PCR 反應(yīng)體系條件分析
PCR 反應(yīng)體系由反應(yīng)緩沖液(10×PCR Buffer)、脫氧核苷三磷酸底物(dNTPmix)、耐熱 DNA 聚合酶(Taq 酶)、寡聚核苷酸引物(Primer1,Primer2)、靶序列(DNA 模板)五部分組成。各個組份都能影響 PCR 結(jié)果的好壞。PCR反應(yīng)需要一定的條件才能完成,這些條件主要有以下方面:
一、緩沖液
任何一個生化反應(yīng)都必須在一定的緩沖體系中進(jìn)行,緩沖體系除了提供一定的pH緩沖能力外,還有一些有助于反應(yīng)進(jìn)行的成分。PCR反應(yīng)緩沖液通常采用10 mmol/L Tris-HCl(pH 8.3-9.0,室溫)緩沖液體系,其中含有可激活DNA聚合酶的活性中心的二價陽離子,一般采用Mg2+,以MgCl2的形式提供,Mg2+的濃度高低可顯著影響 PCR擴(kuò)增產(chǎn)物的特異性,此外,緩沖液中還含有50 mmol/L的K+,有利于引物與模板的退火。有些緩沖液中還加入明膠或血清白蛋白(100 μg/mL)及去污劑(如Twcen20 等),對Taq DNA聚合酶起穩(wěn)定作用。
二、模板
PCR模板是含有待擴(kuò)增序列的 DNA、mRNA或cDNA等,模板數(shù)量可直接影響擴(kuò)增的效果。對于一般的 PCR擴(kuò)增,104~107個模板分子可達(dá)到滿意的效果,一般宜用納克(ng)級的克隆DNA、微克(μg)水平的染色體DNA或102~105拷貝待擴(kuò)增的DNA片段作為起始材料。除了數(shù)量外,模板的質(zhì)量也非常重要,不能有太多的蛋白質(zhì)和其他污染,特別是其他DNA的污染,即使是痕量的DNA,也會導(dǎo)致非特異性產(chǎn)物。
三、dNTP
dNTP是dATP、dTTP、dGTP、dCTP的總稱。貯備液為pH 7.0 左右,其濃度一般為20 mmol,-20℃保存。體系中為20~200 μmol即可,過低則反應(yīng)速度下降,濃度過高則特異性下降,因為dNTP能絡(luò)合溶液中的Mg2+,產(chǎn)生錯配或抑制Taq DNA聚合酶活性。
四、耐熱的DNA聚合酶
PCR反應(yīng)中使用的 DNA聚合酶必須耐高溫,在90℃以上的高溫下仍能有活性,正是由于耐熱DNA聚合酶的應(yīng)用才使 PCR技術(shù)得以實現(xiàn),目前使用的耐高溫DNA聚合酶主要有Taq DNA聚合酶、Tth DNA聚合酶、Vent DNA聚合酶、Pfu DNA聚合酶和Pwo DNA聚合酶等。
五、引物
PCR反應(yīng)的合適條件根據(jù)大量的研究報道,PCR反應(yīng)的合適條件為:①Taq DNA聚合酶的濃度為1.0-2.5 U/100μL反應(yīng)液;②dNTP的濃度為20~200 μmol/L;③Mg2+濃度為0.5~2.5 mmol/L;④引物的濃度為0.2~1.0 μmol/L。在準(zhǔn)備具體的PCR反應(yīng)時,還要針對模板特性、PCR儀等進(jìn)行上述反應(yīng)體系的優(yōu)化,并設(shè)置試驗確定連退火溫度、延伸時間,建立其相應(yīng)的PCR反應(yīng)合適程序。