常用的几种PCR方法的策略(一)


降落PCR

另一种提高PCR反应特异性的方法是调整PCR循环的参数。在降落PCR中,前面几个循环的退火温度设定为比引物的最高熔

解温度(Tm)再高几度。

较高的温度有助于避免产生引物二聚体及非特异性引物-模板复合物的形成,因此可减少不希望出现的扩增。因此,在PCR起

始阶段提高退火温度,可减少非特异性PCR产物,增加特异性扩增。

需要注意的是,虽然较高的退火温度能够防止引物二聚体形成和非特异性引物结合,但同时也可能加剧引物与目的序列的解

离,从而降低PCR得率。为克服这一问题,在最初几个循环中,通常会将每个循环的退火温度降低1°C,以获得足量的目标

扩增子。

一旦退火温度达到或“降落”至最佳温度(通常比最低引物Tm低3-5°C),剩下的循环都维持此退火温度。通过这种方法,在

PCR过程中,所期望的PCR产物得到有选择性的增加,同时保证很少或不发生非特异性扩增。

 

巢式PCR

巢式PCR是标准PCR的一种演变,其增强了反应特异性和目标扩增子的产量。在此方法中,需要设计两对PCR引物:一对

(外引物)在目标扩增区域的侧翼,另一对(巢式引物)对应于待扩增的DNA区域。

其中,外引物用于第一轮PCR,以扩增含有延伸侧翼区域的区域。随后,巢式引物用于第二轮PCR,并以第一轮PCR产物为

模板。

如果第一对引物(外引物)的错配导致非特异性产物被扩增,相同的非特异性区域被第二对引物识别并继续扩增的可能性非

常小,所以通过第二对引物的扩增,PCR的特异性得到了提升。进行两轮PCR的一个优势在于:有助于从有限的起始DNA中

扩增得到足量的产物。

 

快速PCR

在快速PCR中,通过缩减PCR步骤所需时间来完成更快的扩增,且不会影响扩增产量和效率。快速循环条件尤其适用于具有

高扩增能力的DNA聚合酶,这类聚合酶在每个结合中可引入更多的核苷酸。

高合成能力 Taq 聚合酶所需的延伸时间仅占低合成能力Taq聚合酶所需时间的1/2至1/3,却能维持较高的扩增效率。此

外,如果引物的退火和延伸温度相差无几,则可将它们合并为一步,以进一步缩短PCR时间。这一过程也被称为 两步PCR

法。

当使用低合成能力的 Taq 聚合酶时,如Taq聚合酶,快速循环条件可能适用于 <500 bp左右的短片段。扩增如此大小的片

段通常不需要延长聚合时间,因此可缩短PCR方案中的延伸步骤时间。

为确定最短延伸时间,同时又不损失产物得率,可采用一系列延伸时间递减的方式(几秒)优化PCR。每个目的片段和引物

对都可能会产生变化结果,所以需要在特定条件下对快速PCR进行优化。

快速PCR的另一种调整方式是缩短变性时间,将变性温度提高至98°C。使用这种策略时应注意,非高度热稳定的酶在这种高

温环境下易于变性。

表 .使用低合成能力DNA聚合酶实现快速PCR时所用的反应参数。

使用可实现快速循环的热循环仪和薄壁 PCR管,分别有助于实现快速变温和高效热转移,从而能够大大加速PCR。

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