引物
是指在核苷酸聚合作用起始時,刺激合成的一類具有特定核苷酸序列的大分子,與反應物以氫鍵形式連接,這樣的分子成為引物。一般是由人工合成的兩段寡核苷酸序列,一個引物與靶區(qū)域一端的一條DNA模板鏈互補,另一個引物與靶區(qū)域另一端的另一條DNA模板鏈互補,其功能是作為核苷酸聚合作用的起始點,核算聚合酶可由其3端開始合成新的核酸鏈。體外人工設計的引物被廣泛用于聚合酶鏈式反應、測序以及探針合成等。
引物設計的3條基本原則
首先引物與模板的序列要緊密互補,然后引物與引物之間要避免形成穩(wěn)定的發(fā)夾結構或二聚體,接著引物不能在模板的非目的位點引發(fā)DNA聚合反應(即錯配)。
其中影響引物設計的因素諸多,如引物長度(Primer length),產(chǎn)物長度(Product length),引物及產(chǎn)物的GC含量(Composition),序列Tm值(Melting temperature),
在錯配位點(False priming site)的引發(fā)效率,引物與模板形成雙鏈的內(nèi)部穩(wěn)定性(Internal stability,用ΔG值反應),形成引物二聚體(Primer dimer)及發(fā)夾結構(Dupl
exformation andhairpin)的能值,等等。必要時還需要對引物進行一定的修飾,如增加限制性核酸內(nèi)切酶位點,引進突變等。以下為部分因素介紹。
長度:引物長度(Primer length)常用的是18~27bp,但不應大于38。因為過長會導致其延伸溫度大于74℃,不適于TaqDNA聚合酶進行反應。
GC含量:引物序列的GC含量一般為40~60%,含量過高或著過低都不利于引發(fā)反應。且上下游引物的GC含量不能相差過大。
Tm值:引物所對應模板位置序列的Tm值在72℃左右可以使復性條件達到最佳。而Tm的計算方法有很多種。公式Tm=4(G+C)+2(A+T)在Oligo軟件中使用的是最鄰近法。
選擇T:在引物3’端錯配是,不同堿基的引發(fā)效率有著很大差異。當末位的堿基為A時,即使在錯配的情況下,也能有引發(fā)鏈的合成;但當末位鏈為T時,錯配的引發(fā)效率大
大降低。G、C錯配的引發(fā)效率介于 A、T之間,所以3’端最好選擇T。且引物3’端要避開密碼子第三位,如擴增編碼區(qū)域,引物3’端不要終止于密碼子的第3位,
因為密碼子的 第3位 容易發(fā)生簡并,會影響擴增的特異性與效率。
大降低。G、C錯配的引發(fā)效率介于 A、T之間,所以3’端最好選擇T。且引物3’端要避開密碼子第三位,如擴增編碼區(qū)域,引物3’端不要終止于密碼子的第3位,
因為密碼子的 第3位 容易發(fā)生簡并,會影響擴增的特異性與效率。
自身避免互補:引物自身不應存在互補序列,否則引物自身會折疊成發(fā)夾結構(Hairpin)使得引物本身復性。而兩引物之間也不應具有互補性,尤其要避免3’端的互補重疊
以防止引物二聚體(Dimer與Cross dimer)的形成。
以防止引物二聚體(Dimer與Cross dimer)的形成。
ΔG值:ΔG值是指DNA雙鏈形成所需的自由能,它反映的是雙鏈結構內(nèi)部堿基對的相對穩(wěn)定性,ΔG值越大,則雙鏈越穩(wěn)定。應當選用5’端和中間ΔG值相對較高,而3’端ΔG
值較低(絕對值不超過9)的引物。引物3’端的ΔG值過高,容易在錯配位點形成雙鏈結構并引發(fā)DNA聚合反應。
5’端可修飾:引物的5’端決定了PCR產(chǎn)物的長度,它對擴增特異性影響不大。因此,可被修飾且不影響擴增的特異性。方法有很多,如加酶切位點;標記生物素、熒光、地
高辛、Eu3+等;引入蛋白質(zhì)結合DNA序列、插入突變、引入點突變、缺失突變序列等等。
值較低(絕對值不超過9)的引物。引物3’端的ΔG值過高,容易在錯配位點形成雙鏈結構并引發(fā)DNA聚合反應。
5’端可修飾:引物的5’端決定了PCR產(chǎn)物的長度,它對擴增特異性影響不大。因此,可被修飾且不影響擴增的特異性。方法有很多,如加酶切位點;標記生物素、熒光、地
高辛、Eu3+等;引入蛋白質(zhì)結合DNA序列、插入突變、引入點突變、缺失突變序列等等。