单分子PCR技术及其应用

常规PCR技术大都以大量DNA分子(一般为105个以上)为模板进行DNA扩增。新近发展起来的单分子PCR技术是一种以极少量DNA分子(1、5或10个分子)为模板进行扩增的技术。在高保真度DNA聚合酶作用下,单分子PCR技术能扩增出高度一致的DNA;在低保真度DNA聚合酶作用下,单分子PCR技术又能构建出含有大量突变基因的DNA库。该将介绍单分子PCR的基本原理、实验步骤、特点及其应用。     

高GC含量DNA模板的PCR扩增

目的：探索高GC含量DNA的PCR扩增条件,为扩增达托霉素生物合成基因簇及拼接奠定基础。方法：在PCR扩增体系中,使用高保真的聚合酶及添加不同浓度的DMSO、7-deaza-dGTP等增强剂,并选择合适的PCR循环程序,优化富含GC的DNA的PCR扩增条件。结果：向反应体系中额外添加1%~4%的DMSO可以显著提高富含GC的DNA的PCR扩增产物量,但会降低其特异性;7-deaza-dGTP可以提高扩增产物的特异性及保真度,但产量会有所下降。应用touch down PCR并在体系中添加7-deaza-dGTP能够提高扩增产物的特异性和产率,增加扩增的保真度。结论：应用优化的PCR扩增条件将所有达托霉素生物合成基因簇分段扩增出来,并可扩增出长达6 kb的片段,且序列完全正确,可以进行后续拼接。     

PCR产物末端性质的分析研究

利用PCR、UT-PCR、克隆及测序等技术,对强直性肌营养不良基因（MT-PK）3′-非翻译区分别用Taq,Taq＋Pwo DNA聚合酶进行了扩增、克隆和测序,研究了PCR产物末端组成情况,并比较了上述两种DNA聚合酶对PCR产物末端的影响.结果在用Taq DNA聚合酶扩增的PCR产物主要得到3′端突出1个A（占67.3％,35/52）;在Taq＋Pwo DNA聚合酶扩增的PCR产物末端中得到3′端+A的仅占17.4％,而－1的占34.8％,与前者显著不同.表明PCR扩增产物的末端是复杂多样的.     

耐热DNA聚合酶基因双元载体的初步构建

Taq DNA聚合酶是PCR反应中的重要试剂,它具有结构性稳定和耐高温的特性,有能在90℃以上合成DNA的能力,因此被广泛使用于DNA扩增技术当中,但是国内尚未报道有关Taq DNA聚合酶基因用于转基因的研究.若将此耐热基因转入某些经济作物中培育耐热新品种,将会有很好的前景和实用价值.本试验将初步构建Taq DNA聚合酶的基因表达双元载体.通过引物设计,用PCR法从含有Thermus aquaticus DNA polymerase克隆基因的散装Taq DNA 聚合酶中扩增耐热DNA 聚合酶基因,得到约2.5 kb的DNA片段.扩增片段连接到质粒pUC19中测序证实是Taq DNA聚合酶基因,再将该片段重组到双元载体pBin19中,通过蓝白筛选选择重组子,构建耐热DNA聚合酶的基因双元载体pBin19-Taq.对其作进一步的加工,即插入植物启动子和增强子等后,可通过土壤农癌杆菌的介导作用,用作植物转基因之用.     

哺乳动物跨损伤DNA聚合酶Polκ研究进展

跨损伤DNA合成(translesion DNA synthesis,TLS)是细胞应答DNA损伤时的一种耐受机制,它利用特异的低保真度的DNA聚合酶直接在损伤的对面合成DNA,使复制得以延续.TLS分为无错旁路和易错旁路两种途径,其中易错旁路途径是DNA损伤诱发基因组突变的主要机制.另外TLS也与肿瘤细胞耐药性相关.在体内执行TLS功能的DNA聚合酶主要是DNA聚合酶Y家族的成员,其中包括聚合酶kappa(Polκ).就TLS的特性,哺乳动物Polκ的结构及催化活性、表达及调控、蛋白质相互作用及其在TLS中可能的调控机制和体内功能等方面做一阐述.     

一种DNA扩增的新技术： 利用热稳定的Bst DNA聚合酶驱动跨越式滚环等温扩增反应

Bst DNA聚合酶具有热稳定性、链置换活性及聚合酶活性,在体外DNA等温扩增反应中起重要作用. 本文利用Bst DNA聚合酶的5′→3′聚合酶、核苷酸（末端）转移酶及链置换酶活性发展了一种新的体外环式DNA扩增技术跨越式滚环等温扩增(saltatory rolling circle amplification,SRCA)．在SRCA反应中,Bst DNA聚合酶以上游引物P1为模板合成其互补链RcP1,并和P1形成双链DNA|之后,Bst DNA聚合酶用其核苷酸转移酶活性在其P1的3′末端沿5′→3′方向随机掺入脱氧核糖核苷酸聚合形成寡聚核苷酸（dNMP)m序列,即DNA的合成反应跨越了RcP1 与下游引物P2之间的缺口|然后,以下游引物P2为模板形成互补序列（RcP2）;接着,Bst DNA聚合酶继续将脱氧核糖核苷酸随机添加到RcP2的3′末端,形成（dNMP)n序列．继而,Bst DNA聚合酶以RcP1为模板,继续催化聚合反应合成互补新链,并通过其链置换酶活性替换P1|如此往复,形成［P1-(dNMP)m-RcP2-(dNMP)n …］序列．本文通过电泳、酶切、测序等方法对扩增产物进行分析,演绎出上述扩增过程,并就工作原理进行了讨论．该反应可能对开发等温扩增技术检测微生物有一定助益,也为解释环介导等温扩增技术中假阳性反应和滚环等温扩增反应中的背景信号提供了线索．     

快速PCR研究进展

PCR是最常用的分子生物学技术之一,通过变性、退火和延伸的循环来完成核酸分子的大量扩增。快速PCR就是基于普通PCR的工作原理,在保证PCR反应特异性、灵敏性、保真度的前提下,在更短时间内完成对核酸分子的扩增。近年来已经开展了许多有关方面的研究工作。本文将以DNA聚合酶的改进、添加剂的选择、热循环仪改进为重点内容,综述快速PCR技术的研究进展。     

Bst DNA聚合酶大片段在全基因组扩增中的应用

Bst DNA聚合酶大片段作为一种常用的DNA聚合酶,因其独特的特点:能引发链置换反应、高保真、耐高温等,而成为一种重要的DNA多重置换扩增酶。目的:为减少成本,设计一种高产,方便且扩增活性高的Bst DNA聚合酶大片段表达体系;探究该酶应用于胃癌石蜡包埋组织基因组DNA的扩增条件。方法:采用p TWIN1质粒作为载体克隆表达Bst DNA聚合酶大片段,应用几丁质亲和层析柱纯化该酶,使用该酶对人类基因组DNA进行不同温度下扩增,探究其最适反应温度,并据此对胃癌石蜡包埋组织基因组DNA进行扩增。结果:由此得到的Bst DNA聚合酶大片段能运用于胃癌石蜡包埋组织基因组DNA的扩增,扩增效率可达200倍,并能应用于a CGH芯片。结论:扩增得到保真性高,覆盖基因组范围大的DNA扩增产物。该应用与a CGH结合,使得对少量的癌症石蜡包埋组织DNA样本进行全基因组扩增,并进行其基因拷贝数变异研究成为可能。     

DNA聚合酶对PacBio SMRT测序结果影响的评价

目的评估不同DNA聚合酶是否会对以16SrRNA全长为测序靶点的肠道微生物多样性研究结果产生影响。方法用美国太平洋公司的三代测序仪(PacBio single molecule real-time sequencing technology)对3份分别采用KAPA HiFi^TM HotStart DNA聚合酶和PCRBIO HotStart DNA聚合酶扩增的军犬粪便样品进行精确至"种"水平的测序分析。结果经配对Mann-Whitney U检验显示,不同DNA聚合酶扩增的同一样品在门、属和种水平上差异无统计学意义(P>0.05),然而在某些相对含量较少的操作分类单元(OTU)上,其扩增效率存在差异。经基于非加权UniFrac距离的非加权组平均法聚类分析和基于加权UniFrac距离的非参数多元方差分析发现不同DNA聚合酶扩增的同一样品其多样性差异无统计学意义(P>0.05)。结论 KAPA HiFi^TM HotStart DNA聚合酶和PCRBIO HotStart DNA聚合酶虽对模板DNA扩增存在一定的偏好性,但该偏好性不影响PacBio SMRT测序结果。     

天麻AFLP分析技术体系的建立

目的:建立一个适于天麻研究用的AFLP分析技术体系。方法:以11份天麻种质资源为试材,构建供试天麻的AFLP指纹图谱,同时对AFLP分析过程中DNA提取、酶切、连接、预扩增、引物筛选、选择性扩增、电泳和银染等多种因素进行分析。结果:AFLP分析体系要求DNA模板质量高,酶切连接可同时进行,37℃、9h效果较好,预扩增要求高质量DNA聚合酶,产物15倍稀释作为选择性扩增模板效果好,制胶前玻璃板的处理和银染时间的掌控对获得较好结果非常关键。P-GGA/M-GT引物构建的指纹图谱拥有可清晰辨认的扩增条带45条。结论:AFLP指纹技术具有稳定性高、重复性好等优点,可用于天麻DNA分析。