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技術(shù)文章

上海嘉鵬科技解析常規(guī)PCR反應(yīng)的優(yōu)化
   A. DNA模板：
·   盡量使用高質(zhì)量、純化后的DNA作為模板
·   需要提高保真度時，可使用較高的DNA模板濃度并減少循環(huán)數(shù)
·   模板用量：以50 μl反應(yīng)體系為例——
        人基因組DNA：0.1~1.0 μg
        大腸桿菌基因組DNA：10~100 ng
        Lambda DNA：0.5~5 ng
        質(zhì)?；虿《綝NA：0.1~10 ng
B. 引物設(shè)計原則：
·  引物長度要滿足特異性需要，一般可在18~25個堿基之間；擴增長片段時好在24~30個堿基之間；
·  當(dāng)引入克隆位點時，引物末端應(yīng)額外增加3個以上堿基；
·  (G+C)%含量應(yīng)盡量控制在40~60%，兩條引物的(G+C)%含量應(yīng)盡量接近；
·  引物中GC堿基分布均勻；
·  盡量避免相同堿基連續(xù)出現(xiàn)三次以上，3’端應(yīng)避免使用A或T；
·  避免引物內(nèi)部自身配對形成二級結(jié)構(gòu)；
·  正反向引物之間應(yīng)避免配對堿基，尤其是3’端的三個堿基，否則易生成引物二聚體(Primer dimer)；
·  兩條引物的解鏈溫度（Tm）值應(yīng)在42~65℃之間，而且兩條引物間好相差不超過5℃；
·  引物Tm值的計算方法：
       20 nt以下：Tm = 2℃ x (A + T) + 4℃ x (G + C)
       20 nt以上：Tm = 81.5 + 0.41 x (GC%) -600/nt (nt：引物的堿基數(shù))
·  引物用量：
·  0.1~1.0 μM，通常可以0.2 μM起始，根據(jù)體系不同調(diào)整用量；
·  使用簡并引物、隨機引物時，需增加引物總量以彌補產(chǎn)量損失；但隨著引物量加大，特異性將降低；
·  模板較大較多，或結(jié)構(gòu)較復(fù)雜(如人基因組DNA)時，需減少引物用量以提高特異性；
·  模板較小較少(如質(zhì)粒模板)時，增加引物用量可提高產(chǎn)量。
C. 核苷酸（dNTPs）：
·  常規(guī)dNTPs濃度為每種核苷酸0.1~1.0 mM，通?？梢?.2 mM起始，根據(jù)體系不同調(diào)整用量；
·  低濃度（0.05~0.1 mM）可增加保真性，但會降低產(chǎn)量；
·  高濃度提高產(chǎn)量，尤其是長片段PCR，但會降低保真度。
D. 鎂離子濃度
·   對于Taq DNA聚合酶，鎂離子的佳濃度為1.5~2.0 mM；
·   佳濃度取決于模板、緩沖液、DNA和dNTPs（每一種都有可能鰲合鎂離子）；
·   鎂離子濃度過低，會降低產(chǎn)量；
·   鎂離子濃度過高，會增加非特異性PCR產(chǎn)物；
·   優(yōu)化鎂離子濃度時，通常以0.5 mM梯度遞增，高到4 mM。
E. Taq DNA 聚合酶濃度
·   推薦使用濃度為 1~2.5 U/50 μl反應(yīng)體系。
F. 起始反應(yīng)
·   在冰上配制反應(yīng)體系；
·   后加聚合酶；
·   將熱循環(huán)儀預(yù)熱至變性溫度(94℃)后，放入PCR管，立即進行反應(yīng)。
G. 變性溫度與時間
·   通常于94℃初始變性，使DNA雙鏈完全打開；
·   變性時間通常為15~30秒；
·   避免長時間或高溫度孵育；
·   高GC含量模板可提高變性溫度至98℃。
H. 退火溫度與時間
·   通常情況下，退火溫度為引物Tm值減5℃，在55~60℃之間；
·   提高退火溫度有利于減少非特異性條帶；
·   常規(guī)退火時間為15~30秒。
I. 延伸溫度與時間
·   延伸反應(yīng)通常在72℃下進行。
·   Taq酶的延伸時間大約為15~30秒/kb DNA；
·    產(chǎn)物小于1 kb時，建議延伸時間為30~60秒；
·    產(chǎn)物大于3 kb或反應(yīng)超過30個循環(huán)時，可能需要更長的延伸時間。
 
典型的循環(huán)條件：
預(yù)變形94℃ 2 分鐘
94℃ 30秒，
55℃ 30秒，
72℃ 1分鐘/1 kb，25~30個循環(huán)
72℃ 5分鐘
 
注：上述反應(yīng)條件適用于普通Taq DNA聚合酶催化的PCR反應(yīng)。當(dāng)DNA模板富含GC、具有復(fù)雜二級結(jié)構(gòu)、低濃度或產(chǎn)物>5 kb時可能需要改變相應(yīng)條件。


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