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15.13:

互补DNA

JoVE 核
生物学
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JoVE 核 生物学
Complementary DNA

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体内几乎每个细胞都有相同的脱氧核糖核酸, 但是不同的细胞类型 表达不同的基因, 因为每个细胞中只有某些基因 被转录成信使核糖核酸或姆纳。 在实验室中,姆纳可用作 合成互补脱氧核糖核酸,基因的模板, 以研究基因表达。 一种常见的方法是从细胞中提取核糖核酸, 然后通过将样品在连接了 一段胸腺嘧啶核苷酸的珠子柱上运行, 从而从其他类型的核糖核酸 中分离出姆纳。 它们结合到聚A尾部, 聚A尾部是真核姆纳的3个主要末端上 特异存在的腺嘌呤核苷酸链。 其他类型的核糖核酸不结合并被冲洗掉。 分离出姆纳后, 将聚T引物结合到聚A尾部, 为逆转录酶提供从姆纳 转录单链互补脱氧核糖核酸的起点。 然后添加诸如核糖核酸酶之类 的化学物质以降解核糖核酸。 然后,使用脱氧核糖核酸聚合酶 合成互补脱氧核糖核酸互补的链, 产生双链互补脱氧核糖核酸, 可将其插入细菌或病毒载体中, 并用于分子生物学研究。

15.13:

互补DNA

“只有转录成信使RNA(mRNA)的基因才是活跃的或表达的。因此,科学家可以从细胞中提取mRNA来研究不同细胞和组织中的基因表达。科学家通过反转录将mRNA转化为互补DNA(cDNA)。由于mRNA不包含内含子(非编码区)和其它调控序列,cDNA与基因组DNA不同,它还允许研究人员直接确定由基因编码的肽的氨基酸序列。”

cDNA合成

cDNA可以通过多种方法产生,但通常的方法是首先从细胞中提取总RNA,然后从更为主要的类型; 转移RNA(tRNA)和核糖体(rRNA)中分离mRNA。成熟的真核生物mRNA有一个多聚(A)尾,即在其3末端添加一系列腺嘌呤核苷酸,而其它类型的RNA则没有。因此,一系列胸腺嘧啶核苷酸(oligo-dTs) 可以附着在诸如柱或磁珠之类的底物上,特别是与mRNA的多(A)尾碱基对。当带有聚 (A) 尾的mRNA被捕获时,其它类型的RNA被冲走。

接下来,逆转录酶是一种来自逆转录病毒的DNA聚合酶,用于从mRNA中生成cDNA 。由于与大多数DNA聚合酶一样,逆转录酶只能将核苷酸添加到链的3端,因此添加 poly(T)引物以结合(A)尾以提供cDNA合成的起点。 cDNA链以发夹环结尾。然后,RNA被降解,通常用碱处理或 RNAse 酶处理,使单链cDNA保持完整。

与cDNA互补的第二条DNA链随后由DNA聚合酶合成,通常使用第一条cDNA链的发夹环或mRNA的缺口片段作为引物。

由此产生的双链cDNA可以插入到细菌或病毒载体中,并使用标准的分子生物学技术进行克隆。还可以构建一个cDNA文库,代表兴趣的细胞或组织中的所有mRNA,以供进一步研究。

Suggested Reading

Pray, Leslie A. “The Biotechnology Revolution: PCR and the Use of Reverse Transcriptase to Clone Expressed Genes.” Nature Education 1, no. 1 (2008): 94. [Source]