4.1.4 核酸的鉴定与保存
核酸鉴定主要是指对其纯度、浓度及完整性的鉴定。核酸的纯度、浓度的鉴定常采用分光光度法,完整性的鉴定常采用琼脂糖凝胶电泳法。
1.核酸的浓度鉴定
(1)紫外分光光度法:紫外分光光度法是基于核酸分子成分中的碱基具有一定的紫外线吸收特性,即其最大吸收波长为260 nm,该性质是测定溶液中核酸浓度的理论基础。在波长为260 nm的紫外线下,1.0的OD值大约相当于50.0μg/mL的双链DNA、37.0μg/mL的单链DNA、40μg/mL的单链RNA。若DNA样品中含有盐,则会使OD260的读数偏高。该方法只用于测定浓度大于0.25μg/mL的核酸溶液。

图4-2 磁珠分离法原理和过程
(2)荧光光度法:荧光光度法的测定原理是荧光染料溴化乙锭嵌入碱基平面后,使无荧光的核酸在紫外线激发下发出橙红色的荧光,且荧光强度积分与核酸含量成正比。该方法灵敏度可达1.0~5.0 ng,适合低浓度核酸溶液的定量分析。另外,SYBR Gold作为一种新的超灵敏荧光染料,可以从琼脂糖凝胶中检出低于20.0 pg的双链DNA。
2.核酸的纯度鉴定
(1)紫外分光光度法:主要基于OD260与OD280的比值来判定核酸的纯度。在TE缓冲液中,纯DNA的OD260/OD280值约为1.8,纯RNA的OD260/OD280值约为2.0。比值升高与降低均表示不纯。其中蛋白质与残留的酚均会使比值下降。可通过测定蛋白质OD280与酚OD270的吸收峰来鉴别主要是蛋白质还是酚污染的。RNA的污染可致DNA OD260/OD280>1.8,故比值为1.8的DNA溶液不一定为纯的DNA溶液,可能兼有蛋白质、酚与RNA的污染,需结合其他方法加以确认。OD260/OD280的值是衡量蛋白质污染程度的一个良好指标,2.0是高质量RNA的标志。但要注意,由于受RNA二级结构不同的影响,其读数可能有一些波动,一般在1.8~2.1范围内都是可以接受的。另外,鉴定RNA纯度所用溶液的pH值会影响OD260/OD280的读数。如RNA在水溶液中的OD260/OD280值就比其在Tris缓冲液(pH=7.5)中的读数低0.2~0.3。
(2)荧光光度法:用溴化乙锭等荧光染料示踪的电泳结果可用于判定核酸的纯度。在DNA纯度鉴定中,依据DNA分子较RNA分子大许多而电泳迁移率低,可判断是否有RNA的残留;而RNA中以rRNA最多,tRNA分子次之,mRNA最少。故总RNA电泳后,原核生物呈现明显可见的23S、16S的rRNA条带及由5S的rRNA与tRNA组成的相对有些扩散的快迁移条带;真核生物呈现28S、18S的rRNA及由5.8S的rRNA和tRNA构成的条带(图4-3)。mRNA因量少且分子大小不一,一般是看不见的。通过分析核酸凝胶电泳结果,可以鉴定DNA制品中有无RNA的残留,也可鉴定在RNA制品中有无DNA的污染。
3.完整性鉴定
琼脂糖凝胶电泳是用于判定核酸完整性的常见方法。基因组DNA的相对分子质量很大,泳动慢,如果有降解的小分子DNA片段存在,将在电泳图上以弥散状表现出来。而完整的无降解或降解很少的总RNA电泳图,除具特征性的三条带外,三条带的荧光强度积分应为一特定的比值,即28S(或23S)RNA的荧光强度约为18S(或16S)RNA的2倍(图4-3),否则RNA可能有降解。必要时,可通过一些特殊的实验(如小规模的第一链cDNA合成反应、对已知大小的mRNA进行Northern印迹杂交)来分析RNA的完整性。如果在加样孔附近有着色条带,则表明可能有DNA的污染。

图4-3 RNA电泳图
4.核酸的保存
核酸的结构与性质相对稳定,一次性制备的核酸样品往往可以满足多次实验的需要,因此有必要探讨核酸的储存环境与条件。与分离纯化一样,DNA与RNA的保存条件也因性质不同而相异。
(1)DNA的保存:DNA溶于TE缓冲液(pH=8.0)中,在—70℃可以储存数年。其中TE的pH值为8.0,可以减少DNA的脱氨反应,而pH值低于7.0时DNA容易变性;EDTA作为二价金属离子的螯合剂,通过螯合Mg2+、Ca2+等金属离子以抑制DNA酶的活性;低温条件则有利于减少DNA分子的各种反应;在DNA样品中加入少量氯仿,可以有效避免细菌与核酸的污染。
(2)RNA的保存:RNA可溶于0.3 mol/L的乙酸钠溶液或双蒸水中,—80~—70℃保存。可以用焦碳酸二乙酯水溶解RNA或者在RNA溶液中加入RNA酶阻抑蛋白(RNasin)或氧钒核糖核苷复合物(vanadyl-ribonucleoside complex,VRC)等RNA酶抑制剂延长保存时间。另外,RNA沉淀溶于70%的乙醇溶液或去离子的甲酰胺溶液中,可于—20℃长期保存。这些RNA酶抑制剂或有机溶剂的加入,只是暂时保存的需要,如果它们对后续的实验研究有影响,则必须予以去除。
由于反复冻融产生的机械剪切力对DNA与RNA核酸样品均有破坏作用,在实际操作中,核酸的小量分装是十分必要的。