旧版PFGE脉冲场电泳技术培训-4CHEF故障排除

脉冲场电泳技术（PFGE）培训王彤宇培训部Mar-2014,CHEF脉冲场电泳的故障排除,PFGETroubleShooting,排除PFGE凝胶故障比较复杂，涉及到多种因素:实验室各自的技巧和技能实验室环境和设备条件试剂水质实验过程中意外的干扰和分心,（一）PFGE技术故障排除的一般考虑因素,通过改正一些不好的实验操作（习惯）能够帮助解决部分PFGE结果不佳的困惑精准地称量和定容（积）计算精确确认所有仪器设备处于良好的工作状态检查试剂化学品不得有沉淀、变色、絮状、过期采用正牌厂家的试剂耗材整个实验过程中戴手套确认玻璃器皿干净，不得有清洁剂、脏物碎片等残留，因为这些因素可能会影响凝胶小块的制备、裂解，从而导致结果背景上出现斑点，脏点千万不要使用质量差的塑料容器，除非你确保它能被洗干净千万不要过分加热琼脂糖溶液配置酶混合液时要混合充分处理每种微生物实验时，采用合适的试剂、内切酶和电泳参数条件,（一）PFGE技术故障排除的一般考虑因素,想一想，对照上次成功的实验，有哪些因素变化了？过程方面：仪器设备试剂耗材人力因素考虑操作规程中的所有步骤，自检式提问是否故障源自于其中某一个环节？考虑和观察凝胶的每片区域，试图识别其中某个区域可能同失败的原因有关联要做到这些，操作者必须对每一步骤的的目的很熟悉，以及对每一步错误的操作可能带来的潜在后果明晰,（一）PFGE技术故障排除的一般考虑因素,（二）模糊一片的条带(FuzzyorSmearyBands),Smearybandsaffectingsamplesaloneorsamples&standard,分析：这是很典型的假象造成原因是蛋白酶消化或核酸内切酶切割不完全.只有小胶块的外周边缘接触到酶，得到了消化，而中心区域的样品却未被处理到位，所以样品电泳结果象个“盒子”改进建议：小胶块做薄点；降低制作小胶块的琼脂糖浓度酶处理时间适当延长采用新鲜酶试剂增加酶的浓度,（二）类似现象或称为BoxShapedBands,（三）歪曲的条带(DistortedBands),小胶块放入样品孔时没放均匀稳妥。它们应该填满梳孔的整个宽度，胶块上沿须同大的电泳凝胶表面齐平。“V”形或者“checkmark”形的条带是由于小胶块一端高出另一端而造成的小胶块放到梳齿上后，周围液体没吸干样品孔在灌制凝胶或拔出梳子时不小心扭曲循环泵的流速太慢检查连接管路有无扭结或堵塞了出入口.,（三）歪曲的条带(DistortedBands),现象：液体样品加载到梳孔中，如果出现长方形宽阔条带或是【形，往往由于顶部的凝胶比底部冷却快的原因，所以条带会倾斜Liquidsamplesloadedtothetopofthewellproduceawidesquarebandordoubletwithsides(anopensquareshape).Thisiscausedbythetopofthegelbeingcoolerthanthebottomofthegelsothatthebandrunsataslant.,（三）歪曲的条带DistortedBands,微微歪曲的条带-电极方面的问题,（三）歪曲的条带DistortedBands,歪曲的条带-加样方面的问题,（三）歪曲的条带DistortedBands,歪曲的条带-汽泡的原因?,（四）样品没有往下方向迁移SamplesNotMigratingDowntheGel,样品没有进入凝胶:如果标准样品迁移正常的话,有可能样品在前处理时没有酶解完全电极问题检测电流，电线连接，电泳时电极上的气泡，转换电场方向时样品虽然进入了凝胶，但在中途停了下来:琼脂糖类型和浓度?主机电源参数有否变化?(比如,输入电压值，电流值?)缓冲液类型和浓度?检查电路连接是否完好.在编有多套固定参数模块的方案中，仪器为第2套步骤自设的电压值为0.6V/cm.用户注意需要为第1套和第2设置电压值,（四）样品迁移方向错误SamplesMigratetotheWrongDirection,原因可能是程序错误，尤其在含有多状态参数组合的程序中出错。因为multi-state模式要求输入与垂直方向的夹角，一SamplesarenotgoinginthecorrectdirectionintheCHEFMapper,theproblemmaybeaprogrammingerrorwhileintheMulti-Statemode.Themulti-statemodewillaskforananglefromthevertical,ratherthantheincludedangle.So,forexample,theresearchermistakenlyprogramsin120degrees,thenthesamplewillruninthewrongdirectionata30degreeangle.,（四）样品迁移方向错误SamplesMigratetotheWrongDirection,样品条带整体偏向左侧或右侧，可能的原因：电极断裂Brokenelectrodeorelectrodes.某对电极的电位有差异电泳槽的电子部分由问题，比如，在槽盖的电插座上未连接通，靠这部分通路连接主机电源部分建议测量电极对的电压/电流（拆、揭开电泳槽面,24对电线）,（四）样品迁移方向错误-条带倾斜,（四）样品迁移方向错误SamplesMigratetotheWrongDirection,（四）样品迁移方向错误SamplesMigratetotheWrongDirection,（四）样品迁移方向错误SamplesMigratetotheWrongDirection,样品条带整体偏向左侧或右侧，可能的原因：有时缓冲液循环回路有问题，由于琼脂糖碎片堵塞引起循环问题建议凝胶放稳在胶框架内，以免电泳是飘移；使用仪器原配胶框，自制的框不能太厚而阻挡电流使用挡胶条，冲洗清洁整个管路和接口,（四）样品迁移方向错误SamplesMigratetotheWrongDirection,原因：凝胶外围人为地加了阻碍物体，造成缓冲液循环不畅、波动，继而电场方向受影响,（四）样品迁移方向错误SamplesMigratetotheWrongDirection,样品条带向外歪斜，可能的原因：缓冲液量不够，没有盖没凝胶，梳孔使用时间长了，产生弯曲弧度，两侧由于琼脂糖碎片堵塞引起循环问题建议加入大约2.1-2.2升缓冲液；把梳齿反过来安装在固定架上。,(五)蛋白酶K消化步骤不完全没加Sarcosyl(十二烷基肌氨酸钠）,(五)蛋白酶K消化后没有充分洗胶块以去除碎片杂质,Sameplugswashed6XwithTE,Smearingandincompleterestrictionresultingfrominsufficientwashing,1stfigureshowsplugswashed4timeswithTE,2ndshowsplugswashed6timeswithTE.,问题:不完全酶切反应会造成条带“重影”或称“鬼影”，可能的原因:小胶块质量差proteinaseK没有清洗去除干净DNA浓度过高内切酶浓度内切酶商品/酶切缓冲液批次质量问题内切酶商品/酶切缓冲液过期酶切孵育时间或温度条件错误,（六）限制性核酸内切酶步骤问题Troubleshooting-RestrictionSteps,10Units,20Units,40Units,Incompletedigestionduetolowenzymeconcentrationresultsinghostbands.Byincreasingenzymeconcentrationto40unitscompletedigestionwasachieved.,Ghostbands,建议:多用TE洗2次小胶块确保体系中加入足够的酶-增加酶单位确认DNA浓度没有过高，从第一步减少菌体液开始，或者切小点、薄点的小胶块,（六）限制性核酸内切酶步骤问题Troubleshooting-RestrictionSteps,CompleteDigestion,建议:(continued):配置酶切预混液的内切酶和缓冲液必须高质量-注意保存条件，不能使用过期的,酶孵育时间过长(过夜），就出现了“星晕状-StarActivity）现象；同样的酶（Ascl)反应2小时，则没有,*Barany,F.(1988)Gene68,149,（六）限制性核酸内切酶步骤问题Troubleshooting-RestrictionSteps,E.coliO26,BlnI,其它酶切问题:有些菌株DNA无法被酶切，是因为它没有特异性酶识别位点或无法接触特异性位点没接触。这种现象往往是看到在凝胶上端（靠近梳孔）聚集着DNA样品，而泳道中既无条带，也没拖尾建议:用同样的酶消化另一胶块，确认并不是先前的那块有问题，（如先前实验时忘记加入酶，或没有接触到酶反应液如果仍然看到如此现象时，可以帮助确定该酶与菌株的适用性问题,ForE.coliO26singlebandwasconfirmedtobeavalidpattern,（六）限制性核酸内切酶步骤问题Troubleshooting-RestrictionSteps,SfiI,NotI,Lanes24,6and7aresmearscausedbyexpiredenzymethatdidnotcutDNA.ThesameplugscutwithNotIenzymeyieldeddistinctbands,indicatingthattheplugswerefineandsmearswereduetousingexpiredenzyme.S=standard,提示:如何判断不完全酶切是由于酶或buffer质量造成的？采用另一种酶（以前实验成功验证过）或同样品种但不同批次的酶，对同批样品进行酶切测试加入牛血清白蛋白(BSA)，即使该酶的供应没有提及。因为在酶切过程中既能够帮助酶保持稳定，又能够减少由于抑制剂存在造成酶失活和防止酶粘附在管壁上的活性,（六）限制性核酸内切酶步骤问题Troubleshooting-RestrictionSteps,Withoutthiourea,Withthiourea,（六）限制性核酸内切酶步骤问题依赖于硫尿处理或无法分型的菌株,Tris-缓冲液在电泳过程中产生的一些氧化物质，某些菌体本身在酸性缓冲液中容易降解，硫尿作为一种还原剂能中和氧化物质，改善条带分型或一片模糊拖尾现象用于对某些难以进行条带分型的菌株适用。,Thesameplugswereusedinbothgels.Lanes3,4,6,7,8and9arethiourea-dependent.,建议:在凝胶中加上阳性对照用曾经验证过的，依赖于硫尿帮助分型的菌株DNA样品小胶块.用了这个阳性对照后，证明无法分型的原因同其它，如制胶块，试剂等无关。只是系统中需要硫尿如果DNA质量不好,DNA将滞留在孔内，即使加入硫尿也无济于事.加入50Mthiourea(i.e.10mg/ml母液取873ml)直接加入到(0.5XTBE)，然后电泳.只在少部分菌株分型中需要，并非常用Useonlywhenneeded(withknownstrainsorsuspectedserotypes)andnotroutinely.小心:硫尿是变性剂，使用和丢弃时格外小心，须按照有毒有害废品管理规范处理,（六）限制性核酸内切酶步骤问题依赖于硫尿处理或无法分型的菌株,Oldculture48hrs,Freshculture18hrs,PFGEgelfromfreshcultureshowsnosmearingandallbandsaredistinct.Lysedcellsarepresentin48houroldcultures(sameorganism),characterizedbysmearsonthePFGEgel(bluearrow).,Potentialproblems:Unduestresstobacterialcellspriortocastingtheplugcancausecelllysis,leadingtoDNAdegradationandischaracterizedby“smearing”onthegel.Recommendations:Growculturesonnon-selectivemediaUsefreshculturesgrownfor1418hoursatappropriatetemperatureandconditionsDonotletculturessitatroomtempformorethananhourbeforemakingcellsuspensionsDonotstoreculturesat4CbeforemakingcellsuspensionsDonotuseculturesgrownformorethan18hours(containlysedcells)DoNOTcentrifugeorvortexcellsuspensionsDoNOTleavebacterialcellsuspensionsatroomtempforextendedperiodsoftimepriortocastingplugs,（七）起始的菌体悬液质量Preparingcellsuspension,（八）制作包埋菌体的小胶块步骤,Whenagaroseisreheated,waterevaporatesandtheagaroseconcentrationincreases,resultinginplugsthatdonothavetheexpectedagarosepercentage.Reheatingtheagarose6timesincreasedtheconcentrationfrom1%to2%.S=standard,Potentialproblems:AgarosethatistoohotmaydamagethecellsAgarosethickensandsolidifiesasitcools,makingpipettingdifficultandleadingtoanunevendistributionofcellswithinplugsRecommendations:Equilibratemeltedagaroseto5054Candkeepwarmwhilecastingplugs.Limitmechanicalforce(pipetting)whenmixingmeltedagarosewithcellsuspensions.Donotre-useplugagarosemorethan3or4times.Repeatedheatingresultsinlossoffluidandincrease