引物退火温度 引物的另一个重要参数是熔解温度(Tm)。这是当50%的引物和互补序列表现为双链DNA分子时的温度。Tm对于设定PCR退火温度是必需的。在理想状态下,退火温度足够低,以保证引物同目的序列有效退火,同时还要足够高,以减少非特异性结合。合理的退火温度从55℃到70℃。退火温度一般设定比引物的Tm低5℃。
设定Tm有几种公式。表5列出确定引物Tm最常用的两种方法。第一个公式来源于高盐溶液中的杂交,适用于小于18碱基的引物。第二个公式根据GC含量估算Tm。确定引物Tm最可信的方法是近邻分析法。这种方法从序列一级结构和相邻碱基的特性预测引物的杂交稳定性。大部分计算机程序使用近邻分析法。

根据所使用的公式及引物序列的不同,Tm会差异很大。因为大部分公式提供一个估算的Tm值,所有退火温度只是一个起始点。可以通过分析几个逐步提高退火温度的反应以提高特异性。开始低于估算的Tm5℃,以2℃为增量,逐步提高退火温度。较高的退火温度会减少引物二聚体和非特异性产物的形成。为获得最佳结果,两个引物应具有近似的Tm值。引物对的Tm差异如果超过5℃,就会由于在循环中使用较低的退火温度而表现出明显的错误起始。如果两个引物Tm不同,将退火温度设定为比最低的Tm低5℃。或者为了提高特异性,可以在根据较高Tm设计的退火温度先进行5个循环,然后再根据较低Tm设计的退火温度进行剩余的循环。这使得在较为严谨的条件下可以获得目的模板的部分拷贝。
递减PCR
递减PCR通过在PCR的前几个循环使用严谨的退火条件提高特异性。循环在比估算的Tm高大约5℃的退火温度下开始,然后每个循环降低1℃到2℃,直到退火温度低于Tm 5℃。只有同同源性最高的目的模板会被扩增。这些产物在随后的循环中继续扩增,并会将扩增的非特异性产物排挤出去。递减PCR对于那些不了解引物和目的模板同源性程度的方法较为有用,如AFLP DNA指纹分析。
引物浓度 引物的浓度会影响特异性。最佳的引物浓度一般在0.1到0.5μM。较高的引物浓度会导致非特异性产物扩增。为了确定引物浓度,可以在260nm(OD260)测量光密度值。然后使用光吸收值和微摩消光系数的倒数(nmol/OD),通过Beers法则(公式1)计算引物浓度。
微摩消光系数可以使用公式2计算。与大分子双链DNA可以使用平均消光系数不同,确定引物的精确浓度必须使用计算的消光系数。这是因为引物较短,碱基组成差异很大。在Gibco/BRL定制引物的质检报告中包含了消光系数(OD/μmol)和消光系数的倒数(μmol/OD)。另外,不要使用寡聚核苷酸作为标准,在EB染色的胶上估算引物浓度,因为引物和标准的染色能力根据序列不同而差异很大。
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| 公式2 |
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引物纯度和稳定性
定制引物的标准纯度对于大多数PCR应用是足够的(表6)。使用Invitrogen™ Parallel Array Synthesis™技术,不必除盐。同其他方法相比,在Parallel Array Synthesis™技术中,通过脱盐而除去的苯甲酰基和异丁酰基很少,因此不会干扰PCR。部分应用需要纯化,以除去在合成过程中的任何非全长序列。这些截断序列的产生是因为DNA合成化学的效率不是100%。这是个循环过程,在每个碱基加入时使用重复化学反应,使DNA从3’到5’合成。在任何一个循环都可能失败。较长的引物,尤其是大于50个碱基,截断序列的比例很大,可能需要纯化。
表6. 用于PCR应用的引物最低建议纯度
| Application |
Minimum Suggested Purity |
| PCR |
Standard |
| First-strand cDNA synthesis for RT-PCR |
Standard |
| AFLP® technology |
Standard |
PCR using primers with 5' sequences (restriction endonuclease sites,RNA polymerase promoter sites,etc) |
Cartridge |
| PCR primers > 50bases |
PAGE |
| Cycle sequencing |
Standard |
| Isothermal sequencing |
Desalted |
| Site-directed mutagenesis |
Cartridge |
| CFLP™ techmology |
Desalted |
引物产量受合成化学的效率及纯化方法的影响。Invitrogen?以一个最小OD单位确保总寡核苷的产量(表7)。定制引物以干粉形式运输。最好在TE重溶引物,使其最终浓度为100μM。TE比去离子水好,因为水的pH经常偏酸,会引起寡核苷的水解。
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