影響 PCR 反應的五要素:
1、引物
引物是 PCR 特異性反應的關(guān)鍵,PCR 產(chǎn)物的特異性取決于引物與模板 DNA 互補的程度。理論上,只要知道任何一段模板 DNA 序列,就能按其設計互補的寡核苷酸鏈做引物,利用 PCR 就可將模板 DNA 在體外大量擴增。
設計引物應遵循以下原則:
①引物長(cháng)度: 15-30bp,常用為 20bp 左右。
②引物擴增跨度: 以 200-500bp 為宜,特定條件下可擴增長(cháng)至 10kb 的片段。
③引物堿基:G+C 含量以 40-60% 為宜,G+C 太少擴增效果不佳,G+C 過(guò)多易出現非特異條帶。ATGC 蕞 hao 隨機分布,避免 5 個(gè)以上的嘌呤或嘧啶核苷酸的成串排列。
④避免引物內部出現二級結構,避免兩條引物間互補,特別是 3'端的互補,否則會(huì )形成引物二聚體,產(chǎn)生非特異的擴增條帶。
⑤引物 3'端的堿基,特別是蕞末及倒數第二個(gè)堿基,應嚴格要求配對,以避免因末端堿基不配對而導致 PCR 失敗。
⑥引物中有或能加上合適的酶切位點(diǎn),被擴增的靶序列最 hao 有適宜的酶切位點(diǎn),這對酶切分析或分子克隆很有好處。
⑦引物的特異性:引物應與核酸序列數據庫的其它序列無(wú)明顯同源性。引物量:每條引物的濃度 0.1~1umol 或 10~100pmol,以蕞低引物量產(chǎn)生所需要的結果為好,引物濃度偏高會(huì )引起錯配和非特異性擴增,且可增加引物之間形成二聚體的機會(huì )。
2、酶
目前有兩種 Taq DNA 聚合酶供應, 一種是從棲熱水生桿菌中提純的天然酶,另一種為大腸菌合成的基因工程酶。催化一典型的 PCR 反應約需酶量 2.5U(指總反應體積為 100ul 時(shí)),濃度過(guò)高可引起非特異性擴增,濃度過(guò)低則合成產(chǎn)物量減少。
3、dNTP
dNTP 的質(zhì)量與濃度和 PCR 擴增效率有密切關(guān)系,dNTP 粉呈顆粒狀,如保存不當易變性失去生物學(xué)活性。dNTP 溶液呈酸性,使用時(shí)應配成高濃度后,以 1M NaOH 或 1M Tris。HCL 的緩沖液將其 PH 調節到 7.0~7.5,小量分裝, -20℃ 冰凍保存。多次凍融會(huì )使 dNTP 降解。
在 PCR 反應中,dNTP 應為 50~200umol/L,尤其是注意 4 種 dNTP 的濃度要相等 ( 等摩爾配制),如其中任何一種濃度不同于其它幾種時(shí) (偏高或偏低),就會(huì )引起錯配。濃度過(guò)低又會(huì )降低 PCR 產(chǎn)物的產(chǎn)量。dNTP 能與 Mg2+結合,使游離的 Mg2+濃度降低。
4、模板
模板核酸的量與純化程度,是 PCR 成敗與否的關(guān)鍵環(huán)節之一,傳統的 DNA 純化方法通常采用 SDS 和蛋白酶 K 來(lái)消化處理標本。SDS 的主要功能是:溶解細胞膜上的脂類(lèi)與蛋白質(zhì),因而溶解膜蛋白而破壞細胞膜,并解離細胞中的核蛋白,SDS 還能與蛋白質(zhì)結合而沉淀;蛋白酶 K 能水解消化蛋白質(zhì),特別是與 DNA 結合的組蛋白,再用有機溶劑酚與 lv 仿抽提掉蛋白質(zhì)和其它細胞組份,用乙醇或異丙醇沉淀核酸。提取的核酸即可作為模板用于 PCR 反應。
一般臨床檢測標本,可采用快速簡(jiǎn)便的方法溶解細胞,裂解病原體,消化除去染色體的蛋白質(zhì)使靶基因游離,直接用于 PCR 擴增。RNA 模板提取一般采用異硫氰酸胍或蛋白酶 K 法,要防止 RNase 降解 RNA。
5、Mg2+濃度
Mg2+對 PCR 擴增的特異性和產(chǎn)量有顯著(zhù)的影響,在一般的 PCR 反應中,各種 dNTP 濃度為 200umol/L 時(shí),Mg2+濃度為 1.5~2.0 mmol/L 為宜。Mg2+濃度過(guò)高,反應特異性降低,出現非特異擴增,濃度過(guò)低會(huì )降低 Taq DNA 聚合酶的活性,使反應產(chǎn)物減少。