正文 PCR引物的設計(1 / 2)

引物是指與待擴增的靶DNA區段兩端序列互補的人工合成的寡核苷酸短片段,它通常包括引物1和引物2兩種,引物1又稱Watson引物,是5′端與有義鏈互補的寡核苷酸,用於擴增編碼鏈或mRXA鏈;引物2又稱為Crick引物,是3′端與反義鏈互補的寡核苷酸,用於擴增DNA模板鏈。兩引物在模板DNA上結合位點之間的距離決定了擴增區段的長度。實驗表明,1kb之內是理想的擴增跨度,2kb左右是有效的擴增跨度,而超過3kb就無法得到有效的擴增,而且也難以獲得一致的結果。因此,引物的選擇與合成對PCR成功與否具有決定性意義。

一、引物的選擇

位於高保守區互補的引物,可以特異性擴增某一目標DNA,可用於目標基因的分離或鑒定(而隨機引物可導致多區域擴增),產生特征性PCR擴增指紋圖譜,從而用於快速基因分型。

待擴增的目標DNA不同,使用的引物也不相同。常用的引物選擇方法有三種:一是根據文獻選擇,文獻作者已使用過某對引物,並對其進行了靈敏度、特異性、循環參數、反應條件等諸多研究,可直接引用其序列,合成後作PCR擴增,此法的成功率很高;第二種方法是根據文獻的DNA序列或基因數據庫(如EMBL數據庫)查詢的DNA序列自行設計引物;第三是對獲得的目的DNA片段作核苷酸分析,然後自行設計引物。

二、引物設計的原則

引物設計的總原則是:提高特異性擴增,抑製非特異性擴增。主要標準如下。

(1)長度應為15~30bp,一般為18~24bp,與模板順序互補。引物的有效長度[Ln=2(G+C)+(A+T)]不能大於38,因Ln>38時,最適延伸溫度會超過Taq DNA聚合酶的最適溫度(74℃),不能保證產物的特異性。

(2)堿基隨機分布引物中四種堿基的分布最好是隨機的,避免嘌呤、嘧啶一連串堆積。尤其在3′端不應超過三個連續的G或C,以免引物在G+C富集序列區錯誤引發。

(3)G+C含量在40%~60%間,以45%~55%為宜,太少擴增效果不佳,G、C過多易出現非特異條帶。引物的Tm是寡核苷酸的解鏈溫度。有效啟動溫度(tp)一般高於tm5~10℃。tm可以用公式簡單地計算。

有效引物的tm應為55~80℃,其tm最好接近72℃,以使複性條件最優。

tm=4(G+C)+2(A+T)

(4)引物本身不應存在互補序列,否則引物自身會折疊成發夾狀結構或引物本身複性,引物本身互補序列不能連續超過三個堿基;避免引物內部出現二級結構,因這種二級結構會因空間位阻而影響引物與模板的複性結合。