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分子生物學試驗方法探討四-PCR常見問題

放大字體  縮小字體 發布日期:2006-06-28

PCR產物的電泳檢測時間
  一般為48h以內,有些最好于當日電泳檢測,大于48h后帶型不規則甚致消失。

假陰性,不出現擴增條帶
  PCR反應的關鍵環節有①模板核酸的制備,②引物的質量與特異性,③酶的質量及, ④PCR循環條件。尋找原因亦應針對上述環節進行分析研究。
  模板:①模板中含有雜蛋白質,②模板中含有Taq酶抑制劑,③模板中蛋白質沒有消 化除凈,特別是染色體中的組蛋白,④在提取制備模板時丟失過多,或吸入酚。⑤模 板核酸變性不徹底。在酶和引物質量好時,不出現擴增帶,極有可能是標本的消化處 理,模板核酸提取過程出了毛病,因而要配制有效而穩定的消化處理液,其程序亦應 固定不宜隨意更改。
  酶失活:需更換新酶,或新舊兩種酶同時使用,以分析是否因酶的活性喪失或不夠而 導致假陰性。需注意的是有時忘加Taq酶或溴乙錠。
  引物:引物質量、引物的濃度、兩條引物的濃度是否對稱,是PCR失敗或擴增條帶不 理想、容易彌散的常見原因。有些批號的引物合成質量有問題,兩條引物一條濃度 高,一條濃度低,造成低效率的不對稱擴增,對策為:①選定一個好的引物合成單 位。②引物的濃度不僅要看OD值,更要注重引物原液做瓊脂糖凝膠電泳,一定要有 引物條帶出現,而且兩引物帶的亮度應大體一致,如一條引物有條帶,一條引物無條 帶,此時做PCR有可能失敗,應和引物合成單位協商解決。如一條引物亮度高,一條 亮度低,在稀釋引物時要平衡其濃度。③引物應高濃度小量分裝保存,防止多次凍融 或長期放冰箱冷藏部分,導致引物變質降解失效。④引物設計不合理,如引物長度不 夠,引物之間形成二聚體等。
  Mg2 濃度:Mg2 離子濃度對PCR擴增效率影響很大,濃度過高可降低PCR擴增的特 異性,濃度過低則影響PCR擴增產量甚至使PCR擴增失敗而不出擴增條帶。  
  反應體積的改變:通常進行PCR擴增采用的體積為20ul、30ul、50ul。或100ul,應用多 大體積進行PCR擴增,是根據科研和臨床檢測不同目的而設定,在做小體積如20ul 后,再做大體積時,一定要模索條件,否則容易失敗。  
  物理原因:變性對PCR擴增來說相當重要,如變性溫度低,變性時間短,極有可能出 現假陰性;退火溫度過低,可致非特異性擴增而降低特異性擴增效率退火溫度過高影 響引物與模板的結合而降低PCR擴增效率。有時還有必要用標準的溫度計,檢測一下 擴增儀或水溶鍋內的變性、退火和延伸溫度,這也是PCR失敗的原因之一。  
  靶序列變異:如靶序列發生突變或缺失,影響引物與模板特異性結合,或因靶序列某 段缺失使引物與模板失去互補序列,其PCR擴增是不會成功的。

假陽性  
  出現的PCR擴增條帶與目的靶序列條帶一致,有時其條帶更整齊,亮度更高。  
  引物設計不合適:選擇的擴增序列與非目的擴增序列有同源性,因而在進行PCR擴增 時,擴增出的PCR產物為非目的性的序列。靶序列太短或引物太短,容易出現假陽 性。需重新設計引物。  
  靶序列或擴增產物的交叉污染:這種污染有兩種原因:一是整個基因組或大片段的交 叉污染,導致假陽性。這種假陽性可用以下方法解決:①操作時應小心輕柔,防止 將靶序列吸入加樣槍內或濺出離心管外。②除酶及不能耐高溫的物質外,所有試劑或 器材均應高壓消毒。所用離心管及樣進槍頭等均應一次性使用。③必要時,在加標本 前,反應管和試劑用紫外線照射,以破壞存在的核酸。二是空氣中的小片段核酸污 染,這些小片段比靶序列短,但有一定的同源性。可互相拼接,與引物互補后,可擴 增出PCR產物,而導致假陽性的產生,可用巢式PCR方法來減輕或消除。

出現非特異性擴增帶
  PCR擴增后出現的條帶與預計的大小不一致,或大或小,或者同時出現特異性擴增帶 與非特異性擴增帶。非特異性條帶的出現,其原因:一是引物與靶序列不完全互補、 或引物聚合形成二聚體。二是Mg2 離子濃度過高、退火溫度過低,及PCR循環次數 過多有關。其次是酶的質和量,往往一些來源的酶易出現非特異條帶而另一來源的酶 則不出現,酶量過多有時也會出現非特異性擴增。其對策有:①必要時重新設計引 物。②減低酶量或調換另一來源的酶。③降低引物量,適當增加模板量,減少循環次 數。④適當提高退火溫度或采用二溫度點法(93℃變性,65℃左右退火與延伸)。

出現片狀拖帶或涂抹帶
  PCR擴增有時出現涂抹帶或片狀帶或地毯樣帶。其原因往往由于酶量過多或酶的質量 差,dNTP濃度過高,Mg2 濃度過高,退火溫度過低,循環次數過多引起。其對策有:①減少酶量,或調換另一來源的酶。②減少dNTP的濃度。③適當降低Mg2 濃 度。④增加模板量,減少循環次數。

克隆PCR產物的最優條件是什么?
   最佳插入片段:載體比需實驗確定。1:1(插入片段:載體)常為最佳比,摩爾數比1:8或8:1也行。應測定比值范圍。連接用5ul 2X連接液, 50ng質粒DNA,1Weiss單位的T4連接酶,插入片段共10ul。室溫保溫1小時,或4oC過夜。在這2種溫度下,缺T-凸出端的載體會自連,產生藍斑。室溫保溫1小時能滿足大多數克隆要求,為提高連接效率,需4oC過夜。

PCR產物是否需要用凝膠純化?
   如凝膠分析擴增產物只有一條帶,不需要用凝膠純化。如可見其他雜帶,可能是積累了大量引物的二聚體。少量的引物二聚體的摩爾數也很高,這會產生高比例的帶有引物二聚體的克隆,而非目的插入片段。為此需在克隆前做凝膠純化。

如果沒有回收到目的片段,還需要作什么對照實驗?
  A)涂布未轉化的感受態細胞。如有菌落,表明氨芐失效,或污染上帶有氨芐抗型的質粒,或產生氨芐抗型的菌落。
  B)轉化完整質粒,計算菌落生長數,測定轉化效率。例如,將1ug/ul質粒1:100稀釋,1ul用于100ul感受態細胞轉化。用SOC稀釋到1000ul后,用100ul鋪板。培養過夜,產生1000個菌落。轉化率為: 產生菌落的總數/鋪板DNA的總量。鋪板DNA的總量是轉化反應所用的量除以稀釋倍數。具體而言轉化用10ng DNA,用SOC稀釋到1000u后含10 ng DNA,用1/10鋪板,共用1 ng DNA。轉化率為:1000克隆X10(3次方) ng /鋪板1 ng DNA ug=10(6次方)cfu/ ug轉化pGEM-T應用10(8次方)cfu/ ug感受態細胞如沒有菌落或少有菌落,感受態細胞的轉化率太低。
  C)如用pGEM-T正對照,或PCR產物,產生>20-40藍斑(用指定步驟10(8次方)cfu/ ug感受態細胞),表明載體失去T。可能是連接酶污染了核酸酶。T4 DNA連接酶(M1801,M1804,M1794)質量標準好無核酸酶污染,不應用其它來源的T4 DNA連接酶替換。
  D)用pGEM-T或pGEM-T Easy載體,連接pGEM-T正對照,轉化高頻率感受態細胞(10(8次方)cfu/ug),按照指定的實驗步驟,可得100個菌落,其中60%應為白斑,如產生>20-40藍斑, 沒有菌落或少有菌落,連接有問題。

對照實驗結果好,卻沒有回收到目的片段,實驗出了什么問題?
   A)連接用室溫保溫1小時,能滿足大多數克隆,為提高效率,需4oC過夜。
   B)插入片段帶有污染,使3`-T缺失,或抑制連接,抑制轉化。為此,將插入片段和pGEM-T正對照混合,再連接。如降低了對照的菌落數,插入片段需純化,或重新制備。如產生大量的藍斑,插入片段污染有核酸酶,使pGEM-T或pGEM-T Easy載體3`-T缺失。
   C)插入片段不適于連接。用凝膠純化的插入片段,因受UV過度照射,時有發生。UV過度照射會產生嘧啶二聚體,不利于連接,DNA必需重新純化。
   D)帶有修復功能的耐熱DNA聚合酶的擴增產物末端無A,后者是pGEM-T或pGEM-T Easy載體克隆所需。加Taq DNA聚合酶和核苷酸可在末端加A。詳情查pGEM-T pGEM-T Easy載體技術資料(TM042)。
   E)高度重復序列可能會不穩定,在擴增中產生缺失和重排,如發現插入片段高頻率地產生缺失和重排,需用重組缺陷大腸桿菌菌株,如SURE細胞

 
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