模板合成

近日，大连化物所固体核磁共振及催化化学创新特区研究组（05T5组）侯广进研究员、赵侦超副研究员团队与低碳烃综合利用及沸石催化材料研究组（DNL0804）李秀杰研究员合作，利用固体核磁共振技术揭示了有机/无机模板剂在分子筛选择性铝取代中作用的本质。　　硅铝分子筛作为一类重要固体酸催化材料，其催化性能与酸中心分布即铝落位密切相关，因此铝位点的精确调控对其催化反应性能有至关重要影响。此外，尽管人们认为分子筛中的铝位点不是随机分布的，且通过调节有机和无机模板剂可以实现不同的铝分布的调控，但关于模板剂对铝落位调控的微观作用机制大多基于理论计算、或者Co2+离子交换的UV-Vis等，缺少直接的实验证据。　　MCM-49超笼孔口处的B酸被认为是苯-乙烯液相烷基化的活性中心。对比传统环己亚胺（HMI）为模板剂，利用环己胺（CHA）合成的MCM-49分子筛超笼孔口处的T2铝含量明显较多。1H-13C二维相关谱等核磁共振结果表明，HMI在分子筛合成中主要以质子化形式存在，而CHA则存在质子化和非质子化两种状态。2D 1H-27Al相关谱发现，两种合成体系中T2铝位点与有机模板剂的1H并无相关信号，这表明T2铝位点是由Na+导向生成的，27Al MQ进一步验证了该机制。该团队还利用1H{23Na}双共振实验研究发现，只有非质子化的CHA与Na+有相关作用，这表明非质子化CHA在Na+附近形成配位，两者协同促进了分子筛孔道的形成，这同时有利于体系中容纳更多的Na+，进而实现了CHA合成体系中T2铝位点的优势落位。　　相关研究成果以“The Role of Organic and Inorganic Structure-Directing Agents in Selective Al Substitution of Zeolite”为题，发表在《物理化学快报》（The Journal of Physical Chemistry Letters）上，并被选为Supplementary Cover。该工作的第一作者是大连化物所05T5组博士研究生王志利。上述工作得到国家自然科学基金、国家高层次人才计划、辽宁省“兴辽英才计划”、大连化物所创新基金等项目的资助。

p　　今年是“大气十条”的收官之年。8月16日，清洁空气联盟在北京发布了《城市空气质量达标规划编制手册》(简称手册)，结合国际和国内先进经验，为我国城市提供大气治污“模板”，助力各地空气质量达标管理长效机制的建立。br//pp　　手册包括达标规划编制的原则、具体方法、目标和步骤等，还有系列相关工具的介绍及使用，汇集国内外清洁空气治理百余项措施的数据库等。其编制得到美国环保署、中国环保部环境规划院、中国环科院、清华大学等支持。/pp　　中国环科院大气环境首席科学家柴发合说：“手册是推行达标规划管理的好工具，一大突破就是把政府在编制规划的作用、各个部门角色讲得很清晰。”/pp　　“空气质量持续改善意味着我国环境管理从粗放式到精细化、科学化的重大转变，空气质量达标规划是管理机制变革中最关键的一环。”清洁空气创新中心主任解洪兴说，规划以空气质量达标为管理目标，应用科学手段开展城市空气质量管理，设计并评估改善的措施，以实现持续达标的规划管理模式。通过达标规划，可使空气质量达标作为一个明确的长期限制指标，对城市能源和交通发展、产业布局做出前置约束，使空气质量得到持续改善。/ppbr//p

数字PCR是第三代PCR技术，和qPCR技术相比具有灵敏度高、精准度高、对抑制剂耐受性更强等优势，不依赖于标准品和标准曲线，并可直接对起始核酸进行绝对定量，尤其适用于对低丰度样品的检测。目前，数字PCR在医学、制药、环境、食品检测等多个领域展现出了良好的应用前景。集多重优势于一体的数字PCR实验该如何实施呢？今天呢，我们就一起来看一下数字PCR实验的第一步：模板的制备。图源：gene-π数字PCR学习网站模板制备是数字PCR实验成功的关键一步。模板提取、质量控制、避免污染和保存都是模板制备过程中的重要因素。1、清除环境污染大多数Taq聚合酶的敏感性都比较高，一旦存在污染可能会发生外源DNA扩增并影响整个实验。而外界环境中存在多种污染源，因此必须遵守严格的实验规程并做好清除污染措施。为了避免DNA污染，应遵循以下常规PCR建议：☑ 定期使用3%漂白剂溶液和水/乙醇清洁实验室工作台和设备，或根据应用情况使用DNase/RNase；☑ 尽可能将管盖好；☑ 涡旋后进行离心；☑ 设置无模板对照。2、模板提取数字PCR的DNA和RNA模板提取方法与实验室中各种提取方法是兼容的，包括苯酚氯仿法,各种试剂盒提取方法。☑ 在提取过程中，尽量简化步骤，缩短提取时间；☑ 减少化学因素对核酸的降解；☑ 减少物理因素对核酸的降解，如机械剪切力和高温；☑ 防止核酸的生物降解。3、质量控制模板提取之后，我们需要对模板的纯度和质量进行检测，以保证得到最佳的实验效果。例如分光光度法可以验证提取的DNA溶液的良好吸光度(A260/280)的比例。常用的方法还有PicoGreen荧光染料定量检测、琼脂糖凝胶电泳、毛细管凝胶电泳和3' ：5' 分析等，尽量避免污染物和潜在抑制剂的存在。4、保存提取的DNA模板的存储也是一个重要的监控因素。保存时需要避免核酸降解，如胞嘧啶脱氨和8-Oxo-2' -脱氧鸟苷的形成，因为氧化损伤可能导致在PCR扩增过程中的碱基转位。缓冲液和温度条件对样品的质量也有影响，一般提取的DNA模板用TE溶解并-20℃保存。除了上述这些，样本本身固有的其他参数也可能会对数字PCR实验产生影响：A 、富含GC的模板因为GC键非常稳定，如果模板包含富含GC的区域可能导致模板不能完全扩增。因此，为了使模板获得更好的变性，可以尝试在PCR混合物中添加DMSO或甜菜碱。B、高分子量DNA与qPCR一样，模板的复杂性可能会影响检测性能，例如质粒和长片段基因组DNA。对DNA片段进行限制性酶切可以平衡模板差异，并防止对目标分子的低估。但要保证扩增子序列中不能有酶切位点，对已经片段化的DNA(例如来自福尔马林固定、石蜡包埋组织或细胞游离的DNA)进行酶切可能导致信号丢失。通常高分子量的DNA或质粒作为模板可能会影响阴阳性微滴分区，建议在进行数字PCR之前使用化学或酶切方法进行DNA剪切，而且剪切步骤可以直接在PCR mix中进行。C、DNA拷贝数的转换在数字PCR实验中，需要对模板浓度进行检测，以避免浓度过高造成检测结果饱和（全部都是阳性微滴）。当浓度足够高时，常用的方法如荧光法和分光光度法，可用于定量核酸，从而初步预估使用数字PCR的适合测量浓度。值得注意的是，这种方法测量的是组成核酸碱基单位体积的质量。因此，使用测量质量的方法来确定基因组拷贝数，需要进行相应的换算。当以质量为基础的核酸定量与dPCR结果进行比较时，或从任何用于计算分子拷贝数的方法中得出的结果时，必须包括用于计算基因组分子量的清晰描述，以及用于计算该值的方法。在数字PCR中，DNA拷贝数的计算只需要知道被研究基因组的质量，然后应用以下公式即可：反应体积中拷贝数=反应体积DNA质量(ng)/研究基因组质量(ng) 。这里还有在线网站供大家参考：http://cels.uri.edu/gsc/cndna.html详情可参考深蓝云公众号的推文：技术小站 | 浓度到拷贝数的换算。D、逆转录酶在逆转录酶数字PCR (RT-dPCR)中，RNA转录本需通过一步法或者两步法转化为互补DNA (cDNA)进行使用。在一步法中，逆转录和PCR均在同一分区中按顺序排列。即使每个RNA分子产生多个cDNA拷贝，结果也不会被高估。在两步法中，先进行批量转录，然后对cDNA进行微滴分区，在单独的反应中进行dPCR。逆转录酶的步骤可能是一个主要的错误来源，应在实验设计中考虑。通过上述的介绍，大家是不是发现数字PCR的模板制备并没有那么复杂呀，感兴趣的小伙伴可以先把模板制备好，然后联系我们，赶紧来体验一下数字PCR的魅力吧。快速学习网址：足不出户，网页自动翻译让您轻松快速掌握Gene π数字PCR学堂。参考文献：1 Cai, Y., Li, X., Lv, R., Yang, J., Li, J., He, Y., & Pan, L. Quantitative Analysis of Pork and Chicken Products by Droplet Digital PCR. BioMed Research International, 2014, 810209. http://doi.org/10.1155/2014/810209. PMID: 252431842 Pérez-Barrios, C., Nieto-Alcolado, I., Torrente, M., Jiménez-Sánchez, C., Calvo, V., Gutierrez-Sanz, L., Palka, M., Donoso-Navarro, E., Provencio, M., Romero, A. Comparison of methods for circulating cell-free DNA isolation using blood from cancer patients: impact on biomarker testing. Transl Lung Cancer Res. 2016 Dec 5(6):665-672. doi: 10.21037/tlcr.2016.12.03. PMID: 281497603 Demeke, T., Malabanan, J., Holigroski, M., Eng, M. Effect of Source of DNA on the Quantitative Analysis of Genetically Engineered Traits Using Digital PCR and Real-Time PCR. J AOAC Int. 2017 Mar 1 100(2):492-498. doi: 10.5740/jaoacint.16-0284. Epub 2016 Dec 22. PMID: 281181374 Holmberg, R.C., Gindlesperger, A., Stokes, T., Lopez, D., Hyman, L., Freed, M., Belgrader, P., Harvey, J., Li, Z. Akonni TruTip and Qiagen Methods for Extraction of Fetal Circulating DNA-Evaluation by Real-Time and Digital PCR. PLoS One. 2013 Aug 6 8(8):e73068. doi: 10.1371/journal.pone.0073068. Print 2013. PMID: 23936545.5 Rajasekaran, N., Oh, M. R., Kim, S.-S., Kim, S. E., Kim, Y. D., Choi, H.-J., Byum, B., Shin, Y. K. Employing Digital Droplet PCR to Detect BRAF V600E Mutations in Formalin-fixed Paraffin-embedded Reference Standard Cell Lines. Journal of Visualized Experiments : JoVE, 2015, (104), 53190. Advance online publication. http://doi.org/10.3791/53190. PMID: 26484710.6 Devonshire, A. S., Whale, A. S., Gutteridge, A., Jones, G., Cowen, S., Foy, C. A., & Huggett, J. F. Towards standardisation of cell-free DNA measurement in plasma: controls for extraction efficiency, fragment size bias and quantification. Analytical and Bioanalytical Chemistry, 2014, 406(26), 6499–6512. http://doi.org/10.1007/s00216-014-7835-3. PMID: 24853859.7 Group T D , Huggett J F . The Digital MIQE Guidelines Update: Minimum Information for Publication of Quantitative Digital PCR Experiments for 2020[J]. Clinical Chemistry(8):8.