PCR(聚合酶鏈式反應)是利用DNA在體外攝氏95°高溫時變性會變成單鏈,,低溫(經(jīng)常是60°C左右)時引物與單鏈按堿基互補配對的原則結合,再調溫度至DNA聚合酶最適反應溫度(72°C左右),,DNA聚合酶沿著磷酸到五碳糖(5'-3')的方向合成互補鏈,。基于聚合酶制造的PCR儀實際就是一個溫控設備,能在變性溫度,,復性溫度,,延伸溫度之間很好地進行控制。
PCR反應的特異性決定因素:
1,、引物與模板DNA特異正確的結合,;
2、堿基配對原則,;
3,、Taq DNA聚合酶合成反應的忠實性;
4,、靶基因的特異性與保守性,。
其中引物與模板的正確結合是關鍵。引物與模板的結合及引物鏈的延伸是遵循堿基配對原則的,。聚合酶合成反應的忠實性及Taq DNA聚合酶耐高溫性,,使反應中模板與引物的結合(復性)可以在較高的溫度下進行,結合的特異性大大增加,,被擴增的靶基因片段也就能保持很高的正確度,。再通過選擇特異性和保守性高的靶基因區(qū),其特異性程度就更高,。
PCR 反應特異性提高的方法:
1. 引物的設計
引物最好在模板 cDNA 的保守區(qū)設計,,長度 15-30bp,GC 含量小于 60%,,3’端不超過連續(xù)三個 G 或 C,,堿基分布錯落有致,避免引物自身形成二聚體,,設計完成之后,,需進行 BLAST 檢測,如果與其他基因不具有互補性,,則可以進行下一步實驗,。
2. 降落 PCR
降落 PCR 是一種簡單的降低非特異性產(chǎn)物的 PCR,最大的優(yōu)點就是可以降低實驗耗時,,同時又可以優(yōu)化實驗的步驟,。引物的設計決定退火溫度,退火溫度過高會使 PCR 效率過低,,過低則會使非特異擴增過多,。這雖然可以通過反復嘗試來優(yōu)化,但費時費力,。降落 PCR 提供了一個較為簡易的優(yōu)化方法,。首先在較高的溫度下擴增,此時雖然擴增效率低,但非特異擴增基本沒有,。隨著退火溫度的降低,,非特異擴增會逐步增多,。但由于此時特異的擴增產(chǎn)物已經(jīng)達到一定的數(shù)量優(yōu)勢,,因此會對非特異擴增產(chǎn)生強烈的競爭抑制,從而大幅提高 PCR 的特異性和效率,。
3. 熱啟動擴增
采用熱啟動方法進行擴增,,是除了設計最佳引物之外,提高 PCR 反應特異性好的方式,。在一般的 PCR 反應中,,試劑的配置需在冰上進行,且要將 PCR 儀預熱,,這種方法就類似于熱啟動,,能夠一定程度的抑制錯配。但是酶在低溫下也存在活性,,只要體系中有 DNA 鏈存在,,就會擴增產(chǎn)生非特異性條帶。采用熱啟動的方法就是在達到變性溫度之前wan全抑制酶的活性,,而zui有效的方法就是使用熱啟動 Taq 酶(或熱啟動高保真聚合酶)去擴增,,它的原理就是采用化學修飾的方法封閉酶的活性中心,當溫度上升到 95℃時恢復活性,,指導擴增,。
4. 巢式 PCR
采用巢式 PCR 進行擴增,在多輪擴增結果中提高擴增特異性和靈敏度,。與普通 PCR 不同的是,,它采用兩對引物進行擴增,首先用第一對引物普通 PCR,,然后將第一輪擴增的產(chǎn)物稀釋 100 倍后用第二對引物(巢式引物)二次擴增,。因此采用巢式 PCR 可以大大增加困難模板擴增的特異性和有限靶序列的靈敏度。
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