PCR扩增的特异性主要取决于引物与目标DNA序列结合的精准性,同时也受到多种反应条件和组分的影响。以下是影响PCR特异性的关键因素:
引物设计与质量
PCR的特异性首要取决于引物。引物需要与目标DNA序列高度互补,其设计需满足以下要求:
GC含量:建议在40%-60%之间
长度:通常为18-25个碱基
避免二聚体/发夹结构:这些结构会降低引物与模板的结合效率
引物浓度:浓度过高易导致非特异性扩增和引物二聚体形成
反应条件优化
退火温度
退火温度是影响特异性的关键参数。温度过高会导致引物无法结合,温度过低则会引起非特异性结合。通常根据引物的Tm值(解链温度)来设定,一般比Tm值低3-5℃。
Mg²⁺浓度
Mg²⁺浓度显著影响PCR的特异性和产量
最佳范围:1.5-2.5 mmol/L
过高影响:浓度过高会降低特异性,增加非特异性扩增
优化方法:可从1 mmol/L到3 mmol/L,以0.5 mmol/L梯度进行优化
循环参数
循环次数:一般30-40次
。循环次数过多会导致非特异性产物积累
延伸时间:时间过短可能导致长片段合成失败
反应组分
dNTPs浓度
dNTPs浓度需要优化
推荐浓度:0.2 mmol/L
过高影响:浓度过高会抑制酶活性并增加错误掺入率
DNA聚合酶
Taq DNA聚合酶的用量需要精确控制
用量范围:0.5-5 U/100 µL反应体系
过量影响:酶量过高可能增加非特异产物
模板质量与浓度
模板DNA的纯度和浓度直接影响扩增效果
纯度要求:不能含有蛋白酶、离子螯合剂等抑制物
浓度优化:质粒DNA需0.1-1 ng,基因组DNA需5-50 ng
浓度影响:模板量过高易引起非特异性扩增
其他影响因素
缓冲体系:Tris-HCl缓冲液的pH值(8.3-8.8)和离子强度影响酶活性和DNA稳定性
PCR抑制物:如肝素、EDTA、酚类物质会干扰反应
温度控制:变性不(温度<94℃或时间不足)会导致模板复制不