聚合酶链反应(PCR)技术是在体外进行的由引物介导的酶促DNA扩增反应。PCR的原理是在模板DNA、PCR引物、四种脱氧核糖核苷酸(dNTP)及适当浓度的Mg2+存在的条件下,依赖于DNA聚合酶的体外酶促合成反应。两个引物分别位于靶序列两端,同两条模板的3’端互补,由此限定扩增片段。PCR反应由一系列的变性→退火→延伸反复循环构成,即在高温下模板双链DNA变性解链,然后在较低温度下同过量引物退火,再在适中温度下由DNA聚合酶催化进行延伸。理论上,经过N次循环可使特定片段扩增到2n-1,考虑到扩增效率达不到100%,所以通常经25到30次循环可扩增到106倍,足够后续实验展开。
常见问题分析与解决方法:
1、 无扩增条带
1)、 酶失活或在反应体系中未加入酶。Taq DNA聚合酶因保存或运输不当而失活,往往通过更换新酶或用另一来源的酶以获得满意的结果。
2)、模板含有杂质。特别是对甲醛固定及石蜡包埋的组织常含甲酸,造成DNA脱嘌呤而影响PCR的结果。
3)、 变性温度是否准确:PCR仪指示温度与实际温度是否相符,过高酶在前几个循环就迅速失活;过低则模板变性不彻底。
4)、反应系统中污染了蛋白酶及核酸酶,应在未加Taq酶以前,将反应体系95℃加热5-10 min。
5)、 引物变质失效。人工合成的引物是否正确。是否纯化,或因储存条件不当而失活。
6)、 引物错误。利用BLAST检查引物特异性或重新设计引物。
7)、 DNA凝胶电泳时加入阳性对照,确保不是DNA凝胶和PCR程序的问题。
2、PCR产物量过少
1)、退火温度不合适。以2度为梯度设计梯度PCR反应优化退火温度。
2)、 DNA模板量太少。增加DNA模板量。
3)、 PCR循环数不足。增加反应循环数。
4)、 引物量不足。增加体系中引物含量。
5)、延伸时间太短。以1 kb/min的原则设置延伸时间。
6)、 变性时间过长。变性时间过长会导致DNA聚合酶失活。DNA模板中存在抑制剂。确保DNA模板干净。
3、扩增产物在凝胶中涂布或成片状条带弥散
1)、酶量过高。减少酶量;酶的质量差,调换另一来源的酶。
2)、dNTP浓度过高。减少dNTP的浓度。
3)、 MgCl2浓度过高。可适当降低其用量。
4)、 模板量过多。质粒DNA的用量应<50 ng,而基因组DNA则应<200 ng。
5)、 引物浓度不够优化。对引物进行梯度稀释重复PCR反应。
6)、 循环次数过多;增加模板量减少循环次数至30,缩短退火时间及延伸时间,或改用二种温度的PCR循环。
7)、 退火温度过低。
8)、 电泳体系有问题:
①凝胶中缓冲液和电泳缓冲液浓度相差太大;
②凝胶没有凝固好;
③琼脂糖质量差。
9)、若为PCR试剂盒则可能:
① 由于运输储存不当引起试剂盒失效;
② 试剂盒本身质量有问题,如引物选择、循环参数等选择不当。
10)、降解的陈旧模板扩增也易产生涂布。
4、扩增产物出现多条带(杂带)
1)、 引物用量偏大,引物的特异性不高。应调换引物或降低引物的使用量。
2)、 循环的次数过多。适当增加模板的量,减少循环次数。
3) 、酶的用量偏高或酶的质量不好,应降低酶量或调换另一来源的酶。
4) 、退火温度偏低,退火及延伸时间偏长。应提高退火温度,减少变性与延伸时间,也可采用二种温度的PCR扩增。以2度为梯度设计梯度PCR反应优化退火温度。
5)、样品处理不当。
6)、 Mg2+浓度偏高,因适当调整Mg2+使用浓度。
7)、若为PCR试剂盒,也可能时试剂盒本身质量有问题。
8)、 复制提前终止。使用非热启动的聚合酶时常有发生。冰上准备反应体系或采用热启动聚合酶。
9)、 反应缓冲液未完全融化或未充分混匀。确保反应缓冲液融化完全并彻底混匀。
10)、 引物特异性差。利用BLAST检查引物特异性或重新设计引物。
11)、 引物量过多。减少反应体系中引物的用量。
12)、 模板量过多。质粒DNA的用量应<50ng,而基因组DNA则应<200ng。
13)、外源DNA污染。确保操作的洁净。
5、 阴性对照出现条带
试剂,枪头,工作台污染。使用全新的试剂和枪头,对工作台进行清洁。
6.、条带大小与理论不符
1) 、污染。使用全新的试剂和枪头,对工作台进行清洁。
2) 、模板或引物使用错误。更换引物和模板。
3) 、基因亚型。对研究的基因进行序列分析和BLAST研究。