CN113151254A - 一种从绵羊毛干中提取线粒体dna的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种从绵羊毛干中提取线粒体DNA的方法。用去离子水及无水乙醇对绵羊毛干进行洗涤与浸泡处理,待晾干后用剪刀剪碎,得到毛干碎屑样本,利用inhibitEX Buffer、蛋白酶K溶液、二硫苏糖醇溶液及Buffer AL对样品进行孵育消化,随后离心取上清液加无水乙醇溶解杂质,最后将混合液移入QIAamp收集柱中,用Buffer AW1和Buffer AW2进行洗涤,最终用Buffer ATE将DNA洗脱得到绵羊毛干线粒体DNA。本发明实现了对绵羊毛干中线粒体DNA的充分提取,浓度高杂质少,提高毛干线粒体DNA的提取效率及纯度,有利于后续鉴定及各种分子生物学实验研究等,适用性广,简单且易于操作。
Description
技术领域
本发明属于分子生物技术领域的一种线粒体DNA提取方法,具体涉及一种从绵羊毛干中提取线粒体DNA的方法。
背景技术
动物毛发由毛干和毛根两部分组成,主要成分为角蛋白,这种结构使其具有不易腐烂的特点,也因此毛发成为了考古学和法医学的常用对象之一,其中所携带的遗传物质为考古发现和法医鉴定提供了许多信息。比如,利用绵羊皮毛作为纺织纤维在我国有着悠久的历史,在诸多考古遗址中都有毛纤维纺织品文物的发现,提取其中的DNA来科学有效地鉴定纺织品文物中绵羊皮毛的种类,对追溯纺织品起源和研究人类文明具有十分重要的意义。
毛发中的DNA主要集中在毛根的毛囊细胞中,毛干部分仅含有少量线粒体DNA,因而一般利用毛发进行遗传物质提取时常选用毛根部分。虽然在从绵羊体上采集的或脱落的毛发中绝大多数都带有完整的毛囊,但在考古学和法医学鉴定中,常常会发生毛囊己经丢失或者毛根部分己经被破坏的情况,因此则需特定地针对毛干样本进行线粒体DNA的提取。但因毛干几乎所有成分都是角蛋白,从中提取遗传物质相对比较困难,但作为绵羊组织,毛干具有细胞结构,如果提取方法得当仍可以获得一定量的DNA。
现阶段市面上仍缺少专门针对绵羊毛干线粒体DNA提取和纯化的试剂盒,目前常见的毛干DNA提取方法有蛋白酶K法裂解结合酚-氯仿抽提、煮沸和冷却使细胞破裂蛋白质变性而获得DNA、纳米磁珠法等,以上方法操作复杂,样本需求量大,提取效率低,纯度低,还会存在色素干扰等问题,导致分子生物学相关研究受到限制,影响下游工作。本发明针对以上问题,结合QiaGen公司的QIAamp Fast DNA Stool Mini Kit试剂盒,进一步针对绵羊毛干的特点进行调整和改良,能利用少量样本得到量足且纯度较高的线粒体DNA,以支持进一步的分子生物学相关研究,并为特殊样本的线粒体DNA提取提供技术参考。
发明内容
为了解决背景技术中存在的问题,本发明的目的是提供一种从绵羊毛干中提取线粒体DNA的方法,分别从样本的前处理、消化体系和抽提方法进行了改进,旨在提高毛干线粒体DNA的回收效率和纯度、减少色素污染物对下游实验的干扰等。
为了实现上述发明目的,本发明采用的技术方案如下:
(1)绵羊毛干的预处理:对绵羊毛干进行预处理,得到后续绵羊毛干。
(2)绵羊毛干的裂解消化:向每个装有毛干样品的EP管中加入800μl的inhibitEXBuffer试剂,涡旋1min至混合均匀,95℃加热5min,涡旋15s,接着向每个EP管中加入50μl的蛋白酶K溶液、50μl的二硫苏糖醇溶液和500μl的Buffer AL试剂,涡旋混匀,再56℃孵育至消化完全(24h以上),获得毛干消化液;
(3)绵羊毛干线粒体DNA的抽提,获得DNA溶液提取结果。
所述(1)具体为:
称取约0.50g绵羊毛干样品,放入培养皿中,用去离子水冲洗揉搓至无明显杂质脏污后,换干净去离子水浸泡30min,后将毛干从水中取出,用滤纸吸干水分,放入新的培养皿中,加无水乙醇冲洗揉搓1遍,换新无水乙醇浸泡30min,后将毛干从无水乙醇中取出,用滤纸吸干乙醇,放入新的培养皿中;晾干后用剪刀将毛干剪成1mm左右小段,分装至1.5ml的EP管中,具体实施的每管约0.05g(因洗涤和剪碎过程中有毛干损失,大约分装6-7管)。
在所述(2)的孵育过程中,定时翻动EP管,并视情况补加蛋白酶K溶液和二硫苏糖醇溶液,二者每次补加量为10μl。具体判断是否消化完全,若没有消化完全,则进行补加。
所述步骤(2)中,蛋白酶K溶液浓度为20mg/ml,二硫苏糖醇溶液浓度为2mol/L。
所述(3)具体为:
(3.1)将每一管毛干消化液离心1min析出沉淀,将上清液转移至2ml的EP管中,加600μl的无水乙醇,涡旋15s后获得混合液;
(3.2)接着取600μl混合液到QIAamp收集柱中,收集柱下装有收集管,盖上盖子,离心1min,将QIAamp收集柱从原有收集管取出,舍弃原有收集管,将QIAamp收集柱放置到新的一个收集管;
(3.3)不断重复步骤(3.2)对混合液分批依次同样处理,直到混合液的所有均被同一个QIAamp收集柱离心过滤,最终的收集管作为第一收集管,此时的第一收集管为新的收集管;
(3.4)小心打开第一收集管上的QIAamp收集柱的盖子并加500μl的Buffer AW1试剂到QIAamp收集柱的薄膜上,盖上盖子,离心1min,将QIAamp收集柱从第一收集管中取出转移到一个新的2ml的第二收集管中,舍弃第一收集管;
(3.5)小心打开QIAamp收集柱的盖子并加500μl的Buffer AW2试剂到QIAamp收集柱的薄膜上,盖上盖子,离心3min,将QIAamp收集柱从第二收集管中取出转移到一个新的2ml的第三收集管中,舍弃第二收集管;
(3.6)再将QIAamp收集柱离心3min,将QIAamp收集柱从第三收集管中取出放到一个新的1.5ml EP管中,舍弃第三收集管;
(3.7)取50μl的在56℃下加热5min的Buffer ATE试剂添加到1.5ml的EP管上的QIAamp收集柱的薄膜上,常温孵育1min,然后离心1min,从而将DNA洗脱至1.5ml的EP管中,EP管中的溶液为DNA溶液;
重复取EP管中的DNA溶液加至QIAamp收集柱中,常温孵育1min,然后离心1min,从而再次将DNA洗脱至1.5ml的新EP管中,取出1.5ml的新EP管上的QIAamp收集柱,新EP管中的溶液作为最终的DNA溶液。
QIAamp收集柱薄膜是QIAamp收集柱中的滤膜。
所述(3)中的离心条件均为14,000rpm,15-25℃。
6、根据权利要求5所述的一种从绵羊毛干中提取线粒体DNA的方法,其特征在于:
所述步骤(3.7)中,Buffer ATE溶液是在56℃下加热5min后加入到EP管,这样能提高洗脱效果,提高浓度。
7、根据权利要求1所述的一种从绵羊毛干中提取线粒体DNA的方法,其特征在于:
所述步骤(2)和(3)中的inhibitEX Buffer试剂、Buffer AL试剂、Buffer AW1试剂、Buffer AW2试剂、Buffer ATE试剂均为QiaGen公司的QIAamp Fast DNA Stool MiniKit试剂盒中的试剂。
本发明方法通过特殊预处理绵羊毛干、优化消化体系和消化提取步骤,能够更好地,降低提纯干扰,提高DNA回收效率和纯度。
相对现有技术,本发明具有的有益效果是:
本发明提供的从绵羊毛干中提取线粒体DNA的方法,首先将毛干用去离子水和无水乙醇多次浸泡清洗,以尽量消除毛干本身所带的污染物对DNA纯度的影响,接着将毛干预处理成碎屑,增大毛干接触消化液的面积,促进毛干消化裂解,然后采用由inhibitEXBuffer试剂、蛋白酶K溶液、二硫苏糖醇溶液、Buffer AL试剂组成的裂解液对毛干碎屑进行裂解处理,可以极大的提高消化效率,而且56℃下长时间孵育有助于让毛发中的蛋白充分水解释放出DNA。
再采用QIAamp收集柱对毛干消化液进行吸附、洗涤、洗脱处理来提取毛干的线粒体DNA,利用收集柱能够过滤和洗涤掉大量的杂质。在洗脱时将Buffer ATE试剂56℃加热5min可以有效提高DNA回收效率。
本发明可实现对绵羊毛干中线粒体DNA的充分提取,浓度高杂质少,有利于后续鉴定及各种分子生物学实验研究等,适用性广,简单且易于操作。
附图说明
图1为从实施例1中得到的绵羊线粒体DNA经特异性引物PCR扩增后的电泳图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例以及对比例对本发明作进一步说明。
实施例:
(1)绵羊毛干的预处理
称取绵羊毛干样品0.15g,放入培养皿中,用去离子水冲洗揉搓3遍,至无明显杂质脏污后,换干净去离子水浸泡30min,后将毛干从水中取出,用滤纸吸干水分,放入新的培养皿中,加无水乙醇冲洗揉搓1遍,换新无水乙醇浸泡30min,后将毛干从无水乙醇中取出,用滤纸吸干乙醇,放入新的培养皿中进一步晾干。后用剪刀将毛干剪成1mm左右小段,分装至3个1.5ml EP管中,每管约0.01g,分装后称量样品总重量为0.04g。
(2)绵羊毛干的裂解消化
向每个装有毛干样品的EP管中加入600μl的inhibitEX Buffer试剂(因样品量较少而调整了试剂添加量),涡旋1min至混合均匀,95℃加热5min,涡旋15s,接着向每个EP管中加入20μl的蛋白酶K溶液、20μl的二硫苏糖醇溶液和600μl的Buffer AL试剂(因样品量较少而调整了各个试剂的添加量),涡旋混匀,56℃孵育24h,期间定时翻动EP管,并补加了蛋白酶K溶液10μl。孵育结束后获得毛干消化液。
(3)绵羊毛干线粒体DNA的抽提
(3.1)将每一管毛干消化液离心(14,000rpm,15-25℃,1min)析出沉淀,将每一管上清液分别转移至2ml的EP管中,每一管分别加600μl的无水乙醇,涡旋15s后获得混合液;
(3.2)接着取600μl混合液到QIAamp收集柱中(收集柱下装有收集管),盖上盖子,离心(14,000rpm,15-25℃,1min),将QIAamp收集柱从原有收集管中取出,舍弃原有收集管,将QIAamp收集柱放置到新的一个收集管;
(3.3)不断重复步骤(3.2)对每一管混合液依次进行同样处理,直到混合液的所有均被同一个QIAamp收集柱离心过滤,最终的收集管作为第一收集管,此时的第一收集管为新的收集管;
(3.4)小心打开第一收集管上的QIAamp收集柱的盖子并加500μl的Buffer AW1试剂到QIAamp收集柱的薄膜上,盖上盖子,离心(14,000rpm,15-25℃,1min),将QIAamp收集柱从第一收集管中取出放到一个新的2ml的第二收集管中,舍弃第一收集管;
(3.5)小心打开QIAamp收集柱的盖子并加500μl的Buffer AW2试剂到QIAamp收集柱的薄膜上,盖上盖子,离心(14,000rpm,15-25℃,3min),将QIAamp收集柱从第二收集管中取出放到一个新的2ml的第三收集管中,舍弃第二收集管;
(3.6)离心QIAamp收集柱(14,000rpm,15-25℃,3min),将QIAamp收集柱从第三收集管中取出放到一个新的1.5ml EP管中,舍弃第三收集管;
(3.7)取100μl的在56℃下加热5min的Buffer ATE试剂添加到1.5ml EP管上的QIAamp收集柱的薄膜上,常温孵育1min,然后离心(14,000rpm,15-25℃,1min),从而将DNA洗脱至1.5ml EP管中,1.5ml EP管中的溶液作为DNA溶液。重复取1.5ml EP管中的DNA溶液加至QIAamp收集柱中,常温孵育1min,然后离心(14,000rpm,15-25℃,1min),从而再次将DNA洗脱至1.5ml EP管中,取出1.5ml新EP管上的QIAamp收集柱,1.5ml新EP管中的溶液作为最终的DNA溶液。
(4)PCR扩增绵羊线粒体DNA片段
以所提取的绵羊毛干线粒体DNA为模板,设计引物(Forward-primer:AACCCGGAACTCTACTCGGA;Reverse-primer:ACCTGCCAGATGTAGGGAGA)扩增绵羊线粒体DNA上COⅠ基因上的一段长度为335bp的片段。结果经2%琼脂糖凝胶电泳检测结果见图1,在250bp-500bp两条带之间有清晰明显的特异性条带,与预期产物相近,经双向测序并BLAST比对后确定为目的基因产物。
(5)Qubit荧光计测定实施例DNA产物浓度
测定结果显示,实施例所得的100μl DNA溶液的浓度为0.122ng/μl。
对比例:
(1)绵羊毛干的预处理
称取0.27g绵羊毛干,直接放入培养皿中,不清洗浸泡,仅作剪碎处理,分装至3个2ml EP管中。
(2)绵羊毛干的裂解消化
(2.1)在3个装有绵羊毛干样品的EP管中分别添加1ml InhibitEX Buffer试剂,涡旋1min至混合均匀。95℃加热5min,涡旋15s,得到毛干消化液3管。
(2.2)取3个1.5ml EP管分别加入15μl蛋白酶K溶液。
(2.3)将(2)所得的3管毛干消化液离心(14,000rpm,15-25℃,1min)析出沉淀。
(2.4)将(3.2)所得的上清液转移至(3.1)中含蛋白酶K的EP管中,每个EP管加200μl的Buffer AL试剂,涡旋15s,在70℃下孵育10min,再在每个EP管中分别添加200μl无水乙醇,涡旋混匀,得到三管混合液。
(3)绵羊毛干线粒体DNA的抽提
(3.1)取600μl混合液到QIAamp收集柱中(收集柱下装有收集管),盖上盖子,离心(14,000rpm,15-25℃,1min),将QIAamp收集柱从原有收集管中取出,舍弃原有收集管,将QIAamp收集柱放置到新的一个收集管;
(3.2)不断重复步骤(3.4)对每一管混合液依次进行同样处理,直到混合液的所有均被同一个QIAamp收集柱离心过滤,最终的收集管作为第一收集管,此时的第一收集管为新的收集管;
(3.3)小心打开第一收集管上的QIAamp收集柱的盖子并加500μl的Buffer AW1试剂到QIAamp收集柱的薄膜上,盖上盖子,离心(14,000rpm,15-25℃,1min),将QIAamp收集柱从第一收集管中取出放到一个新的2ml的第二收集管中,舍弃第一收集管;
(3.4)小心打开QIAamp收集柱的盖子并加500μl的Buffer AW2试剂到QIAamp收集柱的薄膜上,盖上盖子,离心(14,000rpm,15-25℃,3min),将QIAamp收集柱从第二收集管中取出放到一个新的2ml的第三收集管中,舍弃第二收集管;
(3.5)离心QIAamp收集柱(14,000rpm,15-25℃,3min),将QIAamp收集柱从第三收集管中取出放到一个新的1.5ml EP管中,舍弃第三收集管;
(3.6)取100μl的Buffer ATE试剂添加到1.5ml EP管上的QIAamp收集柱的薄膜上,常温孵育1min,然后离心(14,000rpm,15-25℃,1min),从而将DNA洗脱至1.5ml EP管中,取出1.5ml EP管上的QIAamp收集柱,1.5ml EP管中的溶液作为最终的DNA溶液。
(4)Qubit荧光计测定对比例DNA产物浓度
测定结果显示,对比例所得的100μl DNA溶液的浓度为0.0224ng/μl。
对比例和实施例的区别在于:
一、绵羊毛干的预处理中,对比例并未利用去离子水及无水乙醇进行洗涤和浸泡处理。
二、绵羊毛干的裂解消化中,所用试剂的种类、剂量以及消化的步骤、时间均不同。
三、绵羊毛干线粒体DNA的抽提中,对比例并未对Buffer ATE试剂进行加热处理,且并没有进行重复洗脱DNA这一步骤。
四、实施例原始样品共0.15g,提取得到0.122ng/μl的DNA溶液100μl,即得到12.2ngDNA,提取效率为81.33ng/g,即从每克原始样品中,可以提取81.33ngDNA。对比例原始样品共0.27g,提取得到0.0224ng/μl的DNA溶液100μl,即得到2.24gDNA,提取效率为8.30ng/g,即从每原始样品中,可以提取8.30ngDNA。实施例相较于对比例的提取效率有明显提高。
Claims (7)
1.一种从绵羊毛干中提取线粒体DNA的方法,其特征在于,方法步骤如下:
(1)绵羊毛干的预处理:
(2)绵羊毛干的裂解消化:向每个装有毛干样品的EP管中加入inhibitEX Buffer试剂,涡旋至混合均匀,加热,涡旋,接着向每个EP管中加入蛋白酶K溶液、二硫苏糖醇溶液和Buffer AL试剂,涡旋混匀,再孵育至消化完全,获得毛干消化液;
(3)绵羊毛干线粒体DNA的抽提,获得DNA溶液提取结果。
2.根据权利要求1所述的一种从绵羊毛干中提取线粒体DNA的方法,其特征在于:所述(1)具体为:
称取绵羊毛干样品,放入培养皿中,用去离子水冲洗揉搓至无明显杂质脏污后,换干净去离子水浸泡,后将毛干从水中取出,用滤纸吸干水分,放入新的培养皿中,加无水乙醇冲洗揉搓1遍,换新无水乙醇浸泡,后将毛干从无水乙醇中取出,用滤纸吸干乙醇,放入新的培养皿中;晾干后用剪刀将毛干剪成小段,分装至EP管中。
3.根据权利要求1所述的一种从绵羊毛干中提取线粒体DNA的方法,其特征在于:在所述(2)的孵育过程中,定时翻动EP管,并视情况补加蛋白酶K溶液和二硫苏糖醇溶液。
4.根据权利要求1或3所述的一种从绵羊毛干中提取线粒体DNA的方法,其特征在于:所述步骤(2)中,蛋白酶K溶液浓度为20mg/ml,二硫苏糖醇溶液浓度为2mol/L。
5.根据权利要求1所述的一种从绵羊毛干中提取线粒体DNA的方法,其特征在于:所述(3)具体为:
(3.1)将毛干消化液离心析出沉淀,将上清液转移至EP管中,加无水乙醇,涡旋15s后获得混合液;
(3.2)接着取600μl混合液到QIAamp收集柱中,收集柱下装有收集管,盖上盖子,离心,将QIAamp收集柱从原有收集管取出,舍弃原有收集管,将QIAamp收集柱放置到新的一个收集管;
(3.3)不断重复步骤(3.2)对混合液分批依次处理,直到混合液的所有均被QIAamp收集柱离心过滤,最终的收集管作为第一收集管;
(3.4)打开第一收集管上的QIAamp收集柱的盖子并加Buffer AW1试剂,离心,将QIAamp收集柱从第一收集管中取出转移到一个新的的第二收集管中;
(3.5)打开QIAamp收集柱的盖子并加Buffer AW2试剂,离心,将QIAamp收集柱从第二收集管中取出转移到一个新的2ml的第三收集管中;
(3.6)再将QIAamp收集柱离心,将QIAamp收集柱从第三收集管中取出放到一个新的1.5ml EP管中;
(3.7)取在56℃下加热5min的Buffer ATE试剂添加到EP管上,常温孵育,然后离心,从而将DNA洗脱至EP管中,EP管中的溶液为DNA溶液;
重复取EP管中的DNA溶液加至QIAamp收集柱中,常温孵育,然后离心,从而再次将DNA洗脱至新EP管中,取出新EP管上的QIAamp收集柱,新EP管中的溶液作为最终的DNA溶液。
6.根据权利要求5所述的一种从绵羊毛干中提取线粒体DNA的方法,其特征在于:所述步骤(3.7)中,Buffer ATE溶液是在56℃下加热5min后加入到EP管。
7.根据权利要求1所述的一种从绵羊毛干中提取线粒体DNA的方法,其特征在于:所述步骤(2)和(3)中的inhibitEX Buffer试剂、Buffer AL试剂、Buffer AW1试剂、Buffer AW2试剂、Buffer ATE试剂均为QiaGen公司的QIAamp Fast DNA Stool Mini Kit试剂盒中的试剂。
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