②甘油:有報道,反應中加入5%~15%甘油有助於PCR反應的複性過程,尤其對G+C含量高和二級結構多的靶序列以及擴增長片段(>1500bp)更適用,應注意的是,DMSO和甘油並非對所有PCR均有益,因此,是否加這些試劑應根據具體情況而定,也需要操作者的探索。
③氯化四甲基銨(TMAC):在反應中加入1×10-5~1×10-4mol/L的TMAC可促進PCR去除非特異擴增,而不抑製Taq DNA聚合酶。
④T4噬菌體基因32蛋白質(gp32):加入0.5~1.0μL的gp32 1nmol/L(Pharmacia公司),可使Taq聚合酶對長片段DNA的擴增改善至少10倍。
二、循環參數
(一)變性時間和溫度
模板DNA和PCR產物的變性不充分是PCR失敗的主要原因。DNA在其鏈分解溫度tss時的變性隻需幾秒鍾,但反應管內達到tss還需一定時間,變性溫度太高會影響酶活力。適宜的變性條件是95℃×30s,或97℃×15s,若低於94℃,則需延長變性時間。使用較高的溫度是適宜的,特別是對G+C比較豐富的模板序列。變性不完全,DNA雙鏈會很快複性,因而減少產量。在變性中,溫度太高或反應時間過長,又會導致酶活力的損失。為提高起始模板的變性效果,保存酶活力,常常在加入Taq酶之前97℃先變性7~10min,再按94℃的變性溫度進入循環方式,這對PCR的成功有益處。Taq DNA聚合酶活力半衰期在92.5℃為2h以上,95℃為40min,97℃為5min。
(二)引物的退火
退火溫度和所需時間取決於引物的堿基組成、長度和濃度。實際使用的退火溫度要低於擴增引物在PCR條件下真實tm值的5℃。引物越短(12~15bp),退火溫度越低(40~45℃)。Taq DNA聚合酶的活性溫度範圍很寬,退火溫度在55~72℃之間會得到好的結果。在典型的引物濃度時(如0.2μmol/L),退火僅需數秒即完成。若降低複性溫度(37℃)可提高擴增產量,但引物與模板間錯配現象會增多,導致非特異性擴增上升;若提高複性溫度(56~70℃)雖擴增反應的特異性增加,但擴增效率下降。理想的方法是:設置一係列對照反應,以確定擴增反應的最適複性溫度。一些PCR的研究者建議PCR的擴增,使用兩種溫度範圍效果較好,55~75℃為退火和延伸溫度,94~97℃為變性溫度。
(三)引物的延伸
Taq DNA聚合酶雖能在較寬的溫度範圍內催化DNA的合成,但不合適的溫度仍可對擴增產物的特異性、產量造成影響。延伸溫度一般選擇在70~75℃之間(較複性溫度高10℃左右),此時Taq DNA聚合酶具有最高活力。
延伸時間長短取決於模板序列的長度和濃度以及延伸溫度的高低。在最適溫度下,核苷酸的摻入率為35~100nt/s,這也取決於緩衝體係、pH、鹽濃度和DNA模板的性質等,延伸1min對長達2kb的擴增片段是足夠的,延伸時間過長會導致非特異擴增帶的出現,但在循環的最後一步延伸時,為使反應完全,提高產量,可將延伸時間延長4~10min。如果底物的濃度非常低時,較長的擴增時間對初期的循環是十分有幫助的,在稍後的循環中,當擴增產物的濃度超過酶的濃度(約1μmol/L),dNTP減少,適當增加引物延伸時間對擴增有較好的幫助,所以最後一輪延伸時間常定為5~7min。
(四)循環次數
PCR的循環次數主要取決於模板DNA的濃度,一般為25~35次,此時PCR產物的積累即可達最大值,剛剛進入“平台期”。即使再增加循環次數,PCR產物量也不會再有明顯的增加。“平台期”是指PCR後期循環產物的對數積累趨於飽和,並伴隨0.3~1pmol靶序列的累計。隨著循環次數的增加,一方麵由於產物濃度過高,以致自身相結合而不與引物結合,或產物鏈纏結在一起,導致擴增效率的降低;另一方麵,隨著循環次數的增加,Taq DNA聚合酶活性下降,引物及dNTP濃度下降,易發生錯誤摻入,非特異性產物增加。因此,在得到足夠產物的前提下應盡量減少循環次數。