1.反向PCR
反向PCR(inverse polymerase chain reaction,IPCR)非常適合於已知序列側翼DNA序列的擴增,雖然在設計擴增用的一對引物時與常規PCR引物設計的規則一致,設計出的引物必須與已知序列互補,但與常規PCR引物的方向是相對的不同,用於反向PCR的一對引物方向是相反的。用這樣的一對引物做常規的PCR擴增,每個引物隻能對各自的模板線性擴增,不能進行指數級增長,無法得到足夠的產物。故用IPCR擴增的DNA模板必須先經過某種限製性內切酶酶切後,然後通過連接使含有已知序列的DNA環化,使設計的引物由原來的相反轉變為相對,就按常規PCR操作擴出未知的側翼序列。所以綜合來講,IPCR主要包括酶切、切出片斷自身連接環化、PCR擴增等步驟。
首先,用限製性內切酶消化待測線性DNA模板。其次,用連接酶將酶切後的線性DNA模板自身連接成為環狀分子,從而使引物處於一個相對的位置。最後,可以通過兩種方式進行未知序列的擴增:第一為用設計的引物直接進行常規PCR擴增;第二為先把已環化的DNA用另一種限製性內切酶消化,將環狀DNA從已知區域中間切開,這樣線性化的DNA兩側為已知序列,未知序列夾在中間,再按常規PCR進行擴增。
通過上述技術處理,就能獲得已知序列的側翼未知序列。為了提高擴增產物的特異性,往往設計巢式引物(nested primer),即包括內側引物、外側引物共兩對引物,先用外側引物對樣品進行一次擴增,然後用內側引物對一次擴增產物進行二次擴增,擴出的特異序列通過序列測序與分析,就可獲得側翼序列。
2.錨定PCR(anchored PCR)
錨定PCR又稱單側特異引物PCR(single‐specific primer PCR,SSP‐PCR),是指通過添加錨定引物接頭的方式來擴增合成未知序列或未全知序列的方法。在錨定PCR中,一條引物為根據已知序列設計的序列特異性引物,另一條則是根據序列的共同特征設計的非特異性引物。
這種非特異性的通用引物起到在其中一端附著的作用,故稱為錨定引物,與錨定引物結合的序列則稱為錨定序列。一種常用的錨定PCR技術是以DNA文庫中載體上的一小段序列作為錨定序列。還可把通過人工合成的特定序列連接到DNA片斷上作為錨定序列,因此可稱為連接錨定PCR(ligation anchored PCR)。在前述的RACE 技術擴增基因中,均屬錨定PCR範疇,用到的同聚物即為錨定引物,包括根據成熟mRNA的poly(A)序列特征設計出的一段oligo(dT)引物,以及由mRNA通過反轉錄獲得的一鏈cDNA通過DNA末端轉移酶在其3′末端進行同聚物加尾後,如poly(dG)尾,再據此尾特點而設計出的對應poly(dC)引物,它們均屬錨定引物的範疇。關於RACE 技術這裏不再重複。
3.TAIL‐PCR
交錯式熱不對稱PCR(thermal asymmetric interlaced PCR,TAIL‐PCR)是利用一係列序列特異性的巢式引物和一個短的任意引物(arbitrary primer)引導擴增已知序列的側翼序列的技術。它是一種半特異性的PCR反應,由於兩類引物的退火溫度不同,從而可以通過控製反應過程中的退火溫度有效地控製特異性和非特異性產物的擴增。在TAIL‐PCR中序列特異性的巢式引物較長,退火溫度較高,因此在PCR反應中退火溫度的高低對它與目的序列的退火沒有太大的影響,在高、低兩種退火溫度下都可以與已知序列發生特異性的退火,而序列短的任意引物則僅可以在退火溫度較低時與未知序列(已知序列的側翼序列)發生退火,通過高低溫退火溫度的交替進行,使目的基因得到有效的擴增。該PCR技術由我國科學家劉耀光教授發明,對於分析已知序列的側翼序列非常有效,尤其適用於對轉基因突變體T‐DNA插入位點側翼序列的分析。為了提高擴增的效率和擴出更長的DNA片斷以提供更多的側翼序列信息,發明者對該技術進行了進一步的完善,在原來TAIL‐cycling 技術的基礎上引入了抑製PCR技術,發展出了hiTAIL‐PCR方法。此新方法對已知序列位點的側翼未知序列的分離顯示了更強大的生命力。