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1、标准_核糖核酸酶和脱氧核糖核酸酶纯度检测方法（编制说明）1/15核糖核酸酶和脱氧核糖核酸酶纯度检测方法核糖核酸酶和脱氧核糖核酸酶纯度检测方法编编 制制 说说 明明（征求意见稿）一、任务来源一、任务来源本国家标准的制定任务列入国家标准化管理委员会二一五年国家标准制修订项目，项目编号“20154060-T-424”。本项任务由中国标准化研究院提出并归口，定于2016年完成。本标准起草工作组由中国标准化研究院、浙江工商大学、河北农业大学等单位共同组成。二、目的及意义二、目的及意义核酸分解的第一步是水解核苷酸之间的磷酸二酯键，在高等动植物中都有作用于磷酸二酯键的核酸酶，其本质均是蛋白质。但是不同来源的
2、核酸酶，其专一性、作用方式都有所不同。有些核酸酶只能作用于底物 RNA，通常称为核糖核酸酶（RNase），有些核酸酶只能作用于底物 DNA，称为脱氧核糖核酸酶（DNase），核糖核酸酶和脱氧核糖核酸酶统称为核酸酶（Nuclease）。核糖核酸酶是一类广泛存在于动植物体内的核酸水解酶，从 20 世纪 60 年代以来一直作为一种模型蛋白被普遍用于分子生物学研究。RNase 家族包括RNase A、RNase B、RNase C、RNase H、S-RNase、RNase P、RNase T 等，主要生理功能是控制细胞内 RNA 的种类与数量分布，除参与核糖核酸转录后的剪切、修饰和降解等过程外，还与
3、某些植物的自交不亲和性、器官发生、宿主的防御机制、控制肿瘤血管生成、杀灭肿瘤细胞及抑制病毒复制等有关。其中核糖核酸酶 A 一般被认为是核糖核酸酶的典型代表，分子量约为 13.64 kDa，通过 X 射线衍射和质谱分析结果表明，它的空间结构呈肾形分布，见图 1。脱氧核糖核酸酶是将单链或双链 DNA 同等程度地随机分解，生成具有 5-P 末端寡核苷酸的脱氧核糖核酸内切酶。脱氧核糖核酸酶的主要用途包括制备不含DNA 的 RNA 样品；RT-PCR 反应前 RNA 样品中去除基因组 DNA 等可能的标准_核糖核酸酶和脱氧核糖核酸酶纯度检测方法（编制说明）2/15DNA 污染；体外 T7, T3, SP
4、6 等 RNA Polymerases 催化的 RNA 转录后去除DNA 模板；DNase I Foot printing 研究 DNA-蛋白质相互作用；缺口平移（Nick translation）；产生 DNA 随机片段文库；细胞凋亡 TUNEL 检测中部分剪切基因组 DNA 作为阳性对照等。脱氧核糖核酸酶 I 一般被认为是脱氧核糖核酸酶的典型代表，分子量约 32 kDa。由于核酸酶（核糖核酸酶和脱氧核糖核酸酶）具有重要的生理学作用，引起了广泛的关注。目前已经商业化生产和销售，但是作为核酸酶的重要质量指标之一的酶的纯度，根据文献调研显示相应的测定方法目前仍然没有形成统一的检测和分析标准，各生
5、产和销售厂商对其纯度的质量控制各自定义，甚至有些厂商仅是标明了核酸酶的蛋白含量，混淆了核酸酶的纯度概念。这实际上已经成为核酸酶产品可持续发展的瓶颈问题，给消费者造成了极大的不便。鉴于此，开展核酸酶纯度检测方法标准的制定，具有重要的现实意义，可有助于规范市场上此类产品的乱象，切实保障消费者的使用。经济全球化浪潮使标准竞争上升到了战略地位，特别是进入 21 世纪以后，发达国家纷纷制定各自的标准化发展战略，以应对因经济全球化对自身带来的影响。此外，此类标准的制定也同样满足国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020 年）中明确把实施技术标准战略作为我国科技发展的两大战略之一的目标，有助于保障
6、国家科学发展。图图 1 牛胰腺核糖核酸酶牛胰腺核糖核酸酶 A 空间结构空间结构标准_核糖核酸酶和脱氧核糖核酸酶纯度检测方法（编制说明）3/15三、标准制定原则及主要内容三、标准制定原则及主要内容（一）标准编制原则（一）标准编制原则标准的制定过程中采用文献调查法、专家座谈法、凝胶电泳方法等多种研究方法，方法科学先进、过程周密严谨、数据真实可信、结果明确。本标准是为相关组织核糖核酸酶和脱氧核糖核酸酶纯度检测提供技术支撑，考虑到生产、监管等不同需求，在方法选择上，主要基于现状、现有成熟的技术以及结果及验证基础确定的，因此实用性较强。（二）标准制订主要依据（二）标准制订主要依据1、标准编写遵循 GB1
7、.1-2009标准化工作导则 第 1 部分：标准的结构和编写规则的有关要求。2、标准编写内容参考了与核酸酶纯度检测相关文献，标准参照了 GB/T 6379.1-2004测量方法与结果的准确度（正确度与精密度）第 1 部分 总则与定义和 GB/T 6379.2-2004测量方法与结果的准确度第 2 部分 确定标准测量方法重复性与再现性的基本方法。（三）本标准的主要内容（三）本标准的主要内容本标准主要包括以下 7 个部分：（1） 范围；（2） 术语和定义；（3） 原理；（4） 仪器设备及器具；（5） 主要试剂；（6） 分析步骤；（7） 结果分析等。四、主要工作过程四、主要工作过程（一）组成标准起草
8、小组根据国家制修订有关程序和要求，2015 年 10 月下旬，中国标准化研究院主持召开了核酸酶纯度检测国家标准制定研讨会。会上，组成了标准起草标准_核糖核酸酶和脱氧核糖核酸酶纯度检测方法（编制说明）4/15工作组，明确了任务要求，安排了工作进度，成立了标准起草工作小组，会议研究讨论了核酸酶纯度检测初稿，对起草小组在标准起草过程中的一些思考及难点问题进行了深刻讨论，各单位代表就标准内容及方法选择进行了讨论。（二）开展相关调研情况核酸酶纯度检测标准属于生物产业领域的标准，是支撑生产方、第三方组织开展产品评价的技术依据。起草工作小组首先针对生产和检测开展了大量的调研工作。从满足实际检测需要出发，开展
9、了国内外相关资料的收集和确认工作，资料的检索和信息的收集过程中，分析比较了大量的国内外文献方法，在符合标准化工作规划和标准化计划要求的基础上，初步形成了检测方法的制定思路。（三）标准起草完善过程在广泛调查研究的基础上，标准起草单位组织相关技术人员对核酸酶纯度检测标准项目进行了预研，课题组成员广泛收集了国内外核酸酶纯度检测的标准、文献，了解了国内外相关技术动态，并且明确了工作思路和进程安排，分析了通过前期的实验摸索、反复论证，确定了本标准方法设定的重要参数，其中包括配胶浓度、电泳电压、电泳时间等指标参数，开展了实际样品的检测。然后依据 GB/T 1.12000标准化工作导则 第 1 部分：标准的
10、结构和编写规则、GB/T 1.22002标准化工作导则 第 2 部分：标准中规范性技术要素内容的确定方法等标准编制要求，对核酸酶纯度检测标准开展了起草工作。于 2016 年 3 月中旬，起草工作小组完成了核酸酶纯度检测国家标准（草案）。2016 年 6 月，在北京组织有关单位和专家分别召开了标准草案讨论会，重点对核酸酶纯度检测方法和流程提出了完善建议。同时对方法进行了验证，针对验证所出现的问题，在 2016 年 11 月 11 组织专家对标准逐字逐句进行了讨论完善，形成了核酸酶纯度检测国家标准征求意见稿。五、国内外研究概况五、国内外研究概况电泳（SDS-PAGE）和高效液相色谱（HPLC）是目
11、前国内外最为常见的蛋标准_核糖核酸酶和脱氧核糖核酸酶纯度检测方法（编制说明）5/15白纯度检测技术。SDS-PAGE 是在聚丙烯酰胺凝胶系统中引进 SDS（十二烷基硫酸钠），SDS 会与变性的多肽结合，并使蛋白带负电荷，由于多肽结合 SDS的量几乎总是与多肽的分子量成正比而与其序列无关，因此 SDS 多肽复合物在丙烯酰胺凝胶电泳中的迁移率只与多肽的大小有关，进而区分酶等蛋白质的纯度。核酸酶（核糖核酸酶和脱氧核糖核酸酶）作为一类蛋白质，剖析国内外的检测方法，以 SDS-PAGE 为主要手段。此外，目前电泳装置已经是各实验室均已经普及的检测仪器，作为在残留限量水平的分析技术，已成为生物制品中蛋白样
12、本纯度检测的主流技术。同时“十二五”期间国内相关检测机构、科研院所、高等院校、大中企业等实验室的仪器设备配套也已比较完整，这些都为标准的推广打下了坚实的基础。HPLC 是目前国内外最为常见的蛋白纯度检测技术，其原理是根据蛋白质保留时间的差异分离蛋白质，通过峰面积积分测定蛋白质的纯度。利用样品中各组分在色谱柱内借助于固定相及流动相的某种物理、化学作用在固定相与流动相之间分配行为的不同来进行分离的，其分离机制有吸附、分配、离子交换、分子排阻、疏水作用、亲和力等，而色谱柱是色谱分离系统的核心部分，装有不同类型填料的色谱柱与相对应的流动相形成不同分离机制，对绝大多数的有机化合物进行分离分析。但该技术通
13、常针对分子量量较大的蛋白、糖蛋白等，而且用反相柱可能在柱上沉淀、或出现严重脱尾峰，且分辨率不如 SDS-PAGE。核糖核酸酶和脱氧核糖核酸酶的分子量分别为 13.7 KDa 和 32 KDa，属于小分子蛋白，采用 HPLC 很难得出理想的检测结果，故目前多数知名的核酸酶公司如 Takara 宝生物工程大连有限公司、Solarbio 索莱宝生物科技有限公司及 Sigma 公司都采用电泳（SDS-PAGE）这个传统但分辨率很高的检测方法对其产品的纯度进行检测。该检测方法检测成本低，结果准确，重复率高，但是目前市场上缺乏统一的检测标准，故对该方法进行了标准化的规定。实际上这也是规范核酸酶类生物产品的
14、实际需要，有助于相关产品的纯度统一。六、六、关键试验内容和技术指标说明关键试验内容和技术指标说明6.1 分析方法及其条件的选择与优化分析方法及其条件的选择与优化6.1.1 分析方法的选择分析方法的选择标准_核糖核酸酶和脱氧核糖核酸酶纯度检测方法（编制说明）6/15从本质上讲，酶也是一种蛋白质，根据文献报道和现有方法调研，SDS-PAGE 的方法适用于核酸酶（核糖核酸酶和脱氧核糖核酸酶）纯度检测，同时这也是目前最为普遍采用的通用方法，具有显著的方法优势。鉴于此，本标准的核糖核酸酶和脱氧核糖核酸酶纯度的方法制定采用 SDS-PAGE。6.1.2 蛋白含量测定蛋白含量测定蛋白含量的测定目前较为通用的
15、包括 Bradford 分光光度法和 Lowry 法，结合前期文献调研以及实验室操作实践，Bradford 分光光度法比较 Lowry 法简单迅速，是目前测定蛋白质含量的首选方法。此方法利用考马斯亮蓝 G-250 与蛋白质结合的特性以及在一定范围内与蛋白质含量呈现线性关系的特征检测蛋白含量。鉴于此，本标准蛋白含量测定采用 Bradford 分光光度法。6.1.3 SDS-PAGE6.1.3.1 稀释倍数的选择稀释倍数的选择本次实验将样品按 5 mg/ml 溶解后再进行 2 倍稀释、4 倍稀释、8 倍稀释、16 倍、32 倍稀释。通过根据试验结果分析不同稀释梯度范围内电泳条带的清晰程度，选择最为
16、合适的稀释倍数确定为国家标准方法中使用的倍数。6.1.3.2 浓缩胶的选择浓缩胶的选择核酸酶（核糖核酸酶和脱氧核糖核酸酶）的分子量大小分别介于为 14-20 kDa 和 28-33 kDa，介于 10-50 kDa，根据实验选择 12%凝胶分离蛋白，得到清晰且分离度高的条带。6.2 检测方法的建立与分析检测方法的建立与分析6.2.1 蛋白含量检测蛋白含量检测考马斯亮蓝 G-250 与待测蛋白结合后，在波长 595 nm 处有较高的吸收值，且在一定范围内呈现线性关系，通过选取牛血清白蛋白并配置标准溶液，绘制标准曲线，结合曲线计算待测样品蛋白实际含量。6.2.1 电泳结果分析与计算电泳结果分析与计算标准_核糖核酸酶和脱氧核糖核酸酶纯度检测方法（编制说明）7/15电泳脱色后，凝胶至于蛋白印记成像系统中成像，根据实际选择合适曝光度后拍照记录，可采用 Alpha 化学发光凝胶成像系统（FluorChem HD2，Proteinsimple，USA）调整到 EtBr-Gel 拍照模式
