反向PCR技术原理和应用
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反向pcr原理反向PCR(Reverse PCR)是一种常用的PCR技术,用于在DNA序列未知的情况下,扩增目标DNA片段的两端序列。
它通过反向延伸的方式,从目标序列的内部区域扩增出未知序列的两端,以便进一步的克隆和分析。
本文将介绍反向PCR的原理、方法和应用。
一、原理反向PCR的原理基于PCR技术,但与常规PCR有所不同。
常规PCR是通过设计引物扩增已知序列的DNA片段,而反向PCR则是通过设计引物扩增未知序列的两端。
其基本步骤包括DNA片段的限制性内切酶切割、反向连接、PCR扩增和测序分析。
目标DNA片段被限制性内切酶切割生成两个互补的末端。
然后,这些末端通过反向连接,形成一个环状的DNA分子。
接下来,使用引物对环状DNA进行PCR扩增,以得到目标DNA片段的两端序列。
最后,通过测序分析,可以确定目标DNA片段的未知序列。
二、方法反向PCR的方法包括样品处理、引物设计、PCR扩增和测序分析。
样品处理:从待扩增的DNA样品中提取DNA,并进行限制性内切酶切割。
酶切割产生的DNA片段应具有一定的长度,以便进行反向连接。
引物设计:设计两对引物,分别位于目标DNA片段的内部和外部。
内部引物用于反向连接后的PCR扩增,外部引物用于验证扩增产物的特异性。
PCR扩增:将反向连接后的DNA作为模板,使用内部引物进行PCR 扩增。
PCR条件根据具体实验需求进行优化。
测序分析:对PCR扩增产物进行测序分析,以确定目标DNA片段的未知序列。
三、应用反向PCR在生物学研究中有广泛的应用。
以下是一些常见的应用领域:1.基因组测序:反向PCR可用于扩增未知序列的两端,以便进行全基因组测序或特定基因的测序。
2.基因克隆:通过反向PCR扩增未知序列的两端,可以获得目标基因的完整序列,从而进行基因克隆和功能研究。
3.基因突变分析:反向PCR可以用于检测基因的突变位点,并进一步研究突变对基因功能的影响。
4.基因组重排检测:反向PCR可用于检测基因组的重排事件,如基因重排、染色体倒位等。
pcr反向点杂交检测地中海分型报告PCR反向点杂交检测地中海分型报告一、引言地中海贫血是一种常见的遗传性血液病,主要分为地中海贫血(β-地中海贫血)和地中海贫血症(α-地中海贫血)。
PCR反向点杂交(PCR-RFLP)是一种常用的分子生物学方法,可用于检测地中海分型。
本报告旨在详细介绍PCR-RFLP技术在地中海分型检测中的应用。
二、PCR反向点杂交原理1. PCR原理PCR是聚合酶链式反应(Polymerase Chain Reaction)的缩写,是一种通过体外扩增DNA片段的方法。
它利用DNA聚合酶酶活性,在特定条件下,使DNA模板得到高效扩增。
2. 反向点杂交原理反向点杂交是一种基于DNA序列特异性识别的方法。
它通过将目标DNA序列与特异性引物结合,并经过适当处理后,通过电泳或其他方法进行检测。
三、PCR-RFLP技术在地中海分型检测中的应用1. 样本采集和DNA提取需要从受检者身上采集样本,如静脉血或口腔黏膜细胞。
通过常规方法提取DNA,如酚/氯仿法或商用DNA提取试剂盒。
2. PCR扩增使用特异性引物对目标基因进行PCR扩增。
对于β-地中海贫血,通常选择扩增β-地中海贫血突变的片段;对于α-地中海贫血,通常选择扩增α-地中海贫血突变的片段。
3. 酶切反应将PCR产物与适当的限制性内切酶一起进行酶切反应。
限制性内切酶是一种能够识别特定DNA序列并在该序列上切割的酶。
4. 胶电泳分析将酶切产物经过胶电泳分离,并使用合适的染料染色。
在紫外光下观察和记录胶图。
根据不同基因型的特点,可以确定受检者的地中海分型。
四、结果解读根据PCR-RFLP结果,可以得出以下结论:1. 如果在PCR-RFLP分析中观察到明显的限制性内切酶位点差异,即PCR产物经过酶切后出现不同长度的片段,可以判断受检者为地中海贫血(β-地中海贫血)或地中海贫血症(α-地中海贫血)。
2. 通过比对PCR-RFLP结果与已知标准样本的电泳图,可以进一步确定受检者的具体地中海分型。
逆转录pcr原理逆转录PCR(Reverse Transcription Polymerase Chain Reaction)是一种基因检测技术,它可以将RNA转录成DNA,在分子生物学研究和临床诊断中有着广泛的应用。
逆转录PCR原理是基于PCR技术和逆转录酶的作用,通过反向转录过程将RNA转录成cDNA,再利用PCR技术扩增目标DNA片段。
本文将详细介绍逆转录PCR的原理及其在科研和临床中的应用。
逆转录PCR的原理首先涉及到逆转录酶的作用。
逆转录酶是一种能够将RNA 模板转录成cDNA的酶,它能够逆转传统的DNA转录成RNA的过程。
在逆转录PCR中,逆转录酶首先与RNA模板结合,然后利用RNA为模板合成cDNA链。
这一步骤是逆转录PCR的关键,它使得我们能够利用PCR技术对RNA进行扩增和检测。
接下来是PCR技术的应用。
在逆转录酶完成cDNA合成后,我们需要利用PCR技术对cDNA进行扩增。
PCR是一种体外扩增DNA的技术,它利用DNA聚合酶和引物对目标DNA进行多轮扩增。
在逆转录PCR中,我们利用PCR技术对cDNA进行扩增,从而获得足够多的目标DNA片段用于后续的分析和检测。
逆转录PCR的原理使得我们能够在研究和临床中对RNA进行检测和分析。
在科研领域,逆转录PCR常用于研究基因表达和调控机制,通过检测特定基因的表达水平来揭示其在生物学过程中的作用。
在临床诊断中,逆转录PCR也被广泛应用于病原体检测和疾病诊断,例如通过检测病毒或细菌的RNA来进行感染性疾病的诊断。
总的来说,逆转录PCR原理是基于逆转录酶和PCR技术的结合,它能够将RNA转录成cDNA并进行扩增,为我们提供了一种重要的基因检测技术。
在科研和临床中,逆转录PCR都有着重要的应用价值,它为我们揭示基因表达和疾病诊断提供了重要的工具和方法。
希望本文能够帮助读者更好地理解逆转录PCR的原理及其应用,为相关研究和临床工作提供参考。
普通PCR、原位PCR、反向PCR和反转录PCR的基本原理和操作步骤普通PCR1概述聚合酶链式反应(Polymerase Chain Reaction),简称PCR,是一种分子生物学技术,用于放大特定的DNA片段。
可看作生物体外的特殊DNA复制。
DNA聚合酶(DNA polymerase I)最早于1955年发现,而较具有实验价值及实用性的Klenow fragment of E. Coli 则是于70年代的初期由Dr. H. Klenow 所发现,但由于此酶不耐高温,高温能使之变性, 因此不符合使用高温变性的聚合酶链式反应。
现今所使用的酶(简称Taq polymerase), 则是于1976年从温泉中的细菌(Thermus aquaticus)分离出来的。
它的特性就在于能耐高温,是一个很理想的酶,但它被广泛运用则于80年代之后。
PCR最初的原始雏形概念是类似基因修复复制,它是于1971年由Dr. Kjell Kleppe 提出。
他发表了第一个单纯且短暂性基因复制(类似PCR前两个周期反应)的实验。
而现今所发展出来的PCR则于1983由Dr. Kary B. Mullis发展出的,Dr. Mullis当年服务于PE公司,因此PE公司在PCR界有着特殊的地位。
Dr. Mullis 并于1985年与Saiki 等人正式发表了第一篇相关的论文。
此后,PCR的运用一日千里,相关的论文发表质量可以说是令众多其它研究方法难望其项背。
随后PCR技术在生物科研和临床应用中得以广泛应用,成为分子生物学研究的最重要技术。
Mullis也因此获得了1993年诺贝尔化学奖。
2 PCR原理PCR技术的基本原理类似于DNA的天然复制过程,其特异性依赖于与靶序列两端互补的寡核苷酸引物。
PCR由变性--退火--延伸三个基本反应步骤构成:①模板DNA的变性:模板DNA经加热至93℃左右一定时间后,使模板DNA双链或经PCR扩增形成的双链DNA解离,使之成为单链,以便它与引物结合,为下轮反应作准备;②模板DNA与引物的退火(复性):模板DNA经加热变性成单链后,温度降至55℃左右,引物与模板DNA单链的互补序列配对结合;③引物的延伸:DNA模板--引物结合物在TaqDNA聚合酶的作用下,以dNTP为反应原料,靶序列为模板,按碱基互补配对与半保留复制原理,合成一条新的与模板DNA 链互补的半保留复制链,重复循环变性--退火--延伸三过程就可获得更多的“半保留复制链”,而且这种新链又可成为下次循环的模板。
质粒的反向 pcr质粒的反向PCR是一种常用的分子生物学技术,可以用于检测和确定质粒中目的基因的序列。
下面将详细介绍反向PCR的原理及步骤。
反向PCR是一种特殊的PCR方法,它与常规PCR的不同之处在于引物的设计。
在常规PCR中,引物是根据目的基因的已知序列设计的,用于扩增目的基因的片段。
而在反向PCR 中,引物则是根据已知的质粒序列设计的,用于扩增质粒中未知区域的片段。
反向PCR的原理基于以下几个假设:1) 质粒的已知序列和未知区域是相邻的;2) 扩增产物在PCR反应中会扩增未知区域的两侧序列。
反向PCR的步骤如下:1. DNA提取与限制性内切酶切割:首先,从含有目标质粒的菌株中提取质粒DNA。
接下来,用限制性内切酶切割质粒DNA,使未知区域与已知序列分开。
2. 偏移引物的设计:根据已知的质粒序列,设计一对偏移引物。
这对引物分别位于未知区域的两侧,并有适当的长度和碱基组成。
3. 反向PCR扩增:将切割后的质粒DNA作为模板,使用偏移引物进行反向PCR扩增。
PCR反应的条件包括合适的温度和时间参数,以确保目标序列的高效扩增。
4. 凝胶电泳和提取扩增产物:将反向PCR扩增后的产物进行凝胶电泳分离,通过电泳结果可以确定未知区域的大小和存在与否。
然后,从凝胶中提取目标产物,以便进一步分析和测序。
5. 序列分析:用测序方法对扩增产物进行测序,以确定未知区域的序列。
通过反向PCR技术,研究人员可以获取目标质粒中未知区域的序列信息。
这对于研究质粒功能以及质粒在基因克隆和表达中的应用具有重要意义。
总结起来,反向PCR是一种重要的质粒分析技术,通过设计合适的引物和PCR反应条件,可以扩增和测序未知区域的序列。
这种技术在基因克隆、质粒分析和分子生物学研究中具有广泛的应用前景。
普通PCR、原位PCR、反向PCR和反转录PCR的基本原理和操作步骤普通PCR1概述聚合酶链式反应(Polymerase Chain Reaction),简称PCR,是一种分子生物学技术,用于放大特定的DNA片段。
可看作生物体外的特殊DNA复制。
DNA聚合酶(DNA polymerase I)最早于1955年发现,而较具有实验价值及实用性的Klenow fragment of E. Coli 则是于70年代的初期由Dr. H. Klenow 所发现,但由于此酶不耐高温,高温能使之变性, 因此不符合使用高温变性的聚合酶链式反应。
现今所使用的酶(简称Taq polymerase), 则是于1976年从温泉中的细菌(Thermus aquaticus)分离出来的。
它的特性就在于能耐高温,是一个很理想的酶,但它被广泛运用则于80年代之后。
PCR最初的原始雏形概念是类似基因修复复制,它是于1971年由Dr. Kjell Kleppe 提出。
他发表了第一个单纯且短暂性基因复制(类似PCR前两个周期反应)的实验。
而现今所发展出来的PCR 则于1983由Dr. Kary B. Mullis发展出的,Dr. Mullis当年服务于PE公司,因此PE公司在PCR界有着特殊的地位。
Dr. Mullis 并于1985年与Saiki 等人正式发表了第一篇相关的论文。
此后,PCR的运用一日千里,相关的论文发表质量可以说是令众多其它研究方法难望其项背。
随后PCR技术在生物科研和临床应用中得以广泛应用,成为分子生物学研究的最重要技术。
Mullis也因此获得了1993年诺贝尔化学奖。
2 PCR原理PCR技术的基本原理类似于DNA的天然复制过程,其特异性依赖于与靶序列两端互补的寡核苷酸引物。
PCR由变性--退火--延伸三个基本反应步骤构成:①模板DNA的变性:模板DNA经加热至93℃左右一定时间后,使模板DNA双链或经PCR扩增形成的双链DNA 解离,使之成为单链,以便它与引物结合,为下轮反应作准备;②模板DNA与引物的退火(复性):模板DNA经加热变性成单链后,温度降至55℃左右,引物与模板DNA单链的互补序列配对结合;③引物的延伸:DNA模板--引物结合物在T aqDNA聚合酶的作用下,以dNTP为反应原料,靶序列为模板,按碱基互补配对与半保留复制原理,合成一条新的与模板DNA 链互补的半保留复制链,重复循环变性--退火--延伸三过程就可获得更多的“半保留复制链”,而且这种新链又可成为下次循环的模板。
pcr反向点杂交法原理PCR反向点杂交法(RDA,Reverse Dot Blot Assay)是一种DNA分子生物学技术,用于检测不同样本中的DNA序列差异。
其原理是利用PCR扩增反向寡核苷酸和标记源DNA,在固相介体上固定反向寡核苷酸,并将PCR产物与之杂交,通过信号检测来分析不同样本中的DNA序列多样性。
PCR反向点杂交法的核心是使用反向寡核苷酸作为杂交探针。
反向寡核苷酸是一种寡核苷酸序列,其序列与需要检测的DNA序列相反。
通过PCR扩增,反向寡核苷酸可以标记源DNA序列,并在杂交时与之结合。
这样,如果源DNA中存在反向寡核苷酸所代表的序列,反向寡核苷酸就会结合,并被标记源DNA识别。
PCR反向点杂交法的流程包括以下步骤:1.选择需要检测的不同样本,提取其DNA并进行PCR扩增。
2.设计和合成反向寡核苷酸探针,将其固定在固相介质上,并进行亚群的划分,通常选用聚丙烯酰胺凝胶或纸质介质。
3.将PCR产物加入到反向寡核苷酸探针中,进行杂交,形成稳定的反应复合物。
4.使用信号检测技术(如辐射自显像或色素检测)来检测PCR产物的存在,分析杂交反应的结果,判断不同样本中的DNA序列多样性。
PCR反向点杂交法的优点是可以快速、准确地检测DNA序列的多样性。
同时,基于反向寡核苷酸探针的设计,可以大大减少PCR的假阳性和假阴性结果。
此外,该技术还可以用于检测多个样本的DNA序列,从而判断它们之间的相似性和区别性。
总之,PCR反向点杂交法是一种重要的DNA分子生物学技术,已广泛应用于生物医学、生物工程和生态学等领域。
它不仅可以提高我们对不同样本中DNA序列的了解,还可以帮助我们更好地理解生物多样性和进化学等重要问题。
RTPCRTPCR - RT-PCR简介反转录·聚合酶链反应(reverse transcription-polymerase chain reaction, RT-P CR)是将RNA的反转录(reverse transcription )和cDNA的聚合酶链式扩增(PCR)相结合的技术。
首先经反转录酶的作用从RNA合成 cDNA,再以cDNA为模板,扩增合成目的片段。
RT-PCR技术灵敏而且用途广泛,可用于检测细胞中基因表达水平,细胞中RNA病毒的含量和直接克隆特定基因的cDNA序列。
作为模板的RNA可以是总RNA、mRNA或体外转录的RNA 产物。
无论使用何种RNA,关键是确保RNA中无RNA酶和基因组 DNA的污染。
只要是利用相关技术提取组织或细胞中的总RNA,以其中的mRNA作为模板,采用Olig o(dT)或随机引物利用反转录酶反转录成cDNA。
再以cDNA为模板经行PCR扩增,而获得目的基因或检测基因表达。
RT-PCR可以用一步法或两步法的形式进行。
在两步法RT-PCR中,每一步都在最佳条件下进行。
cDNA的合成首先在反转录缓冲液中进行,然后取出1/10的反应产物进行PCR。
在一步法RT-PCR中,在同时为反转录和PCR优化的条件下,反转录和PCR在一直观众顺次进行。
1、反转录酶的选择两种方法1、Money 鼠白血病病毒反转录酶有较强的聚合酶活性,RNA酶H活性相对较弱。
最适作用温度为37°。
2、AMV反转录酶有强的聚合酶活性和RNA酶H活性。
最适温度为42°。
2、合成cDNA引物的选择用于反转录的引物可视实验的具体情况选择随机引物、Oligo dT 及基因特异性引物中的一种。
对于短的不具有发卡结构的真核细胞mRNA,三种都可。
一步法RT-PCR引物的选择:1. 随机引物适用于长的或具有发卡结构的RNA。
适用于rRNA、mRNA、tRNA 等所有RNA 的反转录反应。
反向pcr技术原理宝子们,今天咱们来唠唠一个超有趣的技术——反向PCR。
你可以把DNA想象成一个超级长的、扭来扭去的绳子。
平常的PCR呢,就像是沿着这个绳子的某个特定方向去复制其中的一小段。
但是反向PCR可就不一样啦,它像是在玩一种特别的游戏。
正常的DNA是有一定的顺序的,就像我们排队一样,有个先后顺序。
反向PCR要做的呀,就是把这个顺序给它来个大反转,从我们平常不太关注的地方开始搞事情。
比如说,在普通PCR里,我们是从已知的DNA序列两端开始,让那些小的DNA片段像小火车一样一节一节地复制。
可反向PCR呢,它是想知道那些在已知序列外面的部分是啥样的。
那它是怎么做到的呢?这就像是一场巧妙的魔术。
我们得先把这个DNA绳子给它切断,不过可不是随便乱切的哦。
要切成那种能让我们后续操作的样子。
然后呢,我们把这些切断的DNA片段想办法给它环化起来。
就像把一根绳子的两头系在一起,变成一个小圈圈。
这时候,这个环化的DNA就像是一个神秘的小圆圈,里面藏着我们想要探索的秘密。
接着呀,我们设计引物。
这个引物就像是一把特殊的小钥匙,它不是去开我们平常的那种DNA的锁,而是专门针对这个环化之后的DNA的。
这个引物会从这个环化DNA的某个位置开始,然后朝着我们想要知道的那个未知的区域去复制。
这就好像是我们在这个小圈圈上找了个入口,然后沿着这个圈圈的边边,朝着我们从来没去过的地方探索。
你想啊,平常我们只能看到这个DNA绳子的这一头到那一头的部分,但是通过反向PCR,我们就像是绕到了这个绳子的背后,去看看那些我们从来没见过的地方。
这对于研究基因来说,可太重要啦。
比如说,要是有个基因发生了一些奇怪的变化,但是这个变化不在我们平常研究的那个基因的主体部分,而是在这个基因周围的那些我们不太清楚的地方,反向PCR就能像个小侦探一样,把这些隐藏的信息给找出来。
而且哦,反向PCR还像是一个宝藏挖掘者。
在基因的世界里,有很多未知的宝藏,那些在已知基因序列旁边的未知区域可能就藏着很多关于基因怎么工作、为什么会出现某些疾病的线索。
PCR技术原理及其应用【摘要】聚合酶链反应(PCR)技术,是八十年代中期发展起来的新技术,它的诞生改变了分子生物学研究的指导方法。
由高温变性、低温退火(复性)及适温延伸等几步反应组成一个周期,循环进行,使目的DNA得以迅速扩增,具有特异性强、灵敏度高、操作简便、省时等特点。
因此,PCR技术在建立的短短几十年中,便迅速进入生命科学、医学研究、遗传工程、法医学、考古学、人类学等领域,并取得丰硕成果。
【关键词】PCR原理,PCR技术的应用一、PCR技术原理PCR技术是一种特异性DNA序列的体外酶促合成方法。
其基本点是重复利用扩增引物,以扩增的目标序列为模板,在DNA聚合酶作用下进行体外目标序列的合成。
一个循环周期包括三个步骤,即模板DNA变性,一定温度一定时间使靶序列双链解离成单链;引物与靶序列退火,一定温度一定时间使两个引物分别结合到靶序列DNA两条链的3’末端;引物延伸,引物沿靶DNA3’末端向5’末端延伸。
这样三步形成一个循环,并且,前一循环的产物作为后一循环的模板,使靶序列呈指数倍数进行扩增。
1、PCR技术操作的反应体系(1)扩增缓冲液标准的缓冲液含10mM Tris·HCl ,pH 为8.3-9.0(室温),而在延伸温度(72 ℃)下,pH 值接近 7.2 。
缓冲液中含有一种二价阳离子,用于激活 DNA 聚合酶的活性中心,一般使用Mg2+ ,有时使用 Mn2+ 。
一般以 MgCl2 的形式提供,标准浓度为 1.5mM 。
Mg2+ 浓度的高低会影响扩增的特异性和产率。
缓冲液中还含有 50mM 的钾离子。
有些缓冲液中还加入一些添加剂和共溶剂可降低错配率,提高富含 G+C 模板的扩增效(2)脱氧核苷三磷酸(dNTP)脱氧核苷三磷酸是 DNA 合成的底物,标准的 PCR 反应体系中含有等摩尔浓度的 4 种 dNTP ,即 dATP、dTTP、dCTP 和 dGTP ,终浓度一般为 200mM(即饱和浓度)。
PCR 技术的种类及其应用1PCR 技术的基本原理PCR技术是在模板DNA、引物和四种dNTP等存在的条件下, 依赖于DNA聚合酶(T aq酶)的酶促合成反应。
其具体反应分三步:变性、退火、聚合。
以上三步为一个循环,每一循环的产物DNA又可以作为下一个循环模板,数小时后,介于两个引物之间的目的DNA得到了大量的复制,经25~30次循环DNA数量可达2×106~7拷贝数。
2PCR技术的种类2.1反向PCR( Inverse PCR, IPCR)技术原理:反向PCR是克隆已知序列旁侧序列的一种方法.主要原理是用一种在已知序列中无切点的限制性内切酶消化基因组I)NA.后酶切片段自身环化.以环化的DNA 作为模板,用一对与已知序列两端特异性结合的引物,扩增夹在中间的未知序列。
该扩增产物是线性的DNA片段,大小取决于上述限制性内切酶在已知基闲侧翼DNA 序列内部的酶切位点分布情况。
用不同的限制性内切酶消化,可以得到大小不同的模板DNA,再通过反向PCR获得未知片段。
该方法的不足是:①需要从许多酶中选择限制酶,或者说必须选择一种合适的酶进行酶切才能得到合理大小的DNA片段。
这种选择不能在非酶切位点切断靶DNA。
②大多数有核基因组含有大量中度和高度重复序列,而在YAC或Cosmid 中的未知功能序列中有时也会有这些序列,这样,通过反向PCR得到的探针就有可能与多个基因序列杂交。
2.2锚定PCR(Anchored PCR, APCR)技术用酶法在一通用引物反转录cDNA3’-末端加上一段已知序列, 然后以此序列为引物结合位点对该cDNA进行扩增, 称为APCR。
应用:它可用于扩增未知或全知序列, 如未知cDNA的制备及低丰度cDNA文库的构建。
2.3不对称PCR(asymmetric PCR)技术两种引物浓度比例相差较大的PCR技术称不对称PCR。
在扩增循环中引入不同的引物浓度, 常用50~100÷1比例。
反向PCR:一种研究未知染色体序列的技术引言在分子生物学的研究中,有时需要研究与已知DNA区段相连接的未知染色体序列,例如基因的上游或下游序列、基因的侧翼序列、基因的插入序列等。
这些未知序列可能对基因的表达、调控、功能等有重要的影响,也可能是一些新颖或有用的DNA片段。
然而,研究未知染色体序列并不容易,因为传统的PCR技术需要两个已知序列作为引物,而未知序列无法提供引物信息。
因此,需要一种能够以已知序列为基础,扩增出未知序列的技术。
这种技术就是反向PCR 。
反向PCR是一种用于研究与已知DNA区段相连接的未知染色体序列的技术,它可以扩增一段已知序列旁侧的DNA 。
反向PCR的原理是利用限制性内切酶和连接酶,将含有已知序列的DNA片段转化为环状分子,然后利用PCR技术,以已知序列为引物,沿着环状分子的方向进行扩增,从而获得未知序列。
反向PCR的方法主要包括选择限制性内切酶位点、进行酶切和连接、设计引物和进行PCR等步骤。
本文将介绍反向PCR的原理和方法,并举例说明其在研究未知染色体序列中的应用。
原理反向PCR的原理是利用限制性内切酶和连接酶,将含有已知序列的DNA片段转化为环状分子,然后利用PCR技术,以已知序列为引物,沿着环状分子的方向进行扩增,从而获得未知序列。
如图1所示:![图1:反向PCR原理示意图]图1:反向PCR原理示意图•首先,选择一个在已知序列中没有而在其两侧都存在的限制性内切酶位点,例如EcoRI或BamHI ,并用相应的限制性内切酶对含有已知序列(红色)的DNA片段进行酶切,产生两个带有粘性末端(蓝色)的片段。
•然后,用连接酶将两个片段的粘性末端连接起来,形成一个环状分子,使得已知序列位于环状分子上。
这样,就可以将未知序列(黑色)与已知序列隔离开来,避免了引物与未知序列发生退火或延伸。
•接着,根据已知序列的两端序列设计两个引物(绿色),使得引物的方向与环状分子的方向相反,即引物1与环上未知序列1相对应,引物2与环上未知序列2相对应。
反向PCR技术原理和应用摘要:PCR只能扩增两端序列已知的基因片段,反向PCR可扩增中间一段已知序列,而两端序列未知的基因片段不扩增。
反向PCR的目的在于扩增一段已知序列旁侧的DNA,也就是说这一反应体系不是在一对引物之间而是在引物外侧合成DNA。
随着现代医学和分子生物学的飞速发展,该技术在各个领域都发挥着重要的作用。
关键词:反向PCR;原理;不足之处;应用反向PCR是一种多聚合酶链式反应(PCR)应用的方法,可使已知序列的核心区边侧的未知DNA成几何级数扩增。
用适当的限制性内切裂解含核心区的DNA,以产生适合于P CR扩增大小的片段,然后片段的末端再连接形成环状分子。
PCR的引物同源于环上核心区的末端序列,但其方向可使链的延长经过环上的未知区而不是分开引物的核心区。
这种反向PCR方法可用于扩增本来就在核心区旁边的序列,还可应用于制备未知序列探针或测定边侧区域本身的上、下游序列。
用传统的缓冲液和其他提供者推荐的条件裂解DNA。
反向PCR所扩增的片段的大小由PCR扩增片段的大小决定,目前,PCR扩增的实际上限为3-4 kb。
在许多情况下,首先需要进行Southern杂交来确定内切酶用以产生大小适于环化及反向PCR的片段的末端片段。
能裂解核心区的内切酶使反向PCR只能扩增引物所定模板(依赖于引物)的上游或上游区,而不裂解核心区的酶则使两上边侧序列都扩增,并带有由内切酶和环化类型决定的接点(例如,互补突头连接与钝头连接)。
对于扩增左翼或右翼序列,初试时最好靠近识别多个碱基位点的酶,并已知在核心区有其方便的裂解位点。
如果用反向PCR从含有大量不同的克隆片段的同一载体中探测杂交探针,建议事先在载体中引入合适的酶切位点。
用T4连接酶在稀DNA浓度下环化更容易形成单环。
在一些实验中,为产生对反向PC R大小适当的DNA片段需要两种内切酶,但这样所产生的片段末端则不适于连接,环化前需用Klenow或噬菌体T4 DNA聚合酶修理(钝化)。
连接前,需用酚或热变性使内切酶失活。
聚合酶链反应条件与经典所用的相同,例如,94℃-30秒变性,58℃-30秒引物退火,T aq聚合酶70℃延伸3分钟,进行30个循环。
可改变PCR条件以生产特异产物。
将反向P CR用于测序时,与核心区末端后部结合的扩增引物更为有用,它使测序引物扩增部分的核心序列与未知边侧序列间的接点更近,减少了扩增引物的干扰。
1 反向PCR技术原理反向PCR可用于研究与已知DNA区段相连接的未知染色体序列,因此又可称为染色体缓移或染色体步移。
这时选择的引物虽然与核心DNA区两末端序列互补,但两引物3’端是相互反向的。
扩增前先用限制性内切酶酶切样品DNA,然后用DNA连接酶连接成一个环状DNA分子,通过反向PCR扩增引物的上游片段和下游片段;现已制备了酵母人工染色体(YAC)大的线状DNA片段的杂交探针,这对于转座子插入序列的确定和基因库染色体上DNA片段序列的识别十分重要。
2 反向PCR技术不足之处该方法的不足是:①需要从许多酶中选择限制酶,或者说必须选择一种合适的酶进行酶切才能得到合理大小的DNA片段。
这种选择不能在非酶切位点切断靶DNA。
②大多数有核基因组含有大量中度和高度重复序列,而在YAC或Cosmid中的未知功能序列中有时也会有这些序列,这样,通过反向PCR得到的探针就有可能与多个基因序列杂交。
3 应用3.1克隆慢病毒介导的转基因小鼠整合位点序列卵周隙显微注射慢病毒载体是制备转基因动物,尤其是转基因小鼠的一种新的方法。
它相对于传统的方法,如原核显微注射质粒载体等,具有外源基因整合率高、适用广等优点。
整合位点是外源基因表达的决定性因素之一。
当慢病毒介导的转基因动物拷贝数较少时,由于整合位点的不同将导致外源基因的表达呈多样化或高低不等。
因此,整合位点的分析对于深入探讨外源基因在转基因动物中的表达规律具有重要的意义。
转基因整合位点的研究通常应用染色体步移技术,而在众多染色体步移方法中,反向PCR是应用最早,也是最常用的方法之一。
反向PCR的过程是:选择在已知序列中没有酶切位点的限制性内切酶将基因组DNA完全酶解后,DNA片段在低浓度的体系中自连接形成环状分子,然后利用已知序列中反向的PCR引物扩增已知序列的旁侧序列。
张俊等获得了经测序的慢病毒介导的转基因小鼠整合位点序列信息,可结合外源基因拷贝数及外源基因的表达情况分析整合位点与外源基因表达之间的关系,为建立高表达的慢病毒介导的转基因小鼠的新品系提供科学数据和参考。
3.2 建立有效分离酵母人工染色体(YAC)末端的方法构建含有目的基因区域的精细物理图是基因克隆的前提。
建立物理图的主要途径是通过筛选酵母人工染色体(YAC)文库,建立互相重叠的YAC重叠群。
在建立YAC重叠群的过程中,一个很重要的工作就是分离YAC末端。
龚瑶琴等在构建11q13 YAC重叠群过程中,发现反向PCR用于YAC末端的分离较其它方法(Alu一载体PCR和锚定PCR等)有明显的优势。
经过反复试验和改进,建立了简便易行的用反向PCR分离YAC末端的方法。
3.3 扩增抗人宫颈癌单克隆抗体重链可变区基因单克隆抗体(mAb) V区cDNA序列的克降是构建单链抗体(ScFv)的关键一步。
通常是在抗体V区序列两头5’和3’端设计带简并碱基的引物,用普通PCR法进行扩增。
该法虽看似简单,但局限性很大,若遇到同源性差且复杂的序列,则难以获得。
同时,因带有简并碱基,可使PCR产物不纯,而影响蛋白的表达及其功能。
王莹等在构建抗人宫颈癌ScFv过程中,用常规PCR法扩增出V H cDNA序列.经多种方法尝试,均未获得V H cDNA序列。
随后,采用反向PCR技术扩增并测序,与GenBank的已知序列相比较,证明PCR扩增产物的测序结果确为V H cDNA序列,为重组制备ScFv奠定了基础。
3.4 扩增细菌热激蛋白HSP60基因HSP60属于热激蛋白家族。
热激蛋白广泛存在于真核生物细胞器及细菌中,其功能是帮助蛋白质肽链折叠成正确的构象。
当有机体受到理化刺激时.热激蛋白的表达会进一步增强。
由于热激蛋白的结构和功能保守,近年来,其分子序列常被用来研究生物的系统进化。
HSP60家族的所有成员,不论属于真核生物还是原核生物,其分子中均有两段、各八个氨基酸十分保守,分别是GDGTIATV和AVKAPGFGD。
如何从已知序列的核心区向上游和下游步移,是HSP60全基因克隆的中心问题。
经典的方法是利用鸟枪法构建基因组DNA文库.再用核心区作为探针筛选该基因文库,便可得到含有核心区及其上下游序列的克隆。
但该方法工作量大,效率也较低。
为了研究双歧杆菌及加德纳氏菌等有关细菌的系统进化,蹇文婴等在已获得HSP60基因核心区序列的基础上,采用反向PCR对3株双歧杆菌和1株加德纳氏菌的HSP60基因全序列进行了扩增、克隆和序列测定,结果证明,该方法可有效地扩增细菌的HSP60全基因序列。
3.5 扩增沙门菌第一类整合子旁翼基因序列整合子对细菌耐药性的介导作用,已经引起研究人员的广泛注意,尤其第一类整合子在耐药菌中分布最广泛,占有重要地位。
在以往研究中,对沙门菌第一类整合酶基因阳性菌株的指纹图谱及其检测方法都已有探讨,但是对第一类整合酶基因及耐药基因盒的调控序列研究报道却极少。
现已知,一个基因的表达在很大程度上是由它的旁侧序列调控的,克隆基因的旁侧序列已经成为分子生物学研究中的常规工作之一。
如何对细菌耐药基因盒的表达和整合酶基因进行调控,是控制细菌耐药性产生和传播的关键。
研究整合子的旁翼序列,使第一类整合子的结构可以更加清晰及明确,有助于进一步分析整合子的调控因子,控制细菌耐药基因的捕获和表达。
在测定已知基因片段的旁测基因序列方法上,常用的有染色体DNA步移、锚定引物PCR、加人衔接头等方法,其中应用染色体DNA步移的方法以其准确性高而常用。
反向PCR 技术可以对一个已知序列DNA的两侧未知序列进行扩增和研究,也称染色体步移。
该方法常用于检测病毒、转座子等在基因组中的整合位点,建立基因组步移文库及研究基因的上游调控元件,在分子生物学研究中有广泛应用。
3.6 HLA—AB分型HLA位于人类第6号染色体短臂6p21.3区域。
具有高度的多态性。
它在抗原识别和递呈、免疫应答与调控等方面,起着非常重要的作用,是影响造血干细胞移植成败和器官移植物长期存活的关键因素之一,其中HLA—A,B,DR的影响较大。
目前,常规采用血清学分型方法用于HLA-AB分型。
但是由于抗血清之间存在交叉反应性及高质量的抗血清较难得到,从而导致血清学分型结果不尽如人意,造成分型错误及空白较多。
冯明亮等研究采用反PCR-SSOP方法作HLA—A,B,DR分型,并用于移植前配型。
反向PCR—SSOP方法即通过5’端标记有生物素的特异引物扩增HLA—A,B第二,第三外显子高变区域。
再与根据这些高变区序列设计的交联于尼龙膜上的寡核苷酸探针杂交,可检测截至于1998年11月WHO序列文库中的A座位107个等位基因,B座位238个等位基因。
结果发现利用反向PCR - SSOP技术对所有样本分型均获成功,无假阳性和假阴性结果出现,可准确分辨A座位107 个等位基因,B座位238个等位基因和DR 座位251 个等位基因,UCLA室间质控细胞DNA分型结果与UCLA公布的测序结果一致,移植配型标本血清学结果HLA - A 错检率6. 4 % ,HLA - B错检率为7. 4 %。
2例白血病病人分别有一个HLA抗原血清学方法不能检出。
反向PCR—SSOP用于HLA基因分型是可靠的,充分体现反向PCR—SSOP方法快速、敏感、准确的特点。
该方法的建立,为HLA基因分型提供了一个极有价值的实验工具,值得在广大配型工作者中推广使用,尤其是在造血干细胞库的建立中。
有利于HI A分型结果的标准化。
4. 前景反向PCR有着自己独特的特点,虽然有不足之处,但它在各学科和各领域都有着重要的作用。
随着PCR技术和分子生物学的发展,它在各学科和各领域的作用将会越来越重要,应用也将会更加普遍。
参考文献:[1] 黄留玉.PCR最新技术原理、方法及应用[J].北京:化学工业出版社,2005:139—157.[2] 张俊,龚秀丽,郭歆冰,等.应用反向PCR克隆慢病毒介导的转基因小鼠整合位点序列[J].生物技术通讯,2008,19(6):882-884.[3] 龚瑶琴,陈丙玺,郭辰虹,等,应用反向PCR方法进行YAC末端的分离分析[J].中华医学遗传学杂志,1999,16(1):44-46.[4] 王莹,李旭,陈葳.以反向PCR 扩增抗人宫颈癌单克隆抗体重链可变区基因[J].细胞与分子免疫学杂志,2002,18(5):489-490.[5] 蹇文婴,东秀珠.利用反向PCR方法扩增细菌热激蛋白HSP60基因[J]. 微生物学报,2002,42(1):56-61.[6] 张宏梅,石磊,李琳.反向PCR法扩增沙门菌第一类整合子旁翼基因序列[J].中国抗生素杂志2008,3(2):111-113.[7] 冯明亮,季芸,马俊,等.反向PCR—SSOP技术行HLA—AB分型与临床应用[J].中国实验血液学杂志,2001,9(4):359-362.。