長片段的技術(shù)
傳統(tǒng)的PCR(標(biāo)準(zhǔn)PCR)通常只能擴增2~3kb以內(nèi)的短片段,對5kb以上的長片段很難有效擴增。限制其擴增長片段的主要原因是:①因Taq DNA聚合酶缺少3'→5'核酸外切酶活性,有較高的錯誤摻入率,而合成4.1kb核苷酸可能導(dǎo)致1次框碼移位,在產(chǎn)物鏈3'端出現(xiàn)錯配堿基,促使鏈合成提前終止;②Tris緩沖液在溫度升高時,pH降低,誘發(fā)脫嘌呤反應(yīng),使模板受損,導(dǎo)致長片段無法合成;③Taq DNA聚合酶在PCR過程中活力下降;④非特異性擴增干擾長片段的延伸。近年來發(fā)展起來的長片段PCR(long PCR)技術(shù),針對上述限制因素將PCR反應(yīng)體系進(jìn)行了改良。已從人類基因組和λ噬菌體DNA中,成功地擴增出29.9kb和42kbDNA片段,有望成為一項實驗室的常規(guī)方法。
1.模板 采用瓊脂糖包埋細(xì)胞抽提法,獲取高質(zhì)量的模板DNA,以保證模板的完整性。
2.引物 應(yīng)設(shè)計較長的引物,一般為21~34個核苷酸,可以使用較高的退火溫度,減少錯誤引發(fā),兩個引物的解鏈溫度應(yīng)平衡,差別最好不要超過1℃。
3.酶 具有3'→5'外切酶活性(校正閱讀功能)的DNA聚合酶可糾正復(fù)制時的錯配,有利于長片段的延伸,但也存在破壞引物和單鏈模板的可能性。改良的方法是將無3'→5'外切酶活性的DNA聚合酶(如rTth)和低濃度有3'→5'外切酶活性的DNA聚合酶(如Pfu)組合使用。近來已采用酶的不同組合方式,實現(xiàn)了多種目的DNA的長片段擴增。其中以rTth與vent或Pfu組合效果最好,能夠擴增出>5kb的DNA片段。
4.緩沖液 長片段PCR反應(yīng)體系通過提高Tris的濃度,或改用Tricine緩沖液以增強緩沖能力,并上調(diào)體系的pH,起始控制在pH 8.8~9.2,使隨溫度上升而降低的pH得到補償。另外,在體系中加入一定量的甘油、EDTA、Tween20、聚乙二醇、DMSO、明膠等,以降低模板解鏈溫度和(或)提高DNA聚合酶的穩(wěn)定性,從而促進(jìn)長片段的擴增。
5.熱循環(huán)參數(shù) 增加延伸時間,一般為1kb/min。提高退火溫度,同時采用熱啟動,以減少引物錯配及引物二聚體的形成,增加擴增的特異性和產(chǎn)物量。熱循環(huán)后期,每個循環(huán)適當(dāng)增加延伸階段的時間,如在28~40個循環(huán)的后12~20個循環(huán)中,每次增加15~30s,以保證產(chǎn)物鏈充分延伸。
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