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RNA干扰载体的构建的实验流程

RNA干扰载体主要用来研究基因表示调控, RNA干扰技术已已被广泛用于基因结构功能研究和传染性疾病及基因治疗领域, 进行RNA干扰实验首先是构建RNA干扰载体, 本文以pRI系列载体为例论述了干扰载体的构建的实验流程。

产品技术背景

pRI系列载体是基于III类rna聚合酶启动子: 人类H1启动子的专用于哺乳动物细胞RNA干扰的载体。H1启动子在哺乳动物细胞内合成类似siRNA分子的小分子RNA。由于H1启动子有精确的转录起始位点和终止信号, H1启动子转录产物精确生成人工设计的shRNA, shRNA经过RISC剪切后形成有2个U突出末端的成熟siRNA。由于H1启动子对转录产物长度的严格限制, 基本上杜绝了非特异性干扰片段的产生, 将载体转染细胞后对其它基因的影响降到最低。
pRI系列载体已经成功用于多种哺乳动物细胞进行基因的RNA干扰。本系列中含有新霉素抗性基因的载体用于稳定表示siRNA, 能够在更长时间内对基因表示抑制后的细胞功能和生理现象进行观察和分析。
插入寡核苷酸设计
pRI系列载体的使用需要将人工设计的寡核苷酸片段插入pRI系列载体中特定的酶切位点之间, 寡核苷酸片段中包含了针对目标基因的mRNA设计的长度为19nt的干扰片段。
合成时需要化学合成正向和反向两条寡核苷酸。正、 反向寡核苷酸退火后与载体连接, 插入载体XhoI, BglII位点之间, 位于载体上H1启动子下游正确的位置上。连接后的载体转入哺乳动物细胞在H1启动子作用下转录产生shRNA。
1.  选择干扰序列

在RNA干扰实验中, RNA干扰序列的选择会显著影响RNA干扰效果。我们建议您按照以下几点指导原则选择RNA干扰序列:
推荐长度为19 nt, 采用21 nt序列也能够取得良好效果。
RNA干扰序列中不包含大于3 nt的连续相同碱基。
RNA干扰序列的GC含量为低到中等水平(推荐GC含量在35%到50%之间)。
不要将RNA干扰序列设计在已知的RNA-蛋白质结合位置附近。
确保RNA干扰序列与其它基因没有较高的同源性。
方向: 在编码mRNA的正义链上选择RNA干扰序列。
设计RNA干扰序列是RNAi实验的关键。这里提供的设计原则能够为您设计RNA干扰序列提供帮助。可是, 值得注意的是, 遵循这些原则不能确保设计的RNA干扰序列对目标基因有好的抑制效果。针对一个目标基因, 我们建议您至少设计3条干扰序列而且从中筛选出干扰效果好的序列。
2.  寡核苷酸设计。
( 1) 设计正义寡核苷酸链(5’-3’方向)。
a) 5’TCGACCC
b) 19nt干扰序列正向序列(与目标mRNA一致)。
c) TTCAAGAGA(环状结构)。
d) 19nt干扰序列的反向互补序列。
e) TTTTT。
( 2) 设计反义寡核苷酸链(5’-3’方向)。
a) 去掉正义链寡核苷酸中5’TCGA
b) 将步骤a)中得到的序列做反向互补。
c) 在步骤b)中得到的序列的5’端加上碱基GATC。
一个设计好的例子见下图:
实验流程
概述:
以下为使用pRI载体的方法概述。
1.  将合成的正义和反义寡核苷酸链退火。
2.  用BglII和XhoI双酶切载体。
3.  将退火的寡核苷酸链与酶切后的线性载体连接。
4.  连接产物转化大肠杆菌。
5.  转染细胞。
6.  观测荧光表示(含有GFP的载体)或筛选稳定表示细胞(含有抗性的载体)。
7.  检测目标基因蛋白或mRNA表示水平
载体构建
对于实验中的很多步骤, 您能够使用您实验室中常见的方法, 或者您的实验经验证实有效的方法。对于酶切、 DNA纯化以及转化等步骤, 您能够参照《分子克隆实验指南》进行, 也能够参照您购买的试剂盒中生产商提供的使用说明进行。
步骤1: 退火寡核苷酸链
根据我们的经验, 脱盐纯化的寡核苷酸足以满足连接和克隆需要。可是不同供应商提供的引物纯度差别很大, 如果您连接和克隆遇到困难, 能够考虑换用PAGE纯化或HPLC纯化的引物, 或者使用其它供应商提供的引物。
用水将寡核苷酸稀释为100 μM。按以下体系配制退火反应体系:
正义寡核苷酸(100 μM) 5 μl
反义寡核苷酸(100 μM) 5 μl
NaCl 100 mM
Tris-Cl pH7.4 50 mM
加水补足 50 μl
将配制好的退火反应缓冲液重复混合, 短暂离心后放置PCR以上, 运行以下程序: 90 ℃ 4 min, 70 ℃ 10 min, 55 ℃ 10 min, 40 ℃ 10 min, 25 ℃ 10 min。退火后的寡核苷酸能够马上使用或者在-20 ℃长期保存。
步骤2: 酶切载体
用XhoI和BglII双酶切2 μg载体。酶切方法和体系参照您购买的内切酶说明书或者按照您的实验室习惯的方法进行。
一般情况下用大约20-30单位的酶在大约3小时能够酶切完全。
酶切后我们建议用琼脂糖凝胶回收线性化载体。将回收后的载体体积稀释为30 μl。
对线性化的载体进行去磷酸化处理是没有必要的。充分酶切后的载体具有不匹配的末端, 一般不会发生载体自连。
步骤3: 连接载体
用水将退火后寡核苷酸稀释100倍备用。按照以下体系配制连接反应体系:
T4 DNA 连接酶 5 U
线性化载体　　　 2 μl
稀释后寡核苷酸 2 μl
10×连接酶Buffer 1 μl
加水补足 10 μl
接连反应条件和时间参照您购买的连接酶说明书进行。
为了减少空载体自连, 连接反应完成后, 在连接反应体系中加入1 μl BglII, 37 ℃反应30 min, 切割连接上的空载体。(选做)
步骤4: 转化大肠杆菌感受态
用连接后产物转化大肠杆菌感受态细胞。市场上常见的大肠杆菌感受态细胞(例如Top10, DH5-α)均能够使用, 您也能够按照分子克隆中的方法自己制备感受态细胞。转化方法按照供应商的说明书或者您实验室中常见的方法进行。
在氨苄抗性的琼脂平板上37 ℃培养转化后细菌, 大约14-16小时后, 平板上出现单个细菌菌落。挑取多个菌落至氨苄抗性的培养基中培养后进行鉴定。
鉴定方法能够采用PCR鉴定或酶切鉴定。
PCR鉴定采用引物M13F(TGTAAAACGACGGCCAGT)和M13R-48(AGCGGATAACAATTTCACACAGGA)进行鉴定, 空载体扩增产物长度为308 bp, 阳性克隆扩增产物为361 bp。
酶切鉴定采用HindIII和EcoRI双酶切。空载体酶切产物长度为235 bp, 阳性克隆酶切产物长度为288 bp。
鉴定正确的克隆能够用引物M13R-48测序验证插入的寡核苷酸序列是否正确无误。
步骤5: 转染细胞
pRI系列载体可用常见的转染方法进行细胞转染。包括: 磷酸钙转染、 脂质体转染、 电穿孔转染等。您能够购买市售的商品化转染试剂而且参照供应商说明书进行细胞转染实验。
步骤6: 观测GFP荧光和稳定表示细胞系筛选
如果细胞转染成功, 而且您使用了带GFP的载体, 根据细胞生长速度的不同, 在转染后3-5天能在荧光显微镜下观察到细胞发出绿色荧光。请注意, 绿色荧光蛋白的表示表明转染细胞成功, 不能说明RNA干扰实验成功。
如果您使用了带有真核抗性标签如Neo-R的载体, 这时您能够加入合适浓度的相应药物如G418进行稳定表示细胞株的筛选。
步骤7: 检测RNA干扰效率
您能够在蛋白水平或mRNA水平检测RNA干扰效率。一般情况下蛋白的表示变化与mRNA水平的表示变化一致, 也有少数情况下mRNA表示水平变化不及蛋白表示下降明显。
为检测蛋白表示情况, 您能够使用Western-Blot。
为检测mRNA表示情况, 您能够使用逆转录+Realtime PCR或Northern-Blot。
具体检测方法请参照分子克隆使用指南或者您实验室的常见实验方法。
疑难问题
遇见RNA干扰效果不理想, 能够参考以下问题:

1.  寡核苷酸合成设计错误的核苷酸较多, 致使序列与设计不符。建议做转染之前对载体进行验证, 能够经过酶切以及测序进行测试。

2.  如果细胞转染效率不高, 建议加入GFP进行标记检测。