CN111575342B - 一种同时检测酵母所有端粒长度的方法 - Google Patents
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Abstract
一种同时检测酵母所有端粒长度的方法,属于生物工程技术领域。本方法包括:(1)取酵母细胞的基因组DNA,加入限制性内切酶MmeI在50微升体系中消化过夜;(2)置于0.9%琼脂糖凝胶电泳处理;(3)取凝胶先后放置于0.25M盐酸、变性缓冲液和中和缓冲液中处理并水洗;(4)利用虹吸法将凝胶上的DNA过夜转移至带正电荷的尼龙膜上,利用紫外交联仪进行DNA与带正电荷的尼龙膜共价键交联;(5)地高辛试剂盒标记TG1‑3探针作DNA印记分析,检测端粒长度。本发明方法首次使用限制性内切酶MmeI切割基因组DNA,可以检测获得全部32个端粒的长度,比现有技术检测17个端粒长度更加全面,有利于后续研究和相关技术的开发和应用。
Description
技术领域
本发明属于生物工程技术领域,具体涉及一种同时检测酵母所有端粒长度的方法。
背景技术
酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)是与人类关系最广泛的一种酵母,在现代分子和细胞生物学等基础学科中用作真核模式生物,其作用和地位相当于原核的模式生物大肠杆菌。酵母基因组由16条线性染色体组成,染色体末端为端粒保护结构(由端粒DNA和其上结合的蛋白质组成),共32个,其中17个端粒(TEL02L,TEL04R,TEL05L,TEL05R,TEL06L,TEL07R,TEL08L,TEL08R,TEL09L,TEL10L,TEL12L,TEL12R,TEL13L,TEL14L,TEL15R,TEL16L)的DNA中靠近末端TG1-3序列的亚端粒区包含有19个Y'元件,12号染色体的左、右臂分别含有2个Y'元件。其余15个端粒为仅包含X元件的端粒(TEL01L,TEL01R,TEL02R,TEL03L,TEL03R,TEL04L,TEL06R,TEL07L,TEL09R,TEL10R,TEL11L,TEL11R,TEL13R,TEL14R,TEL15L)。
现在通用的检测酵母端粒长度的标准方法为利用限制性内切酶XhoI或PstI切割基因组DNA释放最小的染色体端粒末端限制性片段(chromosomal terminal restrictionfragment,TRF),然后利用同位素32P或者地高辛(digoxigenin)标记的端粒序列TG1-3特异的探针做印记分析检测端粒长度。无论是XhoI还是PstI只能在17个含有Y’元件的端粒上切割Y’元件序列,而不能切割其余的15个端粒的亚端粒序列产生可以测定端粒长度的最小TRF。然而酵母基因组由16条染色体组成,包含32个端粒。目前,尚没有一种简单的可以同时检测酵母的32个端粒的长度的TRF方法。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题,本发明的目的在于设计提供一种同时检测酵母所有端粒长度的方法。本方法通过使用限制性内切酶MmeI切割基因组DNA释放所有32个端粒的最小末端限制性片段并利用地高辛标记的TG1-3探针做DNA印记分析检测所有端粒的长度。
一种同时检测酵母所有端粒长度的方法,包括以下步骤:
(1)取酵母细胞的基因组DNA,加入1微升2U限制性内切酶MmeI在50微升体系中消化过夜,得到酵母所有32个端粒的最小末端限制性片段;
(2)置于含有1XTBE缓冲液的0.9%琼脂糖凝胶中电泳分离处理;
(3)电泳完成后,将凝胶浸没于0.25M盐酸中缓慢摇动30min进行脱嘌呤处理,倒去0.25M盐酸后用水洗2次,加入含有1.5 M NaCl和0.5 M NaOH的强碱变性缓冲液,使凝胶浸没缓慢摇动处理30min,倒去强碱变性缓冲液后水洗2次,再加入含有3M NaCl和0.5M Tris-HCl pH7.0的中和缓冲液,使凝胶浸没缓慢摇动处理30min;
(4)利用虹吸法将经步骤(3)处理后的凝胶上的DNA用含有0.3 M NaCl和0.03 M柠檬酸钠的2XSSC缓冲液过夜转移至带正电荷的尼龙膜上,在上述带有DNA的尼龙膜的正面利用紫外交联仪进行能量交联200 mJ/cm2 ,10min;
(5)利用地高辛试剂盒标记长度为250碱基对的TG1-3序列探针,做DNA印记分析,检测端粒长度。
所述的一种同时检测酵母所有端粒长度的方法,其特征在于所述步骤(1)中50微升体系包含5微摩尔终浓度SAM。
所述的一种同时检测酵母所有端粒长度的方法,其特征在于所述步骤(2)中凝胶的长´宽´高为:18.5cm´15 cm ´1 cm,电泳分离处理条件为:恒压90V,2.6V/cm,30min,再恒压120 V,3.5V/cm,3-3.5h,所述每厘米为正负电极间的距离。
所述的一种同时检测酵母所有端粒长度的方法,其特征在于所述步骤(5)中标记TG1-3序列探针的方法为:模板量为1微克,加去离子水体积调整为16微升,98℃变性处理5min立即置于冰水浴中2min使模板DNA处于单链状态,1000rpm离心2min后加入试剂盒中标记试剂4微升,37℃温育20小时后,加入2微升0.2 M EDTA在65℃处理10min终止反应后,保存于-20℃备用。
所述的一种同时检测酵母所有端粒长度的方法,其特征在于所述步骤(5)中DNA印记分析方法为:将紫外交联后的膜DNA面朝上,置于杂交管中,杂交炉缓慢转动,60℃进行预杂交处理1-2小时,探针首次使用于98℃处理10min,立即置于冰水浴中10min,倒去预杂交液,加入经过变性冷却的探针使得探针终浓度为25 ng/ml,缓慢转动60℃杂交过夜,期间封闭和结合碱性磷酸酶标记二抗的步骤参考试剂盒条件进行,最后采用终浓度为1%SDS的40mMpH7.2磷酸缓冲液洗膜2次,每次20min,恒定转速80rpm/min。
本发明的有益效果:本发明方法使用限制性内切酶MmeI切割基因组DNA,不仅可以切割17个Y'元件端粒,还可以切割剩余的15个X元件的端粒,检测获得全部32个端粒的长度,比现有技术检测17个端粒长度更加全面,有利于后续研究和相关技术开发应用。
附图说明
图1为限制性内切酶MmeI的识别和切割位点;
图2为利用限制性内切酶MmeI切割并检测的所有32个端粒的长度,与XhoI和PstI法比较;
图3为限制性内切酶MmeI消化基因组DNA检测野生型细胞的所有32个端粒长度;
图4为限制性内切酶MmeI消化基因组DNA检测端粒缩短(YKU80基因敲除)和端粒延长(RIF1基因敲除)。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本发明作进一步说明。
实施例1:
我们从酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)数据库(SGD,http://www.yeastgenome.org/)中获得了所有32个端粒和亚端粒的DNA序列。经过详细分析靠近末端TG1-3序列的限制性内切酶酶切位点,最终发现限制性内切酶MmeI能够在32个端粒的每一个端粒靠近TG1-3序列进行切割并产生比现在通用的XhoI和PstI法更小的末端限制性片段。分析结果如表1所示,MmeI可在两组端粒的亚端粒区靠近TG1-3平均约200个碱基对和400个碱基对的位置进行切割。
表1限制性内切酶MmeI, XhoI和PstI切割产生最小TRF的比较
我们从酿酒酵母数据库(SGD)获得了酿酒酵母16条染色体的DNA序列。经过分析比较,总结出限制性内切酶MmeI,XhoI和PstI在基因组范围的切割位点数量,结果如表2所示。
表2. 比较限制性内切酶MmeI, XhoI和PstI在基因组范围的切割位点
由表1和2可以看出,研究发现限制性内切酶MmeI可同时切割酵母32个端粒的亚端粒区靠近末端TG1-3的序列,产生比XhoI和PstI更小的末端限制性片段,同时MmeI在基因组范围的切割位点的数量分别为XhoI和PstI的6.6和3.7倍,这将使得MmeI切割基因组DNA后产生更多相对较小的片段,更加有利于琼脂糖凝胶分离和后续将DNA转移到带正电荷的尼龙膜上做印记分析。
实施例2:
一种同时检测酵母所有端粒长度的方法包括以下步骤:
(1)取酵母(Saccharomyces cerevisiae)细胞的基因组DNA8微克,加入1微升(2U)限制性内切酶MmeI(NEB, 货号R0637S)在50微升体系中(包含5微摩尔终浓度SAM)消化过夜,得到酵母所有32个端粒的最小末端限制性片段(平均包含300碱基对的亚端粒区序列+300碱基对的端粒序列TG1-3)。
(2)置于0.9%琼脂糖凝胶(1XTBE缓冲液)电泳分离处理,凝胶的长´宽´高=18.5cm´15cm´1cm,电泳条件为:恒压90V 30min(2.6V/cm),恒压120 V (3.5V/cm) 3-3.5小时,所述每厘米为正负电极间的距离,电泳总时间3.5-4小时。
(3)电泳完成后,在医用搪瓷方盘(长´宽´高=24cm´16cm´5cm)中将凝胶浸没于0.25M盐酸中缓慢摇动30min进行脱嘌呤处理(直到溴酚蓝由蓝色变为黄色),倒去0.25M盐酸后用水洗2次,加入强碱变性缓冲液(1.5 M NaCl,0.5 M NaOH)使凝胶浸没,缓慢摇动处理30min(变为黄色的溴酚蓝应该重新变为蓝色),倒去变性缓冲液后水洗2次,再加入中和缓冲液(3M NaCl,0.5M Tris-HCl pH7.0)使凝胶浸没缓慢摇动处理30min。
(4)利用虹吸法将经步骤(3)处理后的凝胶上的DNA用2XSSC缓冲液(0.3 M NaCl,0.03 M柠檬酸钠)过夜转移至带正电荷的尼龙膜上,在上述带有DNA的尼龙膜的正面利用紫外交联仪进行能量交联200 mJ/cm2 10min。
(5)利用地高辛试剂盒(Roche货号11585614910)标记长度为250碱基对的TG1-3序列探针(模板量为1微克,用去离子水将体积调整为16微升,于98℃度变性处理5min立即置于冰水浴中2min,使模板DNA处于单链状态,1000rpm离心2min后,加入试剂盒中标记试剂4微升,37℃温育20小时后加入2微升0.2 M EDTA在65℃处理10min终止反应后保存于-20℃备用)做DNA印记分析,检测端粒长度,结果如图2所示。
杂交条件为:将交联后的膜(DNA面朝上)放于杂交管中,杂交炉缓慢转动60℃进行预杂交处理1-2小时,探针首次使用于98℃处理10min立即置于冰水浴中10min。倒去预杂交液,加入经过变性冷却的探针使得探针终浓度为25 ng/ml,缓慢转动60℃杂交过夜。期间封闭和结合碱性磷酸酶的步骤参考试剂盒条件进行(Roche货号11585614910)。洗膜时为了降低背景采用终浓度为1%SDS(40 mM磷酸缓冲液pH7.2)的缓冲液洗膜2次,每次20min,恒定转速80rpm/min。
实施例3:
采用本发明方法,利用中等长度的琼脂糖凝胶(15厘米)分别用限制性内切酶MmeI消化相同量4µg和8µg的野生型单倍体孢子基因组DNA过夜,1%琼脂糖凝胶分离后,用地高辛标记的TG1-3探针做Southernblotting分析。
结果如图3所示,与现在通用的XhoI或者PstI消化检测部分17个端粒的长度的方法相比,本发明方法检测到的32个端粒的带型为更加弥散的带,但是可以分为两个上下清晰可见的带,大小约为700碱基对(包含约400碱基对的亚端粒序列和约300碱基对的TG1-3序列)和500碱基对(包含约200碱基对的亚端粒序列和约300碱基对的TG1-3序列)。
实施例4:
采用本发明方法,为了更为清楚地看到MmeI消化32个端粒产生的2个特征性大小分别为700碱基对和500碱基对的带,我们采用了18.5厘米长凝胶使得分子量接近的DNA片段得到更好的分离。为了更进一步验证MmeI产生的TRF是更有效的分析所有端粒的方法,我们利用MmeI同时分析了野生型、端粒缩短的细胞和端粒延长的细胞的端粒长度。分别用限制性内切酶MmeI、XhoI和PstI消化相同量的野生型细胞、端粒缩短的细胞(YKU80基因敲除细胞)和端粒延长细胞(RIF1基因敲除细胞)的基因组DNA过夜,0.9%琼脂糖凝胶分离后,用地高辛标记的TG1-3探针做Southernblotting分析。
结果如图4所示,利用XhoI和PstI TRF法检测YKU80基因敲除(yku80△)细胞中17个Y’端粒的端粒长度,发现yku80△细胞的端粒与野生型相比显著缩短,这与已经报道的结果相符合。有趣地是,利用我们新建立的MmeI TRF法检测32个端粒长度发现,32个端粒可以非常清晰的呈现为2个特征性的带,分子量约为700碱基对和500碱基对。这一结果提示,与端粒缩短的yku80△细胞的端粒相比,野生型细胞中的TG1-3序列长度具有更高的异质性。
RIF1基因敲除(rif1△)导致细胞端粒延长,我们也比较了MmeI TRF和XhoI/PstITRF法检测被延长了的端粒,实验结果显示利用XhoI/PstI TRF检测到与野生型相比rif1△细胞的端粒被显著延长。这与已报道的结果相符合。而利用MmeI TRF检测到rif1△细胞的端粒也是显著延长,但是带型为更加弥散的带,显示32个端粒被不同程度地延长。
本发明方法得以使得野生型细胞,端粒显著缩短和加长的细胞的32个端粒同时被观察。与现在通用的XhoI或者PstI消化基因组DNA检测部分端粒长度的方法相比,我们新建立的利用MmeI消化基因组DNA检测所有32个端粒的长度的方法使得基因组DNA被切割为更小的DNA片段,更加有利于DNA从琼脂糖凝胶转移到带正电荷的尼龙膜上。此结果显示,在端粒显著缩短和加长的情况下,利用本发明方法可以同时观察所有端粒的长度。
Claims (5)
1.一种同时检测酵母所有端粒长度的方法,其特征在于包括以下步骤:
(1)取酵母细胞的基因组DNA,加入1微升2U限制性内切酶MmeI在50微升体系中消化过夜,得到酵母所有32个端粒的最小末端限制性片段;
(2)置于含有1XTBE缓冲液的0.9%琼脂糖凝胶中电泳分离处理;
(3)电泳完成后,将凝胶浸没于0.25M盐酸中缓慢摇动30min进行脱嘌呤处理,倒去0.25M盐酸后用水洗2次,加入含有1.5 M NaCl和0.5 M NaOH的强碱变性缓冲液,使凝胶浸没缓慢摇动处理30min,倒去强碱变性缓冲液后水洗2次,再加入含有3M NaCl和0.5M Tris-HCl pH7.0的中和缓冲液,使凝胶浸没缓慢摇动处理30min;
(4)利用虹吸法将经步骤(3)处理后的凝胶上的DNA用含有0.3 M NaCl和0.03 M柠檬酸钠的2XSSC缓冲液过夜转移至带正电荷的尼龙膜上,在上述带有DNA的尼龙膜的正面利用紫外交联仪进行能量交联200 mJ/cm2 ,10min;
(5)利用地高辛试剂盒标记长度为250碱基对的TG1-3序列探针,做DNA印记分析,检测端粒长度。
2.如权利要求1所述的一种同时检测酵母所有端粒长度的方法,其特征在于所述步骤(1)中50微升体系包含5微摩尔终浓度SAM。
3. 如权利要求1所述的一种同时检测酵母所有端粒长度的方法,其特征在于所述步骤(2)中凝胶的长´宽´高为:18.5cm´15 cm ´1 cm,电泳分离处理条件为:恒压90V,2.6V/cm,30min,再恒压120 V,3.5V/cm,3-3.5h,所述每厘米为正负电极间的距离。
4. 如权利要求1所述的一种同时检测酵母所有端粒长度的方法,其特征在于所述步骤(5)中标记TG1-3序列探针的方法为:模板量为1微克,加去离子水体积调整为16微升,98℃变性处理5min立即置于冰水浴中2min使模板DNA处于单链状态,1000rpm离心2min后加入试剂盒中标记试剂4微升,37℃温育20小时后,加入2微升0.2 M EDTA在65℃处理10min终止反应后,保存于-20℃备用。
5. 如权利要求1所述的一种同时检测酵母所有端粒长度的方法,其特征在于所述步骤(5)中DNA印记分析方法为:将紫外交联后的膜DNA面朝上,置于杂交管中,杂交炉缓慢转动,60℃进行预杂交处理1-2小时,探针首次使用于98℃处理10min,立即置于冰水浴中10min,倒去预杂交液,加入经过变性冷却的探针使得探针终浓度为25 ng/ml,缓慢转动60℃杂交过夜,期间封闭和结合碱性磷酸酶标记二抗的步骤参考试剂盒条件进行,最后采用终浓度为1%SDS的40 mMpH7.2磷酸缓冲液洗膜2次,每次20min,恒定转速80rpm/min。
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