mRNA差異顯示技術是由美國波斯頓Dena-Farber癌癥研究所的Liang Peng博士和Arthur Pardee博士在1992年創立的[3]。它也稱為差示反轉錄PCR(differential display of reverse transcriptional PCR)簡稱DDRT-PCR。mRNA差異顯示技術是將mRNA反轉錄技術與PCR技術二者相互結合發展起來的一種RNA指紋圖譜技術,具有簡便、靈敏、RNA用量少、效率高、可同時檢測兩種或兩種以上經不同處理或處于不同發育階段的樣品[4],該方法自問世以來已被廣泛用于差異表達基因的克隆鑒定研究中。其基本原理是,幾乎所有的真核基因mRNA分子的3’-末端,都帶有一個多聚的腺苷酸結構,即通常所說的poly(A)尾巴。因此,在RNA聚合酶的作用下,可按mRNA為模板,以oligo(dT)為引物合成出cDNA拷貝。根據mRNA分子3’-末端序列末端結構的分析可以看到,在這段poly(A)序列起點堿基之前的一個堿基,除了為A的情況之外,只能有C、G、T三種可能。根據這種序列結構特征,P. Peng等人設計合成三中不同的下游引物,它由11個或12個連續的脫氧核苷酸加上一個3’-末端錨定脫氧核苷酸組成,用5’-T11G、5’-T11C、5’-T11A表示,這樣每一種此類人工合成的寡核苷酸引物都將能夠把總mRNA群體的1/3分子反轉錄成mRNA-cDNA雜交分子。于是,采用這三種引物,可以將整個mRNA群體在cDNA水平上分成三個亞群體。然后用一個上游的隨機引物和與反轉錄時相同的oligo(dT)引物對這個cDNA亞群體進行pcr擴增,因為這個上游的引物將隨機結合在cDNA上 ,因此來自不同mRNA的擴增產物的大小是不同的,可以在測序膠上明顯分辨開來,從而篩選出不同樣品間基因差異表達的DNA片段(如圖1)。
隨著mRNA差異顯示技術的廣泛應用,也逐漸顯露出一些不足之處,如所得特異性cDNA片段克隆的假陽性的比例較高,差異條帶分離困難,獲得的差異擴增片段一般在100bp~600bp太短之間,包含大量的非編碼序列,不利于同源性比較分析等。
以下是以紅豆杉為例進行mRNA差異顯示研究的具體操作。