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您现在的位置: 医学全在线 > 理论教学 > 基础学科 > 免疫细胞与核酸分子杂交 > 正文:影响PCR的主要因素
    

影响PCR的主要因素

 

  VentTM DNA多聚酶:是美国New England Biolabs公司从潜水艇排气孔(Vent)中分离的超级嗜热菌-能生长于98℃中的Thermococcus litoralis中分离纯化得到的,故名Vent酶。它的一些酶学性质较Taq DNA聚合酶更为优越,它能耐100℃高温且2h以上仍有活力,并且具有3’→5’外切酶活性的校正能力,错误扩增的机率比Taq酶降低一倍。后来该公司又从深水潜艇(2010m)排气孔分离的能在104℃生长的Pyococcus菌GB-D株植入Deep Vent DNA聚合酶基因而表达的Deep Vent DNA聚合酶,在95℃的半寿期达23h(Vent酶为6.7h,Taq酶为1h)。

  4.RTth逆转录酶(rTth Reverse Transcriptase)目前逆转录-PCR(RT-PCR)的发展很快,所以对耐热的依赖于RNA的DNA多聚酶的研究也有进展。有实验表明Taq DNA多聚酶有依赖于RNA的DNA聚合酶活性,但活性较弱。Cetus公司于1991年推出一种rTth Reverse Tran-scriptase,有很好的依赖于RNA的耐热DNA聚合酶活性和依赖于DNA的耐热DNA聚合酶活性,二种活性分别依赖于Mn2+Mg2+,这样就可分别控制酶活性。利用该酶只需250ng的总RNA即可有效地进行RT-PCR,得到特异的DNA片段,从而非常有利于逆转录PCR的发展。

  耐热DNA聚合酶的研究近几年来得到长足的发展,这在PCR发展中起到了重要的作用。我们相信随着进一步的研究,将使人们对耐热DNA聚合酶的认识和应用更进一步地发展。

  我国的PCR研究发展很快,其关键试剂-耐热DNA聚合酶-也已有几个实验室能够分离纯化,如复旦大学遗传学研究所、华美公司、中国医学科学院基础医学研究所。后二者的菌株为Thermus aquaticus YT-1。前者则是从自己筛选的嗜热菌中分离纯化,复旦大学遗传所亦已成功地克隆了该聚合酶的基因并获得了耐热F4DNA聚合酶,其酶学性质非常接近于Taq DNA聚合酶,为我国PCR的开展提供了保证。

  四、影响PCR特异性的因素

  通过上述内容。可以看出有许多因素可以影响PCR的特异性,在此我们作一归纳,供大家参考:①退火步骤的严格性:提高退火温度可以减少不匹配的杂交,从而提高特异性。②减短退火时间及延伸时间可以减少错误引发及错误延伸。③引物二聚体是最常见的副产品,降低引物及酶的浓度也可以减少错误引发,尤其是引物的二聚化。④改变MgCl2(有时KCl)浓度可以改进特异性,这可能是提高反应严格性或者对Taq酶的直接作用。⑤模板中如果存在次级结构,例如待扩增的片段易自行形成发夹结构时,可在PCR混合物中的4×dNTPs中加入7-脱氮-2’-脱氧鸟苷-5’-三磷酸(7-deaza-2’-deoxyguanosine-5’-trihosphate)(de7GTP)。用de7GTP与dGTP比例为3:1的混合物(150μmol/l de7GTP +50μmol/L dGTP)代替200μmol/l dGTP,则可阻非特异性产物的生成。医学.全在线www.med126.com

  五、扩增平坡

  扩增反应并不是可以无穷地进行下去的,经过一定的循环周期后需扩增的片段不再按指数增多而逐渐进入平坡;进入平坡的循环次数,取决于起始时存在的模板拷贝数以及合成的DNA总量。所谓平坡就是批PCR循环的后期,合成产物达0.3~1pmol时,由于产物的堆积,使原来以指数增加的速率变成平坦的曲线。

  造成PCR进入平坡的原因有:引物和dNTP等消耗完毕、Taq酶失活,这几中因素在标准反应中均不会出现。此外,还有几种可能:

  1.底物过剩  因DNA合成量多于反应液中存在的Taq酶,在100μl反应液中含2.5Utaq酶而DNA合成量达1μg(3nmol脱氧核苷酸)时,开始变为底物过剩。延长延伸时间或添加Taq酶,可以克服之。但不实用,因每进行下一循环就要延长延伸时间一倍及多加一倍Taq酶,才能继续保持指数增长。

  2.非特异性扩增产物的竞争  与上述情况密切相关,此时不需要的DNA片段与需要的片段同时竞争聚合酶,要克服这一情况是要提高反应特异性,使不需要片段不能大量积聚

  3.退火时产物的单链自己缔合  两条单链的DNA片段在退火时除了与引物缔合外,也可以自行缔合,这也会阻止产品增多。当产物浓度到达10pmol/100μl时即可发生此现象,除稀释外无法克服。

  4.变性在高浓度产物条件下,产物解链不完全,以及最终产物的阻化作用(焦磷酸化,双链DNA)。

  总而言之,PCR的条件是随系统的而异的,并无统一的最佳条件,先选用通用的条件扩增,然后稍稍改变各参数,可以达到优化,以取得优良的特异性和产率。

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