真核細(xì)胞的mRNA在加工過程中有一個比喻為“穿鞋戴帽"的過程,因此mRNA的3"末端都帶有一段Poly A,這是利用逆轉(zhuǎn)錄酶制備cdna文庫的基礎(chǔ)。但是由于cDNA的5"端的序列各不相同,如何獲得全長的cDNA,如何擴(kuò)增由微量的mRNA逆轉(zhuǎn)錄得到的cDNA文庫、如何利用已知片斷序列得到全長的cDNA(即RACE),曾經(jīng)是一個令人困擾的問題。
常見的做法是在合成cDNA的雙鏈后在兩端連上接頭,利用已知的接頭序列再進(jìn)行擴(kuò)增,或者是利用末端轉(zhuǎn)移酶在雙鏈cDNA的3"末端加上一連串的G或者C(或者A/T),再通過補(bǔ)齊粘末端,利用已知的兩頭序列進(jìn)行擴(kuò)增。但是這些方法不同程度的存在一些問題,比如接頭的連接效率非常有限,會導(dǎo)致部分信息的丟失,再加上這些方法需要多次用不同的酶處理有限的樣品,需要經(jīng)過反復(fù)的純化,會損失很多有用的信息,特別是少量樣品中的低豐度信息,很大程度上會影響結(jié)果的準(zhǔn)確性。另外由于mRNA容易部分降解,很難確定得到的cDNA是否就是全長的cDNA,還是cDNA的片斷。
SMART技術(shù)的出現(xiàn)是一個新的里程碑。這個稱作Switching Mechanism At 5" end of the RNA Transcript(SMART),原理實(shí)際上非常簡單:在合成cDNA的反應(yīng)中事先加入的3"末端帶oligo(dG)的SMART引物,由于逆轉(zhuǎn)錄酶以mRNA為模板合成cDNA,在到達(dá)mRNA的5"末端時碰到真核mRNA*的“帽子結(jié)構(gòu)",即甲基化的G時會連續(xù)在合成的cDNA末端加上幾個(dC),SMART引物的Oligo(dG)與合成cDNA末端突出的幾個C配對后形成cDNA的延伸模板,逆轉(zhuǎn)錄酶會自動轉(zhuǎn)換模板,以SMART引物作為延伸模板繼續(xù)延伸cDNA單鏈直到引物的末端,這樣得到的所有cDNA單鏈的一端有含Oligo(dT)的起始引物序列,另一端有已知的SMART引物序列,合成第二鏈后可以利用通用引物進(jìn)行擴(kuò)增。由于有5"帽子結(jié)構(gòu)的mRNA才能利用這個反應(yīng)得到能擴(kuò)增的cDNA,因此擴(kuò)增得到的cDNA就是全長cDNA。
這個的方法是利用逆轉(zhuǎn)錄酶內(nèi)源的末端轉(zhuǎn)移酶活性,只要單管,一步即可完成,不需要額外的cDNA抽提純化或者沉淀,或者額外的酶反應(yīng),只需要少至25ng的mRNA或者50ng的Total RNA就可以得到高質(zhì)量、高產(chǎn)量的cDNA庫,更重要的是得到的cDNA能夠代表原有樣品中的mRNA的豐度,可以應(yīng)用于直接擴(kuò)增基因、構(gòu)建cDNA文庫、已知序列釣全長cDNA(RACE),和用于芯片檢測的cDNA探針的擴(kuò)增等。
我們在這里分別介紹幾個采用SMART技術(shù)的產(chǎn)品:
一、SMArt pcr cDNA Synthesis Kit
這個試劑盒是采用SMART技術(shù)將少至25ng的mRNA或者50ng的Total RNA制備成可大量擴(kuò)增的cDNA,提供包括SMART引物、CDS引物、PCR引物、合成*鏈Buffer、dNTP、DTT、Advantage PCR Kit(15rxns)和純化cDNA用的純化柱和對照RNA在內(nèi)的試劑。其中CDS引物是含有經(jīng)過修飾的Oligo(dT)的起始引物,能特異結(jié)合在mRNA加Poly A的位置,避免結(jié)果有過長的Poly A影響后繼的測序或者PCR反應(yīng),同時也可以作為PCR的3"引物。合成的cDNA可以直接進(jìn)行對數(shù)擴(kuò)增或者線性擴(kuò)增,可以作為定量pcr的模板,也可以直接用于Clontech的抑制性消減雜