PCR常见问题、原因分析及其对策.

Presentation on theme: "PCR常见问题、原因分析及其对策."— Presentation transcript:

1 PCR常见问题、原因分析及其对策

2 主讲内容 PCR技术简介 PCR技术简介 PCR常见问题、原因分析及其解决方案 提高PCR反应特异性的策略

3 PCR标准反应体系 DNA模板 引物 反应缓冲液 dNTP ddH2O 耐热聚合酶

4 反应体系对PCR扩增的影响 DNA模板 引 物 纯度 蛋白、多糖、酚类等杂质会抑制PCR反应 完整性 模板降解会导致PCR扩增无产物
浓度 加量过多导致非特异性扩增增加 特异性 长度适当、避免二级结构和二聚体 完整性 避免反复冻融 浓度 应适当,过高导致非特异性增加,过低则 引 物 扩增产物太少

5 反应体系对PCR扩增的影响 反应Buffer pH值,盐离子浓度 Mg 2＋浓度 稳定剂,增强剂 过高非特异性严重 过低无扩增产物 浓度适当
避免反复冻融 dNTP Mixture pH值适当 避免污染 ddH2O

6 PCR标准反应体系 DNA模板 引物 反应缓冲液 Mg 2＋ dNTP ddH2O 耐热聚合酶

7 如何选择最合适的DNA聚合酶 DNA 聚合酶的特性 PCR 实验的不同需求

8 如何选择最合适的DNA聚合酶 －－ DNA 聚合酶的特性 纯 度 稳定性 酶活性

9 如何选择最合适的DNA聚合酶 －－ PCR 实验的不同需求 特 异 性 保 真 性 长片段扩增 扩增效率 PCR试剂盒
基因组扩增、RT-PCR 保 真 性 基因筛选、测序、 基因克隆 长片段扩增 构建基因图谱、测序、分子遗传学 基因组扩增（较高灵敏度和特异性） 扩增效率 复杂模板扩增（GC含量高、二级结构） PCR试剂盒 复杂模板扩增、大规模基因检测

10 － 热启动 Taq酶 原 理 特 点 用 途 特异性 蜡封 抗体抑制 化学修饰 避免非特异性扩增 提高PCR反应的 基因组扩增 RT-PCR

11 － 热启动 Taq酶 特异性 大大提高PCR反应的特异性 化学修饰 化学修饰不影响后续实验 抗体抑制 蜡封
产 品 类 型 产 品 名 称 产 品 性 能 化学修饰 天为时代: HotStart Taq Roche : FastStart Taq Abgene: Thermo-start® DNA Polymerase Stratagene: SureStart™ Taq 大大提高PCR反应的特异性 化学修饰不影响后续实验 抗体抑制 Invitrogen： AccuPrimeTM Taq Platinum® Taq TaKaRa： ExTaqTM HotStart Version 蜡封 Promega：TaqBeadTM HotStart

12 — 高保真酶 原 理 用 途 保真性 3’－5’核酸 外切酶活性 降低碱基错配率 表达基因的克隆 基因的定点突变
细胞内基因点突变分析（SNP）

13 — 高保真酶 保真性 在目前已发现的所有耐热聚合酶中, Pfu保真度最高碱基错配率最低 Pfu 天为时代 DNA Polymerase
产 品 类 型 生 物 公 司 性 能 比 较 Pfu DNA Polymerase 天为时代 Stratagene Promega 在目前已发现的所有耐热聚合酶中, Pfu保真度最高碱基错配率最低 PyrobestTM TaKaRa Tli

14 高保真 ＋ 高扩增效率 原 理 用 途 混合酶 －高扩增效率 超长片段扩增 复杂模板扩增 － 3’－5’核酸外切 －构建基因图谱
高保真 ＋ 高扩增效率 原 理 用 途 混合酶 －高扩增效率 － 3’－5’核酸外切 超长片段扩增 －测序 －构建基因图谱 复杂模板扩增 －GC含量高 －二级结构

15 高保真 ＋ 高扩增效率 高扩增效率 保真度低于Pfu聚合酶 高保真 但扩增效率较高 特别适用于保真度较高的 超长片段扩增 特 点 产 品
高保真 ＋ 高扩增效率 特 点 产 品 性 能 高扩增效率 天为时代：Taq Plus TaKaRa：Ex TaqTM 复杂模板扩增 高保真 天为时代： Taq Platinum Invitrogen：Pfx Platinum Taq High Fidelity 保真度低于Pfu聚合酶 但扩增效率较高 长片段扩增 天为时代：Long Taq TaKaRa：LA Taq Invitrogen：Elongase Amplificaiton System 特别适用于保真度较高的 超长片段扩增

16 PCR MasterMix 原 理 预配好的PCR反应液 DNA聚合酶 反应缓冲液 dNTP PCR增强剂

17 PCR Master Mix 特 点 适用范围 大规模基因检测 目的基因拷贝数极低的样本 GC含量高,有二级结构的模板 复杂基因组样本
快速简便 减少加样误差和污染 灵敏度高 可扩增低至2个拷贝的目的模板 特异性强 降低PCR反应的要求，增强特异性 稳定性好 长期放置活性无改变 适用范围 大规模基因检测 目的基因拷贝数极低的样本 GC含量高,有二级结构的模板 复杂基因组样本 可直接检测菌落，基因点突变检测, 或者阳性克隆的筛选。

18 PCR技术简介 PCR常见问题、原因分析及其解决方案 PCR常见问题、原因分析及其解决方案 提高PCR反应特异性的策略

19 PCR常见问题 无扩增产物 非特异性扩增 拖尾 假阳性

20 PCR常见问题之一 无扩增产物 现象：正对照有条带，而样品则无； 对 策 原因 模板:含有抑制物，含量低 Buffer对样品不合适
引物设计不当或者发生降解 反应条件：退火温度太高，延伸时间太短 纯化模板或者使用试剂盒提取模板DNA或加大模板的用量 更换Buffer或调整浓度 重新设计引物（避免链间二聚体和链内二级结构）或者换一管新引物 降低退火温度、延长延伸时间 对 策

21 PCR常见问题之二 非特异性扩增 现象：PCR扩增后出现的条带与预计的大小不一致，或大或小，或者同时出现特异性扩增带与非特异性扩增带。

22 PCR常见问题之二 非特异性扩增 对 策 原因 重新设计引物或者使用巢式PCR 适当降低模板或引物浓度 适当减少酶量 降低镁离子浓度
适当提高退火温度或使用二阶段温度法 减少循环次数 引物特异性差 模板或引物浓度过高 酶量过多 Mg2+浓度偏高 退火温度偏低 循环次数过多 对 策

23 PCR常见问题之三 拖尾 现象：产物在凝胶上呈Smear状态。 M

24 PCR常见问题之三 拖尾 对 策 原因 模板不纯 Buffer不合适 退火温度偏低 酶量过多 dNTP、Mg2+浓度偏高 循环次数过多
纯化模板 更换Buffer 适当提高退火温度 适量用酶 适当降低dNTP和镁离子的浓度 减少循环次数 对 策

25 假阳性（筛选转基因、检测基因表达情况) PCR常见问题之四 现象：空白对照出现目的扩增产物 原因：靶序列或扩增产物的交叉污染 对策：
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； 除酶及不能耐高温的物质外，所有试剂或器材均应高压消毒。所用离心管及加样枪头等均应一次性使用。 各种试剂最好先进行分装，然后低温贮存。

26 PCR技术简介 PCR常见问题、原因分析及其解决方案 提高PCR反应特异性的策略 提高PCR反应特异性的策略

27 四种策略 巢式PCR（Nest-PCR） 递减PCR（TouchDown PCR） 热启动PCR（HotStart PCR）

28 策略之一 巢式PCR（Nest-PCR） 巢式PCR的使用降低了扩增多个靶位点的可能性，因为同多套引物都互补的靶序列很少。 P4 P2 P1
巢式PCR可以增加有限量靶序列（如稀有mRNA）的灵敏度，并且提高了困难PCR（如5' RACE）的特异性。

29 策略之二 递减PCR（TouchDown PCR）
递减PCR通过在PCR的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℃。 特异性最高的目的模板会被优先扩增，这些产物在随后的循环中继续扩增占据优势。 递减PCR对于那些不了解引物和目的模板同源性程度的方法更为有用，如AFLP、DNA指纹分析等。

30 策略之三 热启动PCR （HotStart PCR） 热启动主要是通过抑制一种基本成分延迟DNA合成，直到PCR 仪达到变性温度；
现在有很多公司都有HotStart Taq酶出售，该酶具有热启动的性能，使用简单方便，适合于高通量应用； 热启动PCR是除了好的引物设计之外，提高PCR特异性最重要的方法之一。

31 策略之四 使用PCR增强剂 甲酰胺，DMSO，甘油，甜菜碱等都可充当PCR的增强剂。
其可能的机理是降低熔解温度，从而有助于引物退火并辅助DNA聚合酶延伸通过二级结构区。 增强剂浓度要适当

32 谢谢！