PCR引物的設計原則

2022-10-15 07:27:05 字數 2450 閱讀 3050

① 引物應用核酸系列保守區內設計並具有特異性。

② 產物不能形成二級結構。

③ 引物長度一般在15~30鹼基之間。

④ g+c含量在40%~60%之間。

⑤ 鹼基要隨機分布。

⑥ 引物自身不能有連續4個鹼基的互補。

⑦ 引物之間不能有連續4個鹼基的互補。

⑧ 引物5′端可以修飾。

⑨ 引物3′端不可修飾。

⑩ 引物3′端要避開密碼子的第3位。

1.引物的特異性

引物與非特異擴增序列的同源性不要超過70%或有連續8個互補鹼基同源。

2.避開產物的二級結構區

某些引物無效的主要原因是引物重複區dna二級結構的影響,選擇擴增片段時最好避開二級結構區域。用有關計算機軟體可以**估計mrna的穩定二級結構,有助於選擇模板。實驗表明,待擴區域自由能(△g°)小於58.

6lkj/mol時,擴增往往不能成功。若不能避開這一區域時,用7-deaza-2′-脫氧gtp取代dgtp對擴增的成功是有幫助的。

3.長度

寡核苷酸引物長度為15~30bp,一般為18~27mer。引物的有效長度:ln=2(g+c)+(a+t),ln值不能大於38,因為》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。

含量 g+c含量一般為40%~60%。其tm值是寡核苷酸的解鏈溫度,即在一定鹽濃度條件下,50%寡核苷酸雙鏈解鏈的溫度,有效啟動溫度,一般高於tm值5~10℃。若按公式tm=4(g+c)+2(a+t)估計引物的tm值,則有效引物的tm為55~80℃,其tm值最好接近72℃以使復性條件最佳。

上下游引物的gc含量不能相差太大。

5.鹼基隨機分布

引物中四種鹼基的分布最好是隨機的,不要有聚嘌呤或聚嘧啶的存在。尤其3′端不應超過3個連續的g或c,因這樣會使引物在g+c富集序列區錯誤引發。

6.引物自身

引物自身不應存在互補序列,否則引物自身會摺疊成髮夾狀結構引物本身復性。這種二級結構會因空間位阻而影響引物與模板的復性結合。若用人工判斷,引物自身連續互補鹼基不能大於3bp。

7.引物之間

兩引物之間不應具有互補性,尤應避免3′端的互補重疊以防引物二聚體的形成。一對引物間不應多於4個連續鹼基的同源性或互補性。

引物二聚體及髮夾結構如果不可避免的話,應盡量使其△g值不要過高(應小於4.5kcal/mol)。否則易導致產生引物二聚體帶,並且降低引物有效濃度而使pcr 反應不能正常進行。

8.引物的3′端

引物的延伸是從3′端開始的,不能進行任何修飾。3′端也不能有形成任何二級結構可能,除在特殊的pcr(as-pcr)反應中,引物3′端不能發生錯配。

在標準pcr反應體系中,用2u taq dna聚合酶和800μmol/l dntp(四種dntp各200μmol/l)以質粒(103拷貝)為模板,按95℃,25s;55℃,25s;72℃,1min的迴圈引數擴增hiv-1 gag基因區的條件下,引物3′端錯配對擴增產物的影響是有一定規律的。a∶a錯配使產量下降至1/20,a∶g和c∶c錯配下降至1/100。引物a:

模板g與引物g:模板a錯配對pcr影響是等同的。

9.引物的5′端

引物的5′端限定著pcr產物的長度,它對擴增特異性影響不大。因此,可以被修飾而不影響擴增的特異性。引物5′端修飾包括:

加酶切位點;標記生物素、螢光、地高辛等;引入蛋白質結合dna序列;引入突變位點、插入與缺失突變序列和引入一啟動子序列等。

10.密碼子的簡併

如擴增編碼區域,引物3′端不要終止於密碼子的第3位,因密碼子的第3位易發生簡併,會影響擴增特異性與效率。

11. 引物3′端不能選擇a,最好選擇t。

引物3′端錯配時,不同鹼基引發效率存在著很大的差異,當末位的鹼基為a時,即使在錯配的情況下,也能有引發鏈的合成,而當末位鏈為t時,錯配的引發效率大大降低,g、c錯配的引發效率介於a、t之間,所以3′端最好選擇t。

12. 引物5′ 端和中間△g值應該相對較高,而3′ 端△g值較低。

△g值是指dna 雙鏈形成所需的自由能,它反映了雙鏈結構內部鹼基對的相對穩定性,△g值越大,則雙鏈越穩定。應當選用5′ 端和中間△g值相對較高,而3′ 端△g值較低(絕對值不超過9)的引物。引物3′ 端的△g 值過高,容易在錯配位點形成雙鏈結構並引發dna 聚合反應。

(不同位置的△g值可以用oligo 6軟體進行分析)

13. 引物應具有特異性。

引物設計完成以後,應該對其進行blast檢測。如果與其它基因不具有互補性,就可以進行下一步的實驗了。

關於blast(使用方法以後將會講解)的作用應該是通過比對,發現你所設計的這個引物,在已經發現並在genbank中公開的不物種基因序列當中,除了和你的目標基因之外,還有沒有和其他物種或其他序列當中存在相同的序列,如和你的目標序列之外的序列相同的序列,則可能擴出其他序列的產物,那麼這個引物的特異性就很差,從而不能用。

下面我們呼叫primer premier 5.0(以primer premier 5.0為例), 講解它的特點和使用方法,目的是要達到能夠自己設計一對簡併引物、可以分析一段序列或基因的酶切位點。

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