生物競賽材料 PCR引物設(shè)計(jì)的原則

1、生物競賽材料PCR引物設(shè)計(jì)的原則一、什么是引物引物是一段寡聚核苷酸序列引物的種類：PCR引物、測(cè)序引物、雜交探針、兼并引物、其他引物引物的作用（基因獲得、測(cè)序、檢測(cè)等）二、引物設(shè)計(jì)的一般流程1、在NCBI上搜索到目的基因，找到該基因的mRNA，在CDS選項(xiàng)中，找到編碼區(qū)所在位置，在下面的origin中，Copy該編碼序列作為軟件查詢序列的候選對(duì)象。2、用Primer Premier5軟件設(shè)計(jì)引物，設(shè)計(jì)時(shí)需考慮以下幾個(gè)問題：（1）引物最好在模板cDNA的保守區(qū)內(nèi)設(shè)計(jì)DNA序列的保守區(qū)是通過物種間相似序列的比較確定的。在NCBI上搜索不同物種的同一基因，通過序列分析軟件（比如DNAman）比對(duì)（A

2、lignment），各基因相同的序列就是該基因的保守區(qū)。（2）引物長度一般在1530堿基之間。引物長度（primer length）常用的是18-27 bp，但不應(yīng)大于38，因?yàn)檫^長會(huì)導(dǎo)致其延伸溫度大于74，不適于Taq DNA聚合酶進(jìn)行反應(yīng)。（3）引物GC含量在40%60%之間，Tm值最好接近58-60GC含量（composition）過高或過低都不利于引發(fā)反應(yīng)。上下游引物的GC含量不能相差太大。另外，上下游引物的Tm值（melting temperature）不要相差超過5 （4）引物3端要避開密碼子的第3位。如擴(kuò)增編碼區(qū)域，引物3端不要終止于密碼子的第3位，因密碼子的第3位易發(fā)生簡并，會(huì)

3、影響擴(kuò)增的特異性與效率。（5）引物3端不能選擇A。引物3端錯(cuò)配時(shí)，不同堿基引發(fā)效率存在著很大的差異，當(dāng)末位的堿基為A時(shí)，即使在錯(cuò)配的情況下，也能有引發(fā)鏈的合成，而當(dāng)末位鏈為T時(shí)，錯(cuò)配的引發(fā)效率大大降低，G、C錯(cuò)配的引發(fā)效率介于A、 T之間，所以3端最好選擇T。（6）堿基要隨機(jī)分布。引物序列在模板內(nèi)應(yīng)當(dāng)沒有相似性較高，尤其是3端相似性較高的序列，否則容易導(dǎo)致錯(cuò)誤引發(fā)（False priming）。降低引物與模板相似 性的一種方法是，引物中四種堿基的分布最好是隨機(jī)的，不要有聚嘌呤或聚嘧啶的存在。尤其3端不應(yīng)超過3個(gè)連續(xù)的G或C，因這樣會(huì)使引物在GC富集序列區(qū)錯(cuò)誤引發(fā)。（7）引物自身及引物之間不應(yīng)存

4、在互補(bǔ)序列。引物自身不應(yīng)存在互補(bǔ)序列，否則引物自身會(huì)折疊成發(fā)夾結(jié)構(gòu)（Hairpin） 使引物 本身復(fù)性。這種二級(jí)結(jié)構(gòu)會(huì)因空間位阻而影響引物與模板的復(fù)性結(jié)合。引物自身不能有連續(xù)4個(gè)堿基的互補(bǔ)。 兩引物之間也不應(yīng)具有互補(bǔ)性，尤其應(yīng)避免3 端的互補(bǔ)重疊以防止引物二聚體（Dimer與Cross dimer）的形成。引物之間不能有連續(xù)4個(gè)堿基的互補(bǔ)。引物二聚體及發(fā)夾結(jié)構(gòu)如果不可避免的話，應(yīng)盡量使其G值不要過高（應(yīng)小于4.5kcal/mol）。否則易導(dǎo)致產(chǎn)生引物二聚體帶，并且降低引物有效濃度而使PCR反應(yīng)不能正常進(jìn)行。 （8）引物5端和中間G值應(yīng)該相對(duì)較高,而3端G值較低。G值是指DNA 雙鏈形成所需的自

5、由能，它反映了雙鏈結(jié)構(gòu)內(nèi)部堿基對(duì)的相對(duì)穩(wěn)定性，G值越大，則雙鏈越穩(wěn)定。應(yīng)當(dāng)選用5端和中間G值相對(duì)較高，而3端G值較低（絕對(duì)值不超過9）的引物。引物3端的G值過高，容易在錯(cuò)配位點(diǎn)形成雙鏈結(jié)構(gòu)并引發(fā)DNA聚合反應(yīng)。（不同位置的G值可以用Oligo 6軟件進(jìn)行分析）（9）引物的5端可以修飾,而3端不可修飾.引物的5端決定著PCR產(chǎn)物的長度，它對(duì)擴(kuò)增特異性影響不大。因此，可以被修飾而不影響擴(kuò)增的特異性。引物5端修飾包括：加酶切位點(diǎn)；標(biāo)記生物素、熒光、地高辛、Eu3+等；引入蛋白質(zhì)結(jié)合DNA序列；引入點(diǎn)突變、插入突變、缺失突變序列；引入啟動(dòng)子序列等。 （10）擴(kuò)增產(chǎn)物的單鏈不能形成二級(jí)結(jié)構(gòu).某些引物無效的主要原因是擴(kuò)增產(chǎn)物單鏈二級(jí)結(jié)構(gòu)的影響，選擇擴(kuò)增片段時(shí)最好避開二級(jí)結(jié)構(gòu)區(qū)域。用有關(guān)軟件（比如RNAstructure）可以預(yù)測(cè)估計(jì)mRNA的穩(wěn)定二級(jí)結(jié)構(gòu)，有助于選擇模板。實(shí)驗(yàn)表明，待擴(kuò)區(qū)域自由能（G）小于58.6l kJ/mol時(shí)，擴(kuò)增往往不能成功。若不能避開這一區(qū)域時(shí)，用7-deaza-2-脫氧GTP取代dGTP對(duì)擴(kuò)增的成功是有幫助的。3、引物確定后，對(duì)于上游和下游引物分別進(jìn)行Blast分析