胶回收的方法、注意事项以及实验步骤

DNA片段的分离与回收是基因工程操作中一项重要的技术,如可收集特定酶切片段用于基因克隆或是制备探针,回收PCR产物用于再次鉴定等。

 

1 各类常用回收方法
由于分离方法众多,且各种不同的方法可能同时依据多项原理,所以只能粗略地将各种方法分成五大类:电泳法,收集孔法,机械破碎法,溶(熔)胶法与酶处理法:
一,电泳法
根据凝胶割否分透析袋法与流动电洗脱法(割胶),滤纸-透析膜法与DEAE膜法(不割胶).
(1)透析袋法
该方法可回收大于5kb的片段,缺点是操作麻烦并易造成DNA酶的污染.
(2)流动电洗脱法
该方法回收片段大小为4～50kb,且回收效率高达94～100%,极端条件下可回收大至550kb的片段.缺点是操作繁琐,而且为了取得较高的回收率,需特定的流动电洗脱槽.
(3)滤纸-透析膜法
回收率平均达70%左右,不需割胶,操作相对简单,但实验中需将滤纸上的DNA洗脱,也较繁琐,也不易控制.
(4)滤纸-透析膜法
此方法用于回收小片段,一般小于5kb的片段回收效率较高,可达70%以上;对于大片段(>15kb)则难以从DEAE膜上洗脱下.
二,收集孔法
(1)蔗糖法
回收小片段效率较高,564bp的PCR产物带回收效率高达97.6%,并且回收中能将较宽的条带浓缩于收集孔中,但回收中制作收集孔较麻烦,并且收集孔中要加入蔗糖,故获得的DNA样品不能直接用于后续实验.
(2)羟基磷灰石法
该方法回收效率也较高,不利之处与上述方法相同,获得的DNA需再纯化,操作也较繁琐.
三,机械破碎法
指用机械力将凝胶压碎后再行回收DNA片段,有冻挤法,冻融法,压碎浸泡法,(单层)滤膜过滤法及双层(亲和)膜过滤法.
(1)冻挤法
将胶条割下置于塞有玻璃棉的吸嘴或是管底刺有小孔的eppendorf管中,冰冻30min后全速离心5min,收集清液,再经酚抽提,乙醇沉淀等纯化浓缩处理(也可直接沉淀).其基本原理理是利用离心力将凝胶中原有的液体挤出,同时也带出胶中的DNA.从胶浓度为1%琼脂糖中回收650bp,1.1kb,2.0kb,4.5kb的片段时,回收率分别为90%,74%,56%,30%.这是因为大分子DNA更难于被胶中的缓冲液带出,所以此法只适用于回收较小的DNA片段.
(2)冻融法
割下的胶条放在eppendorf管中,将之捣碎并放于-80℃冰冻5min,取出后迅速放置于37℃保温10min,如此反复3次能使DNA从胶中游离出来,离心获得上清中即含有目的DNA,可通过沉淀浓缩获得高浓度.对一般的DNA片段回收效率在60～80%.操作简单,并不需特殊设备.
(3)压碎浸泡法
又称醋酸铵法,操作较费时,回收效率较低,一般改良的方法是在冻挤法操作中,加入一定的水并浸泡10min,增加DNA的回收率.
四,溶胶法
根据物理或化学溶胶可分为低融点法(物理熔胶)与NaI,KI,NaClO4溶胶法(化学溶胶).
(1)低融点胶法
采用特殊的低融点凝胶,该胶在65℃即溶化,实验中是先灌制正常的凝胶,然后用低融点胶取代其中的部分(即可节约低融点凝胶用量,也能保证电泳中整块凝胶的完整性.)电泳完成后割下的凝胶可于65℃下保温溶解,后直接用于酶切,连接,DNA标记的实验.操作方便简单,但需特殊的低融点凝胶,成本较高,且回收得到的样品浓度较低.
(2)化学融胶法
琼脂糖能溶解于一些盐溶液中(NaI,KI,NaClO4),然后可用特殊的纯化柱将DNA样品溶液纯化,现在广泛使用的凝胶电泳中DNA片段回收试剂盒基本采用了此中回收原理,能在短时间内获得目的DNA片段,成本也较低.
五,酶处理法
对于大片段DNA的回收,象酵母人工染色体的克隆实验中,克隆片段可大到2 000kb,一般采用此方法.利用琼脂糖酶降解琼脂糖,能较温和的裂解琼脂糖,最终成功回收DNA片段.
2 DNA回收中的注意事项
除了选择合适的方法外,实验中还要注意以下几点:
(1)防止抽提过程中污染DNA酶
与回收片段接触的试剂与器皿等都应进行灭菌(酶)处理,即使是不能用干热或湿热法灭菌的器皿也要用乙醇浸泡以灭杀活菌与DNA酶,不然可能发生回收片段部分降解的现象,有时甚至一无所获.即使是轻微的降解反应——当发生在粘性末端时也会导致严重的连接困难.
(2)紫外照射选择长波段
回收过程往往需在紫外等监测下进行,与一般观察电泳结果不同的是这时应用长波紫外灯.因为短波紫外线(254nm)会引起DNA的断裂或是形成TT二聚体,前者会使以后的连接与转化等实验失败,后者可能造成基因突变,给克隆工作带来麻烦.即使是使用了长波紫外照射,回收DNA时也要尽量短时照射,避免连续长时间照射.
(3)实验操作要轻柔
特别在处理较大片段时应防止机械剪切作用DNA对的破坏,如吸取液体,转动离心管等操作均应缓慢,轻柔.
综上所述,只有在合适的回收方法基础上注意具体操作步骤是才能有效回收所需片段,为以后的酶切,连接,标记等工作打下良好基础.

3 实验步骤
一、试剂盒法(Kit回收法,以上海申能博彩生物科技有限公司生产的试剂盒为例)
(1)从电泳板上切割含目的DNA片段的凝胶块(割胶尽可能的小,提供后续回收效率)
(2)凝胶称重后并将其放入1.5ml管中,将其适当切小,加速溶解.每100mg凝胶加入400μl solution SN.(若称重省略,一般加入400μl SN)
(3)凝胶溶解:55-60℃,保温5-10分钟,每2分钟混匀一下,使凝胶溶解,胶完全融化后每400μl solution SN中加入solution B 100μl,混匀.
(4)将3S柱装入2ml洗管,将上述混合液转移至3S柱,室温放置2min.室温10 000 rpm离心1分钟,稳定45秒.
(5)取下3S柱,倒掉收集管中的废液,将3S柱放入同一收集管中,加入600μl Wash Solution,室温10 000 rpm离心1分钟.
(6)重复步骤5一次.
(7)取下3S柱,倒掉收集管中废液,将3S柱放入同一收集管中,室温10 000 rpm离心2分钟.
(8)将3S柱放入新的离心管中,在3S柱子膜中央加30μl ddH2O,不加盖室温放置2分钟.
(9)盖上离心管,室温10 000 rpm离心1分钟,离心管中的液体即为回收的DNA片段.
二、冻融,挤压回收法
(1)用手术刀在DNA紫外检测仪下切割下含有所要DNA片段的凝胶块置于Eppendorf管中,甩至管底,-20℃冻存30min,
(2)取出后用牙签将凝胶块尽量捣碎,剪去管上部,用烧红的针头在管底扎几个微孔,孔径越细越好.
(3)将管套入另一个Eppendorf管中,常温下,15 000rpm离心10分钟.
(4)将上清液吸到收集管中,向沉淀中加入100μl重蒸水.
(5)重复步骤(2),(3),(4)两遍(如图所示).
(6)收集的上清于15 000rpm,4℃离心20分钟,吸取上清液,补足400μl.
(7)收集的上清液加入0.1V 的KAc(pH=5.5,3M)和2.0～2.5V 的无水乙醇,充分混匀后-20℃放置30min,取出15 000rpm,4℃离心30min.
(8)弃上清,加入400μl 70%的乙醇,15 000rpm,4℃离心5min.
(9)弃上清并倒扣3~5min,然后37℃烘干(30min左右即可).
(10)烘干沉淀可用30ml ddH2O溶解,待用.