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PCR和qPCR常见问题解答专题(一)

2022-05-26 阅读(1351)

做过PCR的童鞋们都知道要想完全hold该实验、成为真正的PCR达人,并非易事。就qPCR而言,似乎其中的每一环节都可以让整个实验挂掉,也因此成为了资深科研狗们心中的痛。有时,各种假阳性、非特异性带等问题就是挥之不去、不请自来,这个时候该如何是好呢?实践出真知,小编就将各位前辈用经验换来的真理分享给大家。

  Q1:PCR产物出现假阳性(即空白对照出现目的扩增产物)

  Answer:

  1、引物设计不合适:扩增序列与非目的扩增序列有同源性,PCR也可扩增出非靶序列的序列;靶序列太短或引物太短,可导致假阳性。此时需重新设计引物。

  2、为了避免靶序列受到整个基因组或大片段的交叉污染,操作时应小心轻柔,防止将靶序列吸入加样枪内或溅出离心管外;除了酶及不能耐高温的物质外,所有试剂及器材应高温灭菌,所有离心管及加样枪头等均应一次性使用;必要时,加样前反应管和试剂均用紫外线照射,以破坏存在的核酸;

  3、为了避免靶基因受到空气中小片段核酸(与靶序列具有一定同源性)污染,可用巣式PCR方法减轻或消除。

  Q2:PCR产物中出现假阴性或无扩增产物(即阳性对照中有条带,而样品则无条带)

  Answer:

  1、条带放置时间过久,核酸被降解,最好在48h内进行电泳检测。

  2、DNA模板纯度低,如含有杂蛋白质或Taq酶抑制剂,可对DNA进行再次纯化或重新用优质试剂盒提取DNA; DNA浓度太低时,可以加大模板量;对具有二级结构DNA使用较好的聚合酶;提取DNA时,避免吸入酚类试剂。

  3、对设计不合理的引物进行重新设计合成;引物应高浓度小量分装保存,防止多次冻融而降解失效;检测引物OD值并进行电泳检测以确保两条引物浓度一致。

  4、酶失活时,更换新酶,或新旧两种酶同时使用,以分析是否因酶的活性丧失或不够而导致假阴性。

  5、PCR反应条件:提高变性/退火温度;适当增加循环次数。

  6、Mg2+浓度过低可影响PCR扩增产量甚至使PCR扩增失败,而Mg2+浓度过高会降低PCR的特异性,因而可适当提高Mg2+浓度。

  7、如果靶序列发生突变或缺失时,也会影响引物和模板的特异性结合,产生假阴性结果。

  Q3:非特异性条带扩增或者条带出现拖尾现象

  Answer:

  1、当引物特异性差或引物形成二聚体时,可重新设计引物或者使用巣式PCR

  2、若模板或引物浓度过高,可适当降低模板或引物浓度

  3、酶量过多,则适当减少酶量

  4、Mg2+浓度偏高,则降低镁离子浓度

  5、退火温度偏低,适当提高退火温度或使用二阶段温度法(94变性,65左右退火与延伸)

  6、循环次数过多,不仅会降低扩增效率,且会使错误掺入率增加,因此需要减少循环次数。

  Q4:提高PCR特异性的策略有哪些?

  Answer:

  四种策略:

  1、巣式PCR(Nest-PCR)可增加稀有靶序列的灵敏度;降低了扩增多个靶位点的可能性;提高PCR特异性

  2、递减PCR(Touch Down PCR):前几个循环使用严谨的退火条件提高特异性;循环设在比估算的Tm高大约5的退火温度下开始,然后每个循环降低1-2,直到退火温度低于Tm 5 。适合用于AFLP、DNA指纹分析等。

  3、热启动PCR:抑制一种基本成分延迟DNA合成,直到PCR仪到达变性温度。如在冰上配制PCR反应液以抑制Taq酶活性,后将其置于预热的PCR仪中。

  4、使用PCR增强剂:甲酰胺,DMSO,甘油,甜菜碱等可以降低熔解温度,有助于引物退火,辅助DNA聚合酶延伸通过二级结构区。但是增强剂的浓度要适当。

  Q5: PCR引物设计的一般原则是什么?

  Answer:

  1、引物长度:15-30bp,一般为20bp左右。

  2、引物碱基:G+C含量以40-60%为宜,G+C太少扩增效果不佳,G+C过多易出现非特异条带。上下游引物的GC含量不能相差太大。A/T/C/G最好随机分布,避免5个以上的嘌呤或嘧啶核苷酸的成串排列。

  3、引物结构:避免引物3’端出现互补序列及二级结构,3’端的碱基特别是最末及倒数第二个碱基,应严格要求配对。

  4、引物中酶切位点一般加在5’端,合适的酶切位点便于后续实验中的酶切分析或分子克隆。

  5、引物浓度:每条引物浓度0.1-1umol或10-100pmol,以最低引物量产生所需要的结果为好,引物浓度偏高会引起错配和非特异性扩增,且可增加引物间二聚体的形成机会。

  Q6:克隆PCR产物的最优条件是什么?

  Answer:

  目的片段与载体的最佳比例需依照实验来确定,一般1:1为最佳比,摩尔数比为1:8或8:1也行。连接用5ul 2X连接液, 50ng质粒DNA,1Weiss单位的T4连接酶及目的片段共10ul。室温保温1小时,或4过夜(可提高链接效率)。在这2种温度下,缺T-凸出端的载体会自连,产生蓝斑。

  Q7:PCR产物是否需要凝胶纯化?

  Answer:

  如凝胶分析扩增产物中只有一条带,则无需凝胶纯化。若是有大量的引物二聚体,则需在克隆前进行凝胶纯化。

  Q8:没有回收到目的片段,需要做什么对照实验?

  Answer:

  1、涂布未转化的感受态细胞,如有菌落,表明氨苄霉素失效,或有氨苄抗性的杂菌污染。

  2、转化完整质粒,计算菌落生长数,测定转化效率。转化率=产生菌落的总数/铺板DNA总量,铺板DNA总量是转化反应所用的量除以稀释倍数。例如将1ul的质粒(1ug/ul)用于100ul感受态细胞转化。再将1ul转化后的感受态细胞稀释至1000ul后(含有10ng DNA),用100ul铺板(含有1ng DNA)。过夜培养后得到了1000个菌落。转化率=1000菌落数×103ng/铺板1ng DNA=106 cfu/ug。低于108cfu/ug,转化效率低,应重新进行细胞转化。

  3、如用pGEM-T作为阳性对照,产生了超过20-40个蓝斑,表明载体失去T。可能是连接酶污染了核酸酶,需更换核酸酶。

  Q9:对照实验结果好,却没有回收到目的片段,实验出了什么问题?

  Answer:

  1、目的片段不适合连接。因用凝胶纯化的目的片段在受到UV过度照射时会产生嘧啶二聚体,不利于连接,DNA必须重新纯化。

  2、如PCR反应体系的DNA聚合酶若带有修复功能,则扩增产物末端无碱基A(该碱基是pGEM-T载体克隆所需的)。可将酶更换为Taq DNA聚合酶。

  3、高度重复序列可能会不稳定,在PCR扩增中产生缺失和重排。如若目的片段高频率的产生缺失和重排,需用重组缺陷大肠杆菌菌株,如SURE细胞。

 原文链接:https://zhuanlan.zhihu.com/p/78193892