正文 PCR技術的發展(2 / 3)

引物的設計及各對引物濃度的確定,對多重PCR的成功尤為重要,各個引物的3′端要避免互補,引物長度比一般PCR反應引物稍長,以22~30bp為宜。引物的濃度需根據具體實驗確定,加入終濃度為10%DMSO可提高反應的靈敏度。

四、不對稱PCR

不對稱PCR(asymmetric PCR)的目的是擴增產生特異長度的單鏈DNA。其原理為PCR反應中采用兩種不同濃度的引物,經若幹輪循環後,低濃度的引物被消耗盡,以後的循環隻產生高濃度引物的延伸產物,結果產生大量單鏈DNA。因PCR反應中使用的兩種引物濃度不同,因此稱為不對稱PCR,此法產生的單鏈DNA可用作雜交探針或DNA測序的模板。

進行不對稱PCR有兩種方法:①PCR反應開始時即采用不同濃度的引物;②進行二次PCR擴增,第一次PCR用等濃度的引物,以期獲得較多的目的DNA片段,提高不對稱PCR產率,取第一次擴增產物(含雙鏈PCR片段)用單引物進行第二次PCR擴增產生單鏈DNA。

圖11-3不對稱PCR擴增示意圖第一種方法的缺點是隻能用限定濃度的引物,大大地降低了PCR產率,此外,當引物缺乏、有遊離dNTP存在時,PCR的特異產物和非特異產物會相互引發新鏈的合成,降低反應的特異性。所以,不對稱PCR反應中,dNTP濃度應比標準PCR反應低。

第二種方法由於第一次擴增產生了大量的目的DNA,直接將目的DNA片段從瓊脂糖凝膠中回收,除去不需要的引物及非特異產物,用單引物進行第二次PCR擴增,此法可將單鏈DNA的產率提高達皮摩爾(pmol)。不足之處是二次分離步驟增加PCR汙染的幾率。為了克服上述方法的缺點,有人設計同一反應管中的不對稱PCR,即設計第3個引物,位於前一對引物內側,其tm值比前一對引物tm值高10℃,前若幹輪循環采用低溫退火,產生大量雙鏈DNA,後麵的循環高溫退火,隻有第3個引物可與模板結合、延伸,結果產生單鏈DNA。

五、反向PCR

對於已知序列的DNA片段,隻要設計合適的引物,常規PCR就可擴增位於兩個引物之間的DNA片段,但不能擴增引物外側的DNA。然而在分子生物學研究中,經常需要鑒定緊鄰已知順序的DNA片段,如編碼DNA的上遊及下遊區域、轉位因子插入位點等。在PCR技術出現以前,要測定已知基因兩側未知的序列是非常繁雜的。一般都需先用限製性內切酶進行消化,再用已知順序的側翼區段作為探針進行Southern雜交,來鑒定合適大小的末端片段,然後從製備性凝膠上純化這些片段,克隆到載體上,得到的重組子進一步與已知順序的側翼區探針雜交,以鑒定合適的克隆。為測定未知的側翼區順序,還常需亞克隆出各種片段。

反向PCR(inverse PCR,IPCR)可以擴增一個已知DNA片段的未知旁側序列,該方法的基礎是將側翼區DNA轉變成為引物內圍區域。其做法是首先用合適的限製性內切酶在已知DNA序列之外切割,再將形成的限製性DNA片段自身連接成環狀分子。所用的引物仍然和已知序列兩端順序同源,不同的是它們的3′端方向轉向側翼區的未知DNA序列。經過一般的PCR擴增之後,其產物就是該環狀分子中未知序列的DNA片段。也可將環化DNA線性化後再進行PCR擴增,有報道認為,用線性化DNA進行IPCR擴增,效率可提高100倍。

限製性內切酶的選擇對IPCR很重要,將已知的DNA序列稱做核心DNA,第一步消化基因組DNA模板時,必須選擇核心DNA上無酶切位點的限製性內切酶,若產生黏性末端DNA片段則更易於環化。此外,限製性內切酶消化後產生的DNA片段大小要適當,太短(<200~300bp)則不能環化,太長的DNA片段則受PCR本身擴增片段有效長度的限製。