一定波长的荧光,按荧光强度记录下来,每一个带荧光染料的DNA片段电泳轨迹按各自通过激光扫描窗口的实际时间(real time)被记录下来,以荧光吸收峰来表示每一个片段。峰值越高,表示该片段量越多;峰出现的时间与片段大小有直接关系,片段越小,峰越早出现。计算机保存所有片段通过激光扫描窗口的实际时间及其荧光特征,然后,根据同一泳道内标准分子量(简称为内标)的迁移率得到每一泳道迁移率的标准曲线,计算出待测样品的分子量大小,其精确度为0.5bp。电泳结束后用GeneScan软件分析,再用Genotyper软件对样品片段大小与同一凝胶或一批加样的等位基因分型标准物比对,进行基因分型,结果以数据化形式保存,便于数据库建设。其代表仪器为美国ABI公司的310、3100遗传分析仪。

聚丙烯酰胺银染检测法实验设备简单,成本较低,但检验结果不易数据化;毛细管电泳荧光检测法实验设备要求高,费用昂贵,但自动化程度高,检验结果更加准确灵敏,而且易于数据化,是进行DNA数据库建设的首选方法。