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分子生物学诊断试剂的研发—引物和探针设计

引物设计:

引物(primer):

是DNA复制的起始点提供3′-OH,由一小段单链DNA或RNA构成。

DNA引物设计:

PCR引物在聚合酶链式反应中,需要一对DNA引物,即正向引物(forwardprimer)和反向引物(reverseprimer)。正向引物是与DNA双链中无义链结合的引物,而反向引物是与有义链结合的引物。



引物设计原则:

  • 引物与模板互补

  • 引物与引物间避免形成稳定的二聚体或发夹结构

  • 尽量避免引物在模板的非目的位点结合

探针设计

杂交探针(hybridizationprobe):

是人工设计的一段寡核苷酸,用于目的核酸的识别和检测。根据检测的需要,有些探针进行了标记(如生物素、地高辛、荧光分子、辣根过氧化物酶等)。

探针类型:

  • DNA探针:即一段DNA片段。早期主要用于Southern印迹杂交,通过克隆基因、限制性内切酶获得特定片段制备DNA探针。也可通过PCR扩增或人工合成获得。




  • RNA探针:指带有标记,能与组织内相对应的核苷酸序列互补结合的一段单链cDNA或cRNA分子。由于RNA是单链分子,它与靶序列的杂交反应效率较高。目前RNA探针主要有3种类型:

    ① 单链cDNA探针:它可通过RNA逆转录获得;

    ② cRNA探针:是以cDNA为模板,通过体外转录而获得;

    ③ 寡核苷酸探针:以核苷酸为原料,通过DNA合成仪人工合成。

  • 肽核酸(peptidenucleic acid,PNA):是具有类多肽骨架的DNA类似物,PNA的主链骨架是由N(2-氨基乙基)-甘氨酸与核酸碱基通过亚甲基羰基连接而成的。PNA可以特异性地与DNA或RNA杂交,形成稳定的复合体。



  • 肽核酸(peptidenucleic acid,PNA):是具有类多肽骨架的DNA类似物,PNA的主链骨架是由N(2-氨基乙基)-甘氨酸与核酸碱基通过亚甲基羰基连接而成的。PNA可以特异性地与DNA或RNA杂交,形成稳定的复合体。



探针设计

  • 探针的设计对杂交检测至关重要,它决定着检测的特异性。探针与目标核酸相互作用越强,探针检测的特异性越高。

  • 影响检测特异性最重要的因素是探针的长度。目前,根据探针寡核苷酸的长度,可以分为两类:

    长探针:其长度在500~5000 bp之间,靶序列上存在点突变或多态性也不影响其杂交检测,因而特异性和敏感性都能得到保障。
    短探针:其长度小于500bp,它对点突变或多态性的检测比较敏感。

探针标记(probelabeling):

是在核酸分子中标记信号分子用于检测分析。探针的标记方式主要有放射性标记和非放射性标记。其中32P是最常用的放射性标记。

杂交条件优化:

如何提高信噪比,达到最佳目标核酸识别和检测效果,需要对杂交条件进行优化。