在基因克隆、基因测序、荧光定量PCR等实验中需要对目标基因的RNA进行反转录,成为cDNA(互补DNA),这时就需要反转录引物。对于不同的基因,或者不同类型的RNA,反转录的引物也不一样,选对反转录引物是成功反转录的必要条件。
反转录引物主要分为3类:(1)oligo (dT) 引物。(2)随机引物。(3)基因特异性引物。
而目标RNA的种类则较多,常见的RNA主要有:mRNA、tRNA、rRNA、小RNA、非编码RNA、原核生物RNA、降解RNA、含有特殊二级结构的RNA、病毒RNA等。注意,以上RNA可能有重叠分类。在反转录不同的RNA时,所需的反转录引物也是不一样的。
(1)什么时候用oligo (dT) 引物?
oligo (dT) 引物,顾名思义,就是连续12至18个T碱基,有时候也可以延长至20个连续的T。oligo (dT) 引物可以结合mRNA的3'端的polyA,因此常用于反转录含有polyA的RNA,最常见的就是mRNA。oligo (dT) 引物常用于构建真核生物的cDNA文库、目标基因的分子克隆、cDNA的3'RACE扩增法等实验中。因为oligo (dT) 引物可以结合polyA尾巴,所以不能用于反转录降解RNA。
(2)什么时候用随机引物?
随机引物就是随机的6个核苷酸,通俗来说就是随机六聚体,也叫N6或dN6。随机引物结合RNA时随机的,只要6个核苷酸能互补上就能结合并反转录,随机引物对于RNA模板没有特殊要求,因此可以用于rRNA、tRNA、小RNA、非编码RNA、降解RNA、原核生物RNA、某些病毒RNA含有特殊二级结构的RNA等的反转录,通俗来说就是可以用于没有polyA尾的RNA的反转录。注意,随机引物不能用来反转录全长cDNA
(3)什么时候用基因特异性引物?
基因特异性引物就是根据目标基因的序列设计的,只针对目标基因的引物(不是绝对的,因为有些基因序列很相似)。基因特异性引物常用于一步法RT-PCR实验中,或者反转录不含polyA的病毒基因(比如黄病毒基因的反转录)
下面来举几个例子,看完就明白原来这里面还有很多知识点。
例(1)尽管流感病毒基因组中不含有polyA尾,但其感染细胞后,能够在细胞内获得5'帽子和3'polyA尾,因此从流感病毒感染的细胞中扩增基因反转录,可以用oligo (dT) 引物,这时模版其实是病毒的mRNA,而不是vRNA。
因为流感病毒的每个基因节段都含有长度不等的末端重复区(UTR),因此也可以用其基因3'端的一个保守的12nt的序列AGCAAAAGCAGG作为引物来进行反转录,该引物成为Uni-12引物。Uni-12引物序列在8个片段中保守,因此在分别扩增每个基因时,可以额外添加不同基因片段特有的序列/碱基。
例(2)又如黄病毒基因组不含有polyA尾,其在细胞内转录的mRNA也不含有PolyA尾,因此对黄病毒基因进行反转录时需要设计基因特异性引物。
黄病毒基因组结构(Priscilla Gomes da Silva et al. 2023. Antibodies (Basel) )
在选择反转录引物时,需要根据RNA的类型和特征选择合适的引物,切不可惯性思维。
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