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PCR扩增产物的检测分析

发布时间:2014-09-12 00:00 作者:中国标准物质网 阅读量:1996

目前检测PCR扩增产物的方法包括凝胶电泳、色谱技术、核酸探针杂交、酶切图谱分析、单链构型多态性分析、核酸序列分析等。其中凝胶电泳是检测PCR扩增产物最常用和最简便的方法之一。凝胶电泳主要有琼脂糖凝胶电泳和聚丙烯酰胺凝胶电泳两种常用的技术。

一、琼脂糖凝胶电泳

琼脂糖凝胶电泳是检测PCR扩增产物最常用的方法之一。不同目的的电泳可使用各种浓度的凝胶;不同浓度的琼脂糖凝胶可以分离DNA片段大小的范围参数列于表5—1。

琼脂糖浓度/%

长链DNA分子有效分离范围/bp

琼脂糖浓度/%

长链DNA分子有效分离范围/bp

0.3

5~60

1.2

0.4~6

0.6

1~20

1.5

0.2~4

0.7

0.8~10

2

0.1~3

0.9

0.5~7

核酸凝胶电泳结果的检测方法有溴化乙锭染色、银染色及同位素放射自显影等,其中溴化乙锭染色法较为普遍。溴化乙锭(ethidium bromide,EB)是一种荧光剂,由于溴化乙锭分子插入在DNA双螺旋结构的两个碱基之间后,能形成一种在紫外光激发下发出很强橙红色荧光的配合物,所以十分容易观察。检测的灵敏度非常高,1μg/mL的溴化乙锭溶液可检也容易受一些化学物质的污染而猝灭。溴化乙锭是一种DNA诱变剂,使用时应注意避免与皮肤接触。实验室中的EB污染物应妥善处理,EB溶液的污染物不能直接倒入下水道垃圾中,含有EB的凝胶应在干燥后烧毁。

用琼脂糖凝胶电泳法测定DNA片段的分子量 ,是在同一块凝胶板上样品槽中加待测样品,加一个标准分子量样品同时进行电泳,然后用溴化乙锭染色,通过生物凝胶成像分析系统或紫外灯比较样品与标准品的位置,即可估计出待测样品的分子量大小范围。实验室常用的DNA分子量标准只有pBR322和μDNA的酶切片段。

二、聚丙烯酰胺凝胶电泳

聚丙烯酰胺凝胶电泳具有琼脂糖凝胶电泳所不具备的优点:①分辨率很高,长度仅相差0.2%(即500bp中的1bp)的DNA分子即可分开;②能装载的DNA量远大于琼脂糖凝胶,一个加样槽(1cm×1cm)中加入10μg DNA也不会明显影响分辨率;③从聚丙烯酰胺凝胶中回收的DNA纯度很高。另外,可以采用银染色法染聚丙烯酰胺凝胶中的DNA和RNA,其灵敏度比溴化乙锭染色法高2~5倍,而且可避免溴化乙锭迅速褪色的弱点,银染的凝胶干燥后可长期保存。PCR扩增指纹图、多重PCR扩增、PCR产物的酶切分析及利用产物的限制性片段长度多态性(PCR—RFLP)进行基因分型时,聚丙烯酰胺凝胶电泳是一种理想的手段。不同浓度的聚丙烯酰胺凝胶可以分离DNA片段大小的范围参数列于表5—2。
表5-2含聚丙烯酰胺凝胶含量与分离DNA片段大小的关系

含聚丙烯酰胺凝胶含量/(g/L)

有效分离范围/bp

溴酚蓝位置相当于双链DNA片段/bp

35

1000~2000

100

50

80~500

65

80

60~400

45

120

40~200

20

150

25~150

15

200

6~100

12

三、核酸探针杂交鉴定法

核酸探针杂交法是鉴定PCR扩增产物特异性的一种重要手段。为了确定PCR产物是否是预先设计的目的片段,或产物是否有突变,都需做分子杂交检测。分子杂交包括点杂交和Southern印迹杂交。点杂交无需进行电泳,直接对产物进行分析鉴定,还可将样品稀释成 一系列不同浓度,对扩增产物进行定量分析。该法灵敏度较高,特别适用于特异性不高的 PCR扩增产物分析。其基本过程是将扩增产物固定到尼龙膜或硝酸纤维素膜上,用放射性或非放射性标记的探针杂交,还可将不同的探针固定到膜上,用标记的扩增产物进行杂交, 称为“反向点杂交法”,该法可同时检测多个突变位点或多种病原体。目前主要用寡核苷酸 探针杂交(ASO)检测点突变。

采用常规的Southern印迹杂交可鉴定PCR产物的大小和特异性,检测灵敏度可达10ng。基本过程是PCR产物进行常规的琼脂糖凝胶电泳,然后印迹转移到尼龙膜上,再用 标记的探针进行杂交检测。

四、限制性内切酶分析

酶切分析是鉴别PCR扩增产物特异性的一种简便方法。根据目标基因的已知序列资料 可以查出包含的酶切位点,用某种限制性内切酶消化扩增产物后进行电泳,观察消化片段的 数目及大小是否与序列资料相符,从而确定产物的特异性。酶切分析的另一种用途是遗传病 的诊断和传染病病原体的基因分型。酶切位点的改变是序列差异的遗传路标,因此可利用高 频率切点的限制酶消化PCR扩增产物,根据限制性片段长度多态性(RFLP)进行目标基因 分析和分型。

特异性鉴别可选用识别6个碱基的限制性内切酶,从已知序列资料中查出。基因分型可用识别4个碱基的限制性内切酶,常用的有Alu I、Msp I、Taq I、Hinf I、Mbo l、Dde I、Mse I、BbvI、Mae Ⅲ、Hha I、Rsa I等。

五、单链构型多态性分析

单链构型多态性分析是一种简单快速的PCR扩增产物分析方法。其基本原理是双链DNA的PCR扩增产物,变性处理成单链DNA,加样于非变性聚丙烯酰胺凝胶进行电泳,由于DNA在凝胶电泳中的迁移率与其分子量和空间构型有关,在非变性条件下,单链DNA因分子内力作用形成卷曲构型,这种二级结构与单链DNA的序列有关,因此单链DNA的电泳迁移率受到PCR产物二级结构的影响。电泳结束后,单链DNA带在凝胶中位置的差异反映了PCR产物序列的差异。

六、PCR扩增产物的直接测序

PCR技术在进行分子克隆和模板制备的大部分工作中显示了极大的优势,它不仅省略了通常制备DNA片段的繁琐步骤,也避免了使用亚克隆的经典程序。结合自动化测序技术,PCR将为了解核苷酸序列信息提供最快和最有效的手段。直接序列分析是指在PCR扩增基因组DNA序列的基础上,直接进行基因核苷酸序列分析的方法,是检测基因突变最有 效、最直接的方法。用于直接序列分析的方法主要有化学降解法、Taq DNA聚合酶测序法、 三引物法、不对称PCR法等。

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