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常規PCR反應的優(yōu)化
更新時(shí)間:2015-05-19 點(diǎn)擊次數:1414

A. DNA模板:

·   盡量使用高質(zhì)量、純化后的DNA作為模板

·   需要提高保真度時(shí),可使用較高的DNA模板濃度并減少循環(huán)數

·   模板用量:以50 μl反應體系為例——

        人基因組DNA:0.1~1.0 μg

        大腸桿菌基因組DNA:10~100 ng

        Lambda DNA:0.5~5 ng

        質(zhì)?;虿《綝NA:0.1~10 ng

B. 引物設計原則:

·  引物長(cháng)度要滿(mǎn)足特異性需要,一般可在18~25個(gè)堿基之間;擴增長(cháng)片段時(shí)在24~30個(gè)堿基之間;

·  當引入克隆位點(diǎn)時(shí),引物末端應額外增加3個(gè)以上堿基;

·  (G+C)%含量應盡量控制在40~60%,兩條引物的(G+C)%含量應盡量接近;

·  引物中GC堿基分布均勻;

·  盡量避免相同堿基連續出現三次以上,3’端應避免使用A或T;

·  避免引物內部自身配對形成二級結構;

·  正反向引物之間應避免配對堿基,尤其是3’端的三個(gè)堿基,否則易生成引物二聚體(Primer dimer);

·  兩條引物的解鏈溫度(Tm)值應在42~65℃之間,而且兩條引物間相差不超過(guò)5℃;

·  引物Tm值的計算方法:

       20 nt以下:Tm = 2℃ x (A + T) + 4℃ x (G + C)

       20 nt以上:Tm = 81.5 + 0.41 x (GC%) -600/nt (nt:引物的堿基數)

·  引物用量:

·  0.1~1.0 μM,通??梢?.2 μM起始,根據體系不同調整用量;

·  使用簡(jiǎn)并引物、隨機引物時(shí),需增加引物總量以彌補產(chǎn)量損失;但隨著(zhù)引物量加大,特異性將降低;

·  模板較大較多,或結構較復雜(如人基因組DNA)時(shí),需減少引物用量以提高特異性;

·  模板較小較少(如質(zhì)粒模板)時(shí),增加引物用量可提高產(chǎn)量。

C. 核苷酸(dNTPs):

·  常規dNTPs濃度為每種核苷酸0.1~1.0 mM,通??梢?.2 mM起始,根據體系不同調整用量;

·  低濃度(0.05~0.1 mM)可增加保真性,但會(huì )降低產(chǎn)量;

·  高濃度提高產(chǎn)量,尤其是長(cháng)片段PCR,但會(huì )降低保真度。

D. 鎂離子濃度

·   對于Taq DNA聚合酶,鎂離子的*濃度為1.5~2.0 mM;

·   *濃度取決于模板、緩沖液、DNA和dNTPs(每一種都有可能鰲合鎂離子);

·   鎂離子濃度過(guò)低,會(huì )降低產(chǎn)量;

·   鎂離子濃度過(guò)高,會(huì )增加非特異性PCR產(chǎn)物;

·   優(yōu)化鎂離子濃度時(shí),通常以0.5 mM梯度遞增,zui高到4 mM。

E. Taq DNA 聚合酶濃度

·   推薦使用濃度為 1~2.5 U/50 μl反應體系。

F. 起始反應

·   在冰上配制反應體系;

·   zui后加聚合酶;

·   將熱循環(huán)儀預熱至變性溫度(94℃)后,放入PCR管,立即進(jìn)行反應。

G. 變性溫度與時(shí)間

·   通常于94℃初始變性,使DNA雙鏈*打開(kāi);

·   變性時(shí)間通常為15~30秒;

·   避免長(cháng)時(shí)間或高溫度孵育;

·   高GC含量模板可提高變性溫度至98℃。

H. 退火溫度與時(shí)間

·   通常情況下,退火溫度為引物Tm值減5℃,在55~60℃之間;

·   提高退火溫度有利于減少非特異性條帶;

·   常規退火時(shí)間為15~30秒。

I. 延伸溫度與時(shí)間

·   延伸反應通常在72℃下進(jìn)行。

·   Taq酶的延伸時(shí)間大約為15~30秒/kb DNA;

·    產(chǎn)物小于1 kb時(shí),建議延伸時(shí)間為30~60秒;

·    產(chǎn)物大于3 kb或反應超過(guò)30個(gè)循環(huán)時(shí),可能需要更長(cháng)的延伸時(shí)間。


典型的循環(huán)條件:

預變形94℃ 2 分鐘

94℃ 30秒,

55℃ 30秒,

72℃ 1分鐘/1 kb,25~30個(gè)循環(huán)

72℃ 5分鐘


注:上述反應條件適用于普通Taq DNA聚合酶催化的PCR反應。當DNA模板富含GC、具有復雜二級結構、低濃度或產(chǎn)物>5 kb時(shí)可能需要改變相應條件。

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