基因测序(PCR常见问题)
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一、普通PCR常见问题及解决对策PCR产物的电泳检测时间一般为48h以内,有些最好于当日电泳检测,大于48 h后带型不规则甚致消失。
1. 假阴性,不出现扩增条带PCR反应的关键环节有①模板核酸的制备,②引物的质量与特异性,③酶的质量及活性④PCR循环条件。
寻找原因亦应针对上述环节进行分析研究。
1.1 模板①模板中含有杂蛋白质,②模板中含有Taq酶抑制剂,③模板中蛋白质没有消化除净,特别是染色体中的组蛋白,④在提取制备模板时丢失过多,或吸入酚。
⑤模板核酸变性不彻底。
在酶和引物质量好时,不出现扩增带,极有可能是标本的消化处理,模板核酸提取过程出了毛病,因而要配制有效而稳定的消化处理液,其程序亦应固定不宜随意更改。
1.2 酶失活需更换新酶,或新旧两种酶同时使用,以分析是否因酶的活性丧失或不够而导致假阴性。
需注意的是有时忘加Taq酶或溴乙锭。
1.3 引物引物质量、引物的浓度、两条引物的浓度是否对称,是PCR失败或扩增条带不理想、容易弥散的常见原因。
有些批号的引物合成质量有问题,两条引物一条浓度高,一条浓度低,造成低效率的不对称扩增,对策为:①选定一个好的引物合成单位。
②引物的浓度不仅要看OD值,更要注重引物原液做琼脂糖凝胶电泳,一定要有引物条带出现,而且两引物带的亮度应大体一致,如一条引物有条带,一条引物无条带,此时做PCR有可能失败,应和引物合成单位协商解决。
如一条引物亮度高,一条亮度低,在稀释引物时要平衡其浓度。
③引物应高浓度小量分装保存,防止多次冻融或长期放冰箱冷藏部分,导致引物变质降解失效。
④引物设计不合理,如引物长度不够,引物之间形成二聚体等。
1.4 Mg2+浓度Mg2+离子浓度对PCR扩增效率影响很大,浓度过高可降低PCR扩增的特异性,浓度过低则影响PCR扩增产量甚至使PCR扩增失败而不出扩增条带。
1.5 反应体积的改变通常进行PCR扩增采用的体积为20ul、30ul、50ul。
或100ul,应用多大体积进行PCR扩增,是根据科研和临床检测不同目的而设定,在做小体积如20ul后,再做大体积时,一定要模索条件,否则容易失败。
测序常见问题分析与解答1、DNA测序样品用什么溶液溶解比较好?答:溶解DNA测序样品时,用灭菌蒸馏水溶解最好。
DNA的测序反应也是Taq酶的聚合反应,需要一个最佳的酶反应条件。
如果DNA用缓冲液溶解后,在进行了测序反应时,DNA溶液中的缓冲液组份会影响测序反应的体系条件,造成Taq酶的聚合性能下降。
有很多客户在溶解DNA测序样品时使用TE Buffer。
的确,TE Buffer能增加DNA样品保存期间的稳定性,但TE Buffer对DNA测序反应有影响,根据我们的经验,我们还是推荐使用灭菌蒸馏水来溶解DNA测序样品。
2、提供DNA测序样品时,提供何种形态的比较好?答:我们推荐客户提供菌体,由我们来提取质粒,这样DNA样品比较稳定。
如果您要以提供DNA样品,我们也很欢迎,但一定要注意样品纯度和数量。
提供的测序样品为PCR产物时,特别需要注意DNA的纯度和数量。
PCR产物应该进行切胶回收,否则无法得到良好的测序效果。
有关DNA测序样品的详细情况请严格参照“DNA测序样品准备及注意事项”部分的说明。
3、提供的测序样品为菌体时,以什么形态提供为好?答:一般菌体的形态有:平板培养菌、穿刺培养菌,甘油保存菌或新鲜菌液等。
我们提倡寄送穿刺培养菌或新鲜菌液。
平板培养菌运送特别不方便,我们收到的一些平板培养菌的培养皿在运送过程中常常已经破碎,面目全非,需要用户重新寄样。
这样既误时间,又浪费客户的样品。
一旦是客户非常重要的样品时,其后果更不可设想。
而甘油保存菌则容易污染。
制作穿刺菌时,可在1。
5ml的Tube管中加入琼脂培养基,把菌体用牙签穿刺于琼脂培养基(固体)中,37℃培养一个晚上后便可使用。
穿刺培养菌在4℃下可保存数个月,并且不容易污染,便于运送。
4、与测序引物有关的问题:答:对于通用测序引物,只要正确使用,一般不会有太大问题,测序引物问题主要发生在客户自己提供的PCR引物上。
应该明确的一点是并不是所用的用于PCR的引物都可以用来作测序,以下几种PCR引物将是不适合用作测序引物的:(1)简并引物,简并引物必然要在测序模板上有多个结合位点,直接影响测序结果。
高考生物专题复习《综合PCR的基因工程问题》真题练习含答案一、选择题1.(2024·厦门高三质检)如图表示PCR 过程中某个阶段反应体系的情况,①②③④表示相关物质,L、R 表示方向。
下列叙述正确的是()A.②链从L到R的方向为3′→5′,①②链均可作为子链合成的模板B.PCR 过程需要通过解旋酶断开氢键,且为边解旋边复制C.以1个DNA为模板经3次循环需消耗8个引物③D.物质③的5′端添加了某序列,至少需经2次循环才可获得该序列的双链产物2.(2024·重庆高三质检)不对称PCR是利用不等量的一对引物来产生大量单链DNA(ssDNA)的方法,如图所示。
不对称PCR中加入的一对引物中含量较少的被称为限制性引物,含量较多的被称为非限制性引物,两者的比例通常为1∶100,PCR反应最初的若干次循环中,其扩增产物主要是双链DNA(dsDNA),但当限制性引物消耗完后,就会产生大量的ssDNA。
下列相关说法错误的是()A.用不对称PCR方法扩增目的基因时,不需要知道基因的全部序列B.进行最初若干次循环的目的是增加模板DNA的量C.最后大量获得的ssDNA与图中乙链的碱基序列一致D.因为双链DNA和单链DNA的分子量大小不同,可通过电泳方法将其分离3.(2024·无锡高三模拟)重叠延伸PCR可实现定点基因诱变,其操作过程如图所示(凸起处代表突变位点)。
下列说法正确的是()A.过程①需要把两对引物同时加入一个扩增体系以提高扩增效率B.过程①需要2轮PCR才能得到图中所示PCR产物C.过程②的产物都可以完成延伸过程D.若过程④得到16个突变基因则需要消耗15个通用引物RP24.反向PCR是一种通过已知序列设计引物对未知序列(图中L、R)进行扩增的技术,其过程如图所示。
下列相关叙述不正确的是()A.过程①用同一种限制酶对未知序列两端进行切割B.过程②需要使用DNA连接酶,形成磷酸二酯键C.过程③PCR体系需要添加耐高温的DNA聚合酶和解旋酶D.该技术可检测T-DNA整合到植物染色体DNA的位置5.IKK激酶参与动物体内免疫细胞的分化。
测序常见问题及解决策略一、PCR常见问题1.假阴性,不出现扩增条带PCR出现假阴性结果,可从以下几个方面来寻找原因:1)模板:①模板中有杂蛋白;②模板中有Taq酶抑制剂;③在提取制备模板时丢失过多;④模板核酸变性不彻底。
2)酶:酶失活或反应时忘了加酶。
3)Mg2+浓度:Mg2+浓度过高可降低PCR扩增的特异性,浓度过低则影响PCR 扩增产量甚至使PCR扩增失败而不出扩增条带。
4)反应条件:变性对PCR扩增来说相当重要,如变性温度低,变性时间短,极有可能出现假阴性;退火温度过低,可致非特异性扩增而降低特异性扩增效率退火温度过高影响引物与模板的结合而降低PCR扩增效率。
5)靶序列变异:靶序列发生突变或缺失,影响引物与模板特异性结合,或因靶序列某段缺失使引物与模板失去互补序列,其PCR扩增是不会成功的。
2.假阳性假阳性:出现的PCR扩增条带与目的靶序列条带一致,有时其条带更整齐,亮度更高。
常见原因有:1)引物设计不合适:选择的扩增序列与非目的扩增序列有同源性,因而在进行PCR扩增时,扩增出的PCR产物为非目的性的序列。
靶序列太短或引物太短,容易出现假阳性。
需重新设计引物。
2)靶序列或扩增产物的交叉污染:这种污染有两种原因:一是整个基因组或大片段的交叉污染,导致假阳性。
这种假阳性可用以下方法解决:操作时应小心轻柔,防止将靶序列吸入加样枪内或溅出离心管外。
二是空气中的小片段核酸污染,这些小片段比靶序列短,但有一定的同源性。
可互相拼接,与引物互补后,可扩增出PCR产物,而导致假阳性的产生,可用巢式PCR方法来减轻或消除。
3.出现非特异性扩增带PCR扩增后出现的条带与预计的大小不一致,或大或小,或者同时出现特异性扩增带与非特异性扩增带。
非特异性条带的出现,其原因:一是引物与靶序列不完全互补、或引物聚合形成二聚体。
二是Mg2+离子浓度过高、退火温度过低,及PCR循环次数过多有关。
三是酶的质和量,往往一些来源的酶易出现非特异条带而另一来源的酶则不出现,酶量过多有时也会出现非特异性扩增。
DNA测序常见问题分析及解决办法总结PCR类型测序模板注意事项PCR类型测序模板注意事项•总反应体积建议为50uL或100uL,扩增结束后取3ul用1%左右的琼脂糖电泳检测,应为单一的条带。
3ul样品总量不低于50ng(非常小的PCR产物可以酌情减小),PCR产物产量过低说明PCR扩增结果不是很理想,应改进条件重新扩增。
•对于有杂带和扩增弥散的PCR产物,需经琼脂糖电泳将目的片段切下来并回收,建议将PCR 产物作克隆后进行测序。
有杂带的和扩增弥散的PCR产物即使通过琼脂糖电泳纯化,测序仍有可能出现双峰等异常结果。
•经上述检测合格的PCR产物,需经过琼脂糖电泳纯化去除未反应的引物,dNTP,引物二聚体等影响测序反应的组分。
有多种纯化方法可供选择,Promega,Qiagen和生工等公司都有相应的产品可供选择。
纯化后的PCR产物经电泳检测估计总量应不低于200ng/Kb(非常小的PCR产物可以酌情减小)。
•与质粒模板相比,PCR产物彼此间差异很大,因此,每个PCR模板应尽可能提供相应的PCR 退火温度和PCR产物的长度,以供测序时参考。
•PCR模板一般不应短于200bp,过短的PCR产物应经克隆后进行测序。
•纯化好的PCR产物应溶于双蒸水中,TE缓冲液会严重影响测序反应。
•若让公司对PCR产物进行纯化,PCR产物需满足∶总量不低于1ug/kb,片段长度不低于200bp •各种PCR测序模板均应提供相应的测序引物,并尽可能提供引物的全序列,并将引物浓度准确稀释到5pmole/ul 。
引物浓度的换算关系∶总ng数 = pmole x 分子量/1000由于PCR产物测序相对较难,为使您能拿到一个好的结果,请尽量满足上述要求。
DNA测序常见问题分析及解决办法总结测序常见问题分析序列中出现N值的常见原因:通常有以下几种情况将造成测序结果中N值较多:•PCR产物直接进行测序,在PCR产物长度以后将无反应信号,机器将产生许多N值。
PCR常见问题分析及对策PCR常见问题分析及对策(无扩增产物、非特异性扩增、拖尾、假阳性) 问题1:无扩增产物现象:正对照有条带,而样品则无原因:1.模板:含有抑制物,含量低2.Buffer对样品不合适3.引物设计不当或者发生降解4.反应条件:退火温度太高,延伸时间太短对策:1.纯化模板或者使用试剂盒提取模板DNA或加大模板的用量2.更换Buffer或调整浓度3.重新设计引物(避免链间二聚体和链内二级结构)或者换一管新引物4.降低退火温度、延长延伸时间问题2:非特异性扩增现象:条带与预计的大小不一致或者非特异性扩增带原因:1.引物特异性差2.模板或引物浓度过高3.酶量过多4.Mg2+浓度偏高5.退火温度偏低现非特异条带而另一来源的酶则不出现,酶量过多有时也会出现非特异性扩增。
其对策有:①必要时重新设计引物。
②减低酶量或调换另一来源的酶。
③降低引物量,适当增加模板量,减少循环次数。
④适当提高退火温度或采用二温度点法(93℃变性,65℃左右退火与延伸)。
出现片状拖带或涂抹带PCR扩增有时出现涂抹带或片状带或地毯样带。
其原因往往由于酶量过多或酶的质量差,dNTP浓度过高,Mg2+浓度过高,退火温度过低,循环次数过多引起。
其对策有:①减少酶量,或调换另一来源的酶。
②减少dNTP的浓度。
③适当降低Mg2+浓度。
④增加模板量,减少循环次数。
克隆PCR产物的最优条件是什么?最佳插入片段:载体比需实验确定。
1:1(插入片段:载体)常为最佳比,摩尔数比1:8或8:1也行。
应测定比值范围。
连接用5ul 2X连接液, 50ng质粒DNA,1Weiss单位的T4连接酶,插入片段共10ul。
室温保温1小时,或4oC过夜。
在这2种温度下,缺T-凸出端的载体会自连,产生蓝斑。
室温保温1小时能满足大多数克隆要求,为提高连接效率,需4oC过夜。
PCR产物是否需要用凝胶纯化?如凝胶分析扩增产物只有一条带,不需要用凝胶纯化。
如可见其他杂带,可能是积累了大量引物的二聚体。
基因测序无信号的原因基因测序无信号的原因分为外部原因和内部原因。
1,外部原因包括:(1)实验员的操作原因样品污染、样品用错、引物加错、BDT漏加、试剂的使用量错误、回收错误等操作过程的错误(2)仪器的原因(3)实验条件的原因实验过程中的温度和湿度,退火温度的不合适2,内部原因包括:(1)菌液和质粒原因:测序模板与引物无法配对,或者配对能力较差,造成测序信号弱甚至无信号。
分析:菌液浓度太低甚至失活,或者载体为低拷贝,造成提取的质粒浓度低,测序无法产生足够信号;载体的信息错误,或者载体经过改造,测序引物与模板无法有效结合,造成测序无信号;客户提供的质粒浓度太低,质量太低造成测序无信号;引物发生降解导致测序无信号;引物定量不准造成测序无信号(引物与模板比例差异较大);无插入片段。
(2)PCR切胶和已纯化原因:测序模板与引物无法配对,或者配对能力较差,造成测序信号弱甚至无信号。
分析:测序引物与模板没有结合位点;测序引物或者模板,已经发生降解;样品浓度太低,造成纯化之后的模板浓度太低,测序无法产生足够信号;PCR产物送样量太少,造成DNA总量太少,纯化之后无法产生足够模板,测序信号弱,甚至无信号;PCR片段大于2000bp时,纯化效率显著降低,造成模板浓度不足,测序信号偏弱(作出这个判定时要根据已经回收后的产物电泳亮度才行)(3)引物:自备引物太长造成自连或walking引物有较重的引物二聚体、错配(错配会导致多个结合位点,出现双峰,不是无信号)、发卡结构等造成测序无信号;引物浓度太低或者太高都可能造成测序无信号;引物发生降解或者被污染造成测序无信号;简并引物、引物过长、引物不纯等导致测序无信号。
(4)其他困难模板,样品在前端存在高级结构,引物结合上去之后无法继续测通;Buffer种类的不合适;PCR模板(PCR已纯化和质粒是客户自己提供的,如果模板溶于TE会导致信号衰竭,无信号,各种乱峰,是因为TE溶液里的EDTA导致,我们把模板重新洗脱即可重新测序)含有抑制物导致产量低导致无信号;PCR(引物退火,不是PCR)退火温度太高,延伸时间太短导致无扩增产物而导致测序无信号。
PCR的主要影响因素及常见问题解决方法第一部分、PCR的主要影响因素PCR技术必须有人工合成的合理引物和提取的样品DNA,然后才进行自动热循环,最后进行产物鉴定与分析。
引物设计与合成目前只能在少数技术力量较强的研究院、所进行,临床应用只需购买PCR检测试剂盒就可开展工作,PCR自动热循环中影响因素很多,对不同的DNA样品,PCR反应中各种成份加入量和温度循环参数均不一致。
现将几种主要影响因素介绍如下。
一、温度循环参数在PCR自动热循环中,最关键的因素是变性与退火的温度。
如操作范例所示,其变性、退火、延伸的条件是:94℃60s, 37℃60s, 72℃120s,共25~30个循环,扩增片段500bp。
在这里,每一步的时间应从反应混合液达到所要求的温度后开始计算。
在自动热循环仪内由混合液原温度变至所要求温度的时间需要30~60s,这一迟滞时间的长短取决于几个因素,包括反应管类型、壁厚、反应混合液体积、热源(水浴或加热块)以及两步骤间的温度差,在设置热循环时应充分给以重视和考虑,对每一仪器均应进行实测。
关于热循环时间的另一个重要考虑是两条引物之间的距离;距离越远,合成靶序列全长所需的时间也越长,前文给出的反应时间是按最适于合成长度500bp的靶序列拟定的。
下面就各种温度的选择作一介绍。
1.模板变性温度变性温度是决定PCR反应中双链DNA解链的温度,达不到变性温度就不会产生单链DNA模板,PCR也就不会启动。
变性温度低则变性不完全,DNA双链会很快复性,因而减少产量。
一般取90~95℃。
样品一旦到达此温度宜迅速冷却到退火温度。
DNA变性只需要几秒种,时间过久没有必要;反之,在高温时间应尽量缩短,以保持Taq DNA聚合酶的活力,加入Taq DNA聚合酶后最高变性温度不宜超过95℃。
2.引物退火温度退火温度决定PCR特异性与产量;温度高特异性强,但过高则引物不能与模板牢固结合,DNA扩增效率下降;温度低产量高,但过低可造成引物与模板错配,非特异性产物增加。
测序常见问题及解决策略一、PCR常见问题1.假阴性,不出现扩增条带PCR出现假阴性结果,可从以下几个方面来寻找原因:1)模板:①模板中有杂蛋白;②模板中有Taq酶抑制剂;③在提取制备模板时丢失过多;④模板核酸变性不彻底。
2)酶:酶失活或反应时忘了加酶。
3)Mg2+浓度:Mg2+浓度过高可降低PCR扩增的特异性,浓度过低则影响PCR 扩增产量甚至使PCR扩增失败而不出扩增条带。
4)反应条件:变性对PCR扩增来说相当重要,如变性温度低,变性时间短,极有可能出现假阴性;退火温度过低,可致非特异性扩增而降低特异性扩增效率退火温度过高影响引物与模板的结合而降低PCR扩增效率。
5)靶序列变异:靶序列发生突变或缺失,影响引物与模板特异性结合,或因靶序列某段缺失使引物与模板失去互补序列,其PCR扩增是不会成功的。
2.假阳性假阳性:出现的PCR扩增条带与目的靶序列条带一致,有时其条带更整齐,亮度更高。
常见原因有:1)引物设计不合适:选择的扩增序列与非目的扩增序列有同源性,因而在进行PCR扩增时,扩增出的PCR产物为非目的性的序列。
靶序列太短或引物太短,容易出现假阳性。
需重新设计引物。
2)靶序列或扩增产物的交叉污染:这种污染有两种原因:一是整个基因组或大片段的交叉污染,导致假阳性。
这种假阳性可用以下方法解决:操作时应小心轻柔,防止将靶序列吸入加样枪内或溅出离心管外。
二是空气中的小片段核酸污染,这些小片段比靶序列短,但有一定的同源性。
可互相拼接,与引物互补后,可扩增出PCR产物,而导致假阳性的产生,可用巢式PCR方法来减轻或消除。
3.出现非特异性扩增带PCR扩增后出现的条带与预计的大小不一致,或大或小,或者同时出现特异性扩增带与非特异性扩增带。
非特异性条带的出现,其原因:一是引物与靶序列不完全互补、或引物聚合形成二聚体。
二是Mg2+离子浓度过高、退火温度过低,及PCR循环次数过多有关。
三是酶的质和量,往往一些来源的酶易出现非特异条带而另一来源的酶则不出现,酶量过多有时也会出现非特异性扩增。
PCR跑胶,目的条带很亮,但是边沿不清楚,前后有拖尾现象,是什么原因?参考见解:1模板可能有降解,建议避免反复冻融,放置时间不能太长。
模板的质量是最重要的。
2抽提RNA时有污染,包括基因组DNA污染和蛋白质污染,需重做抽提。
3提高退火温度,减少非特异性扩增。
4减少循环次数,减少非特异性扩增。
5电泳缓冲液时间太长,ph值和盐离子浓度明显改变。
6电泳时电压不能太高,8V/cm。
7一般来讲,基于promega和T aKaRa的PCR反应体系中,Mg和dNTP的浓度是相匹配的,不需改动。
8 加样量过大。
过多的量会造成加样孔超载,从而导致拖尾和弥散,对于较大的DNA此现象更明显。
9制胶过程中胶孔没制好。
10 EB没有冲洗干净。
11模板混有基因组DNA,或模板中混有蛋白。
12非特异反映。
引物设计的不好,非特异,这种情况容易出现非特异扩增造成有非特异性扩增带或拖尾现象。
13电泳液用久了不换,电泳胶脏了。
14扩增的条件不合适,一般退火温度低时容易使引物在非特异位置结合引发扩增反应造成拖尾。
针对以上情况,可以先提高退火温度试试,如果实在不行,再看看引物是不是合适。
如果内参可以扩出来,只能说明程序可能是适合的,但不能完全说明体系合适。
体系内的各组分,如模板、dNTP、Mg 离子、引物等都可能造成拖尾。
先得考虑换了那种成分后出现了拖尾,逐项试验。
引物当然是最重要的因素,但绝非造成拖尾的唯一原因。
而且,一般而言,拖尾不会是引物的问题,尤其是已经被用过证明能扩出特异片段的引物,更不可能是它的问题了。
先不要加T aq酶,等到其他东西都加完了以后,放到PCR仪上去,到那时再加,马上开启PCR程序试试。
检查一下你的dNTP的量够不够。
适当减少2~3个循环试试,可能会有效果。
PCR结果总是不满意,要注意些什么?参考见解:1将PCR反应的试管与反应板紧贴。
2当酶反应混合物以70℃“热启动”开始循环时,切记在加入酶后稍微振荡一下,因为在0.2-ml的PCR管中不能均匀传热。
测序常见问题及解决策略一、PCR常见问题1.假阴性,不出现扩增条带PCR出现假阴性结果,可从以下几个方面来寻找原因:1)模板:①模板中有杂蛋白;②模板中有Taq酶抑制剂;③在提取制备模板时丢失过多;④模板核酸变性不彻底。
2)酶:酶失活或反应时忘了加酶。
3)Mg2+浓度:Mg2+浓度过高可降低PCR扩增的特异性,浓度过低则影响PCR扩增产量甚至使PCR扩增失败而不出扩增条带。
4)反应条件:变性对PCR扩增来说相当重要,如变性温度低,变性时间短,极有可能出现假阴性;退火温度过低,可致非特异性扩增而降低特异性扩增效率退火温度过高影响引物与模板的结合而降低PCR扩增效率。
5)靶序列变异:靶序列发生突变或缺失,影响引物与模板特异性结合,或因靶序列某段缺失使引物与模板失去互补序列,其PCR扩增是不会成功的。
2.假阳性假阳性:出现的PCR扩增条带与目的靶序列条带一致,有时其条带更整齐,亮度更高。
常见原因有:1)引物设计不合适:选择的扩增序列与非目的扩增序列有同源性,因而在进行PCR扩增时,扩增出的PCR产物为非目的性的序列。
靶序列太短或引物太短,容易出现假阳性。
需重新设计引物。
2)靶序列或扩增产物的交叉污染:这种污染有两种原因:一是整个基因组或大片段的交叉污染,导致假阳性。
这种假阳性可用以下方法解决:操作时应小心轻柔,防止将靶序列吸入加样枪内或溅出离心管外。
二是空气中的小片段核酸污染,这些小片段比靶序列短,但有一定的同源性。
可互相拼接,与引物互补后,可扩增出PCR产物,而导致假阳性的产生,可用巢式PCR方法来减轻或消除。
3.出现非特异性扩增带PCR扩增后出现的条带与预计的大小不一致,或大或小,或者同时出现特异性扩增带与非特异性扩增带。
非特异性条带的出现,其原因:一是引物与靶序列不完全互补、或引物聚合形成二聚体。
二是Mg2+离子浓度过高、退火温度过低,及PCR循环次数过多有关。
三是酶的质和量,往往一些来源的酶易出现非特异条带而另一来源的酶则不出现,酶量过多有时也会出现非特异性扩增。
十个问题及答案问题1:基因检测有什么用途?回答:1. 辅助临床诊断:很多疾病表现出来的症状类似,临床上很难进行鉴别诊断,容易混淆。
若是通过基因检测,在基因层面找到致病原因,可以辅助临床医生鉴别诊断甚至纠正临床上的诊断。
举例:某基因检测机构通过对一个临床疑似“先天性白内障-小角膜综合症”的家系进行了基因检测,最后在基因层面发现他们家系患的其实是“玻璃体视网膜脉络膜病”而非“先天性白内障-小角膜综合症”,帮其纠正了临床诊断。
又如:糖尿病中有一型特殊类型的糖尿病为“单基因糖尿病”(由单个基因突变引起,为孟德尔遗传病)由于其基因存在缺陷,使得患者在代谢特征、临床表现和治疗方案等方面,都与1型或者2型糖尿病患者有着明显的区别。
但是,由于认识上的不足,单基因糖尿病常常被误认为1型或2型糖尿病。
英国一项流行病学的调查显示,有80%的青春晚期糖尿病(MODY)患者未被正确诊断。
在欧美国家的单基因糖尿病的研究中,发现有10%的1型糖尿病和2-5%的2型糖尿病其实是单基因糖尿病。
所以,通过对正常人群体,特别是有糖尿病家族史的人群,进行单基因糖尿病致病基因的筛查,可以尽早发现基因缺陷,从而把单基因糖尿病患者从1型或者2型糖尿病患者中区分出来。
2.携带者筛查:最常见的是唐氏综合征的筛查。
传统的唐氏综合征筛查是利用血清学筛查进行的,检出率为65%-75%,容易漏检。
而无创产前基因检测则可以准确地筛查出唐氏综合征患儿,还包括对18三体综合征和13三体综合征的筛查。
此外,针对具有某些单基因遗传病(尤其是隐性遗传病)家族史的高危人群进行相关致病基因的筛查,可以及时发现该家族中致病基因的携带情况,进而分析后代患病的风险,为家属成员提供有效的遗传信息,防止缺陷基因向下一代遗传。
3指导治疗:现在医生开药的遵循的是经过广泛测试后提供的剂量信息。
但所有的药物在测试过程中都是以群体作为样本的,因此药物剂量在对于大多数人是合适的。
但是由于每个人的基因不同,会导致正常剂量下的药物对一些人产生致命的作用。
测序常见问题及解决策略一、PCR常见问题1.假阴性,不出现扩增条带PCR出现假阴性结果,可从以下几个方面来寻找原因:1)模板:①模板中有杂蛋白;②模板中有Taq酶抑制剂;③在提取制备模板时丢失过多;④模板核酸变性不彻底。
2)酶:酶失活或反应时忘了加酶。
3)Mg2+浓度:Mg2+浓度过高可降低PCR扩增的特异性,浓度过低则影响PCR 扩增产量甚至使PCR扩增失败而不出扩增条带。
4)反应条件:变性对PCR扩增来说相当重要,如变性温度低,变性时间短,极有可能出现假阴性;退火温度过低,可致非特异性扩增而降低特异性扩增效率退火温度过高影响引物与模板的结合而降低PCR扩增效率。
5)靶序列变异:靶序列发生突变或缺失,影响引物与模板特异性结合,或因靶序列某段缺失使引物与模板失去互补序列,其PCR扩增是不会成功的。
2.假阳性假阳性:出现的PCR扩增条带与目的靶序列条带一致,有时其条带更整齐,亮度更高。
常见原因有:1)引物设计不合适:选择的扩增序列与非目的扩增序列有同源性,因而在进行PCR扩增时,扩增出的PCR产物为非目的性的序列。
靶序列太短或引物太短,容易出现假阳性。
需重新设计引物。
2)靶序列或扩增产物的交叉污染:这种污染有两种原因:一是整个基因组或大片段的交叉污染,导致假阳性。
这种假阳性可用以下方法解决:操作时应小心轻柔,防止将靶序列吸入加样枪内或溅出离心管外。
二是空气中的小片段核酸污染,这些小片段比靶序列短,但有一定的同源性。
可互相拼接,与引物互补后,可扩增出PCR产物,而导致假阳性的产生,可用巢式PCR方法来减轻或消除。
3.出现非特异性扩增带PCR扩增后出现的条带与预计的大小不一致,或大或小,或者同时出现特异性扩增带与非特异性扩增带。
非特异性条带的出现,其原因:一是引物与靶序列不完全互补、或引物聚合形成二聚体。
二是Mg2+离子浓度过高、退火温度过低,及PCR循环次数过多有关。
三是酶的质和量,往往一些来源的酶易出现非特异条带而另一来源的酶则不出现,酶量过多有时也会出现非特异性扩增。
图2
解决方法:主要原因是PCR产物没有纯化,含有部分序列一致的两种以上长度不一的片段,将PCR产物进行PAGE纯化(至少琼脂糖充分电泳后切胶纯化)后再进行测序,便可解决。
问题图3(测序引物有碱基缺失)
测序引物有碱基缺失(一般是引物的5'端缺失),和模板的碱基缺失即图1有些类似,所不同的是模板碱基缺失一般是在一段正常测序序列后才出现移码,而引物碱基缺失的话,则从测序一开始就出现移码,表面在图形上便是一开始就是严重的峰形重叠。
解决方法:重新合成引物,或将引物进行PAGE纯化
2、克隆测序时出现峰形重叠
原因:所挑选的重组子不是单克隆,所提供的测序用质粒中含有两种以上插入片段不同的质粒;或是是送测序的菌液污染
解决方法:重新挑单克隆的菌落(划线分离单菌落),提质粒或送菌液。
测序常见问题分析主讲人: 张隽辉LOGO1. 序列结构对测序的影响图例:poly结构原因: 主要原因是在polyT结构后,测序酶容易在模板上 滑动,导致随后的峰型变乱 或者移码 解决办法: 此类样品通过对其反向互补序列进行测序,通过 拼接可以得到模板全长序列.图例:重复结构原因: 重复结构会导致测序复制框的滑移,另外测序试剂采用 了I, U 代替G, T, 与模板结合能力较弱, 测序酶很难延伸, 信号会迅速衰减或峰谱很乱 解决办法: 使用反向引物对模板进行测序,测到重复序列反向互 补位置时,即可完成模板全长的拼接,一般测A\C重复 序列比G\T要容易一些图例:回文结构位点94至137碱基前后互补, 形成回文结构,该结构导致 后面的信号衰减,出现错误的判读。
图例: 特殊结构现象: 信号在73bp(信号峰图2700处)突然中断, 测序PCR反应终止原因: 变性后的单链在该处很可能互补或在全序列中有大的 特殊结构,造成严重的二级结构,使dNTP 和 ddNTP不 能和模板结合, 测序酶无法正常延伸 解决方法: 酶切,做亚克隆测序2.测序常见图谱分析图例:双克隆1现象: T载体序列峰图正常, 连接位置处出现套峰原因: 1.有插入片段的载体和空载体同时存在 2.PCR产物用T载体进行连接时,其片段能以正反两个方向 插入T载体 解决办法: 重新挑取单克隆备注: 重新进行PCR反应或者酶切鉴定仅能证明该克隆含有插入片段, 并不足以证明模板的单一图例:双克隆2现象: 载体序列及插入片段前半部分峰图单一,套峰出现在插入片段中间原因: 1. pcr产物不纯,且产物的引物结合区以及峰图单一的序列 都一样 2. 部分模板碱基发生突变,双峰出现的位点是由碱基突变 的位置决定的,有时会一端正常一端双峰(插入片断超过一 个反应测序长度(800~900bp)), 或者两个反应都双峰 解决方法: 重新挑单克隆图例:非特异扩增现象: 峰图起始即双峰原因及解决方法: 1. 对于质粒样品, 引物在序列上有两个结合位点(载体上 和插入片段上),换一个引物测序 2.对于PCR产物,有两个模板,且两个模板都能和引物结合 扩增, 换引物或克隆测序图例:等位基因双模板现象:序列的80bp到120bp之间有两套峰存在,没有发生移码突变解决方法: 采取克隆的方法将两套模板分开,分别进行测序图例:碱基缺失碱基缺失常见在PCR产物中,特别是从基因组中扩增得到的PCR片段, 上图的186位缺失两个连续的T。
基因测序(PCR常见问题)生物专业很实用
PCR常见问题
PCR常见问题分析及对策(无扩增产物、非特异性扩增、拖尾、假阳性)
问题1:无扩增产物
现象:正对照有条带,而样品则无
原因:
1.模板:含有抑制物,含量低
2.Buffer对样品不合适
3.引物设计不当或者发生降解
4.反应条件:退火温度太高,延伸时间太短
对策:
1.纯化模板或者使用试剂盒提取模板DNA或加大模板的用量
2.更换Buffer或调整浓度
3.重新设计引物(避免链间二聚体和链内二级结构)或者换一管新引物
4.降低退火温度、延长延伸时间
问题2:非特异性扩增
现象:条带与预计的大小不一致或者非
特异性扩增带
原因:
1.引物特异性差
2.模板或引物浓度过高
3.酶量过多
4.Mg2+浓度偏高
5.退火温度偏低
6.循环次数过多
对策:
1.重新设计引物或者使用巢式PCR
2.适当降低模板或引物浓度
3.适当减少酶量
4.降低镁离子浓度
5.适当提高退火温度或使用二阶段温度法
6.减少循环次数
问题3:拖尾
现象:产物在凝胶上呈Smear状态。
原因:
1.模板不纯
2.Buffer不合适
3.退火温度偏低
4.酶量过多
5.dNTP、Mg 2+浓度偏高
6.循环次数过多
对策:
1.纯化模板
2.更换Buffer
3.适当提高退火温度
4.适量用酶
5.适当降低dNTP和镁离子的浓度
6.减少循环次数
问题4:假阳性
现象:空白对照出现目的扩增产物
原因:
靶序列或扩增产物
的交*污染
对策:
1.操作时应小心轻柔,防止将靶序列吸入加样枪内或溅出离心管外;
2.除酶及不能耐高温的物质外,所有试剂或器材均应高压消毒。
所用离心管及加样枪头等均应一次性使用。
3.各种试剂最好先进行分装,然后低温贮存
PCR引物设计的黄金法则(转自tiangen)
1.引物最好在模板cDNA的保守区内设计。
DNA序列的保守区是通过物种间相似序列的比较确定的。
在NCBI上搜索不同物种的基因,通过序列分析软件(比如DNAman)比对(Alignment),各基因相同的序列该基因的保守区
2.引物长度一般在15~30碱基之间。
引物长度(primer length)常用的是18-27 bp,但不应大于38,因为过长会导致伸温度大于74℃,不适于Taq DNA 聚合酶进行反应。
3.引物GC含量在40%~60%之间,Tm值最好接近72℃。
GC含量(composition)过高或过低都不利于引发反应。
上下游引物的GC含量不能太大。
另外,上下游引物的Tm值(melting temperature)是寡核苷酸的解链温度在一定盐浓度条件下,50%寡核苷酸双链解链的温度。
有效启动温度,一般高于Tm 5~10℃。
若按公式Tm= 4(G+C)+2(A+T)估计引物的Tm值,则有效引物的Tm为55~8其Tm值最好接近72℃以使复性条件最佳。
4.引物3′端要避开密码子的第3位。
如扩增编码区域,引物3′端不要终止于密码子的第3位,因密码子的第3位易发并,会影响扩增的特异性与效率。
5.引物3′端不能选择A,最好选择T。
引物3′端错配时,不同碱基引发效率存在着很大的差异,当末位的碱基为A时,在错配的情况下,也能有引发链的合成,而当末位链为T时,错配的引发效率大大降G、C错配的引发效率介于A、T之间,所以3′端最好选择T。
6. 碱基要随机分布。
引物序列在模板内应当没有相似性较高,尤其是3’端相似性较高的序列,否则容致错误引发(False priming)。
降低引物与模板相似性的一种方法是,引物中四种的分布最好是随机的,不要有聚嘌呤或聚嘧啶的存在。
尤其3′端不应超过3个连续或C,因这样会使引物在GC富集序列区错误引发。
7. 引物自身及引物之间不应存在互补序列。
引物自身不应存在互补序列,否则引物自身会折叠成发夹结构(Hairpin)使引物本身复性。
这种二级结构会因空间位阻而影响引物与模板的复性结合。
引物自身不能有连续4个碱基的互补。
两引物之间也不应具有互补性,尤其应避免3′ 端的互补重叠以防止引物二聚体(Dimer 与Cross dimer)的形成。
引物之间不能有连续4个碱基的互补。
引物二聚体及发夹结构如果不可避免的话,应尽量使其△G值不要过高(应小于
4.5kcal/mol)。
否则易导致产生引物二聚体带,并且降低引物有效浓度而使PCR 反应不能正常进行。
8. 引物5′ 端和中间△G值应该相对较高,而3′ 端△G值较低。
△G值是指DNA 双链形成所需的自由能,它反映了双链结构内部碱基对的相对稳定性,△G值越大,则双链越稳定。
应当选用5′ 端和中间△G值相对较高,而3′ 端△G值较低(绝对值不超过9)的引物。
引物3′ 端的△G 值过高,容易在错配位点形成双链结构并引发DNA 聚合反应。
(不同位置的△G值可以用Oligo 6软件进行分析)
9.引物的5′端可以修饰,而3′端不可修饰。
引物的5′ 端决定着PCR产物的长度,它对扩增特异性影响不大。
因此,可以被修饰而不影响扩增的特异性。
引物5′ 端修饰包括:加酶切位点;标记生物素、荧光、地高辛、Eu3+等;引入蛋白质结合DNA序列;引入点突变、插入突变、缺失突变序列;引入启动子序列等。
引物的延伸是从3′ 端开始的,不能进行任何修饰。
3′ 端也不能有形成任何二级结构可能。
10. 扩增产物的单链不能形成二级结构。
某些引物无效的主要原因是扩增产物单链二级结构的影响,选择扩增片段时最好避开二级结构区域。
用有关软件(比如RNAstructure)可以预测估计mRNA的稳定二级结构,有助于选择模板。
实验表明,待扩区域自由能(△G°)小于58.6l kJ/mol时,扩增往往不能成功。
若不能避开这一区域时,用7-deaza-2′-脱氧GTP取代dGTP对扩增的成功是有帮助的。
11. 引物应具有特异性。
引物设计完成以后,应对其进行BLAST检测。
如果与其它基因不具有互补性,就可以进行下一步的实验了。
值得一提的是,各种模板的引物设计难度不一。
有的模板本身条件比较困难,例如GC含量偏高或偏低,导致找不到各种指标都十分合适的引物;用作克隆目的的PCR,因为产物序列相对固定,引物设计的选择自由度较低。
在这种情况只能退而求其次,尽量去满
足条件。
做Real Time时,用于SYBR Green I法时的一对引物与一般PCR的引物,在引物设计要求的参数是不同的。
引物设计的要求:
1)避免重复碱基,尤其是G.
2)Tm=58-60度。
3)GC=30-80%.
4)3'端最后5个碱基内不能有多于2个的G或C.
5)正向引物与探针离得越近越好,但不能重叠。
6)PCR扩增产物长度:引物的产物大小不要太大,一般在80-250bp之间都可;80~bp最为合适(可以延长至300 bp)。
7)引物的退火温度要高,一般要在60度以上;
要特别注意避免引物二聚体和非特异性扩增的存在。
而且引物设计时应该考虑到引物要有不受基因组DNA污染影响的能力,即引物应该显子,最好是引物能跨外显子的接头区,这样可以更有效的不受基因组DNA污染的影
至于设计软件,PRIMER3,PRIMER5,PRIMER EXPRESS都应该可以的。
做染料法最关键的就是寻找到合适的引物和做污染的预防工作。
对于引物,你要有大堆引物中挑出一两个能用的引物的思想准备---寻找合适的引物非常不容易。
关于BLAST的作用应该是通过比对,发现你所设计的这个引物,在已经发现并在GENE 中公开的不物种基因序列当中,除了和你的目标基因之外,还有没有和其他物种或序列当中存在相同的序列,如和你的目标序列之外的序列相同的序列,则可能扩出序列的产物,那么这个引物的特异性就很差,从而不能用。