利用甲基化特异性引物高通量检测DNA甲基化

建立一种基于甲基化特异性引物和SAGE技术的高通量DNA甲基化定量检测新方法（MSP-SAGE）,首先利用亚硫酸氢钠对基因组DNA进行处理,使未甲基化的C转变为U,而甲基化的CpG不变.将处理和未处理的DNA双链变性后用随机引物PNNNNCG对存在含有CG的单链进行延伸,而无甲基化CG的单链处则不能延伸;将差异延伸的单链序列和频次信息经过系列分子操作后,引入PCR扩增模板;对中间带有未知序列的PCR扩增产物进行串连克隆测序.将来自于未处理组和处理组的某一CpG位点的序列出现的次数定义为［Tags］A和［Tags］B,将标准系列的实际甲基化水平和［Tags］B/［Tags］A之间建立线性回归方程.根据每一CpG位点的［Tags］B/［Tags］A比值可反推该位点的甲基化水平.MSP-SAGE具有良好的线性,基于标准系列的［Tags］B/［Tags］A与其实际甲基化水平的标准曲线方程为y＝1.455x（R²＝0.984,P<0.01）.MSP-SAGE的回收率在95%到110%之间,精确度位于4.2％和10.5%,检测限在3％左右,单次检测通量可达24个CpG位点.MSP-SAGE是一种很有应用前途的高通量DNA甲基化定量检测方法.     

类群特异性PCR引物设计与评估

本文以真核藻类18SrDNA类群特异性PCR引物的设计与评估为例,详细介绍了如何利用Primrose等一系列程序设计类群特异性PCR引物并评估其敏感性与特异性,并对这一方法的优势与应用类群特异性PCR引物进行群落多样性分析需要注意的问题进行了讨论。     

PCR引物设计及软件使用技巧

介绍了使用软件设计PCR引物的技巧。在PCR引物设计原则的基础上 ,详细介绍了两种常用引物设计软件的基本使用方法 ,并对其各自的优缺点进行了比较。一般性引物自动搜索可采用“PremierPrimer 5”软件 ,而引物的评价分析则可采用“Oli go6”软件。     

一种用于优化PCR引物设计的短链DNA熔点分析方法

目前,PCR引物设计主要依赖于软件对引物熔点的模拟计算,而PCR退火条件的优化需进行不同条件下的扩增实验。为开发一种可高效、精确评价引物和确定退火条件的方法,本研究采用高分辨率熔解曲线（high resolution melting,HRM）测定技术直接分析短链DNA的熔点,用于引物优劣性的评价,并为退火条件的优化提供参考。本文用HRM法直接测定了非完全互补的双链DNA以及DNA发卡结构的熔点,结果显示：（1）与完全互补的双链DNA相比,较为稳定的单碱基错配A?G、G?G和T?G的熔点只降低2℃ ~ 3℃,部分双碱基错配的熔点只降低4℃ ~ 6℃,单碱基突出熔点只降低4℃~ 5℃。因此,如果采用的退火温度不当,部分错配的非目的模板可能会被扩增。（2）即使发卡结构的茎干区只有6 bp,当其环区碱基少于10 nt时,其熔点也可达到60℃以上。此外,环区的长度对发卡熔点也有较大影响。根据本研究结果发现,引物设计时应尽量避免模板引物结合区同其邻近的30 nt碱基有6 bp以上的互补部分。综上所述,本研究证明HRM熔点法是一种高效评价引物及确定退火温度的方法。     

用于聚合酶链式反应(PCR)引物设计的计算机程序

 本文报道了两个用于PCR引物设计的计算机程序PCRDESN和PCRDESNA。PCRDESN程序主要从以下4个方面评价用户自己设计的一对引物的质量:(1)引物内的碱基反向重复或发夹结构,(2)两个引物之间的碱基互补配对,(3)两个引物之间的同源性,(4)引物的碱基组成及特点和T_m值计算。通过用多例文献发表的及本院有关实验室提供的引物对序列的验证,确定了程序的运算参数,证明该程序能较好地检验引物对的质量和解释某些PCR实验失败的原因。PCRDESNA程序采用逐级优化的方法和比PCRDESN所选用的更严紧的引物选择参数对用户提供的核酸序列进行快速检索,以确定所有可能的和合适的引物对。     

Primer Spanner:一个高效的定点突变PCR引物设计在线工具

基于PCR的实验策略在生物工程研究中具有广泛应用,如定点突变(site-directed mutagenesis,SDM),DNA拼接和载体构建。引物设计是这类实验技术中的关键一环,因其直接影响扩增效率和PCR产物的拼合。在嵌合式引物设计方法(一对突变引物在5'端具有互补序列)的基础上,开发了一个在线工具Primer Spanner(PS),可简单高效获得设计定点突变引物。PS可应用于单碱基或连续多碱基替换、插入、敲除等突变形式。通过大量突变实验与测序验证,结果表明该工具设计的引物进行的定点突变效果良好1)。     

PCR引物特异性核查系统(PSC)的构建与应用

聚合酶链式反应(PCR)虽已广泛用于分子生物学研究中,然而PCR实验中的非特异性产物问题将直接影响PCR的效率,在多重PCR实验中更是如此。为了最大限度地降低非特异性产物的出现率,同时避免用户频繁使用Blast比对检查非特异性,我们开发了基于NCBI-Blast的引物评估和模板DNA特异性结合能力评估的核查系统PSC(Primer Specificity Checking,http://biocompute.bmi.ac.cn/PSC),并基于虚拟PCR实验确定了用于引物质量核查计算的多种参数,能够在线提供多个物种的引物特异性核查结果。该系统可以有效地对引物序列可能产生的所有非特异性扩增进行预测,有助于实验前引物优化或者对非特异扩增结果进行解释,最终达到提高PCR效率的目的。     

大数量序列的PCR保守引物设计实践

引物设计前的序列的全面检索,未注释序列的归类,经多序列比对求带有模糊碱基代码标识(IUPAC ambiguity codes)的共有序列,对设计高质量的引物至关重要,是引物设计过程的难点。目前,综合性核酸序列分析软件,单功能应用软件,在解决上述问题时均显不足。应用互联网提供的在线生物应用程序实践了一种多程序组合使用设计大数量序列的保守引物的方法,探讨了实现大数量序列的保守引物设计的一般流程。     

大鼠尿激酶SYBR Green Ⅰ real time RT—PCR引物的设计

设计用于SYBR Green Ⅰ法实时定量逆转录多聚酶链反应（QRT—PCR）检测大鼠尿激酶型纤溶酶原激活因子（uPA）mRNA的引物。从基因库获取靶基因及相关序列,充分收集和分析相关生物信息学数据,应用Oligo 6．22设计出一对长度为21bp的引物,其GC含量为52．4％;上下游引物3’最稳定二聚体和及发夹结构的能量分别为-1．5、-0．40kcal／mol和-3．5、-0．90kcal／mol,引物间最稳定二聚体为-3．1kcal／mol。5’端和中间AG值较高,高于3’端AG;引发效率分别455和403。实验证明,该引物能够高效、特异地实现对靶序列的检测,适用于SYBR GreenⅠ法实时定量检测（uPA）mRNA。     

玉米MuDR转座子DNA甲基化的MSP检测

DNA甲基化作为一种重要的表观遗传修饰,广泛存在于高等动植物中,并在维持基因组稳定性、调节基因表达等方面起着重要作用,因此建立快速有效地DNA甲基化检测技术至关重要.本文以两种不同MuDR活性的玉米转座子材料为研究对象, 探讨了甲基化特异性PCR(MSP)在检测DNA甲基化的有效性.结果表明: MSP技术可快速有效地检测MuDR转座子的末端反向重复(TIRs)序列内的CpG岛DNA甲基化的变化,灵敏度高,特异性强,可作为植物已知基因DNA甲基化检测的一种新方法.同时利用MSP研究发现,玉米MuDR转座子的活性随其TIRs序列内的CpG岛DNA甲基化的变化而改变, DNA甲基化是调控玉米MuDR转座活性的重要分子机制之一.     

用于多重PCR甲基化靶向测序的比对软件性能评估

多重PCR甲基化靶向测序数据尚缺乏针对性的比对软件。本研究评估了9种比对方案在处理多重PCR甲基化靶向测序数据时的性能,包括平均CPU运行时间、平均最大内存、平均比对率、 F1分数、平均比对速率、比对未通过率和差异甲基化位点,以及比对率受亚硫酸氢盐转化率和测序错误率的影响。本研究建立了打分系统以综合评价比对方案的优劣,结果显示,排名前三的方案依次为Bismarkbwt2(8.098分)、 BWA-meth(7.846分)和Bismarkbwt1(7.840分)。这三个方案的F1分数均为1.000,且在不同亚硫酸氢盐转化率和测序错误率下的比对率表现最优。此外,Bismarkbwt2还对应最多的差异甲基化位点和最低的比对未通过率,并在平均最大内存和平均比对率两项指标上表现良好。因此,本研究推荐Bowtie2模式下的Bismark作为后续搭建多重PCR甲基化靶向测序生物信息学分析流程的比对软件。     

随机引物PCR技术在个体认定及亲权鉴定中的应用

随机引物ＰＣＲ技术（ＡＰ－ＰＣＲ）检测人ＤＮＡ指纹图用于法医学个体认定及亲权鉴定是一个非常有效和经济的方法。应用该技术对１００例无关个体ＡＰ－ＰＣＲ的ＤＮＡ指纹进行分析和１０个肯定亲生关系的家庭进行亲权鉴定,结果该技术的个体识别力非常高,亲权鉴定时的非父排除率也很高,且操作简便、快速,是一个值得推广的方法。     

癌症液体活检新思路：数字PCR检测DNA甲基化

癌症的早期诊断可提高患者生存率.微创采集人体体液的液体活检方法可避免传统肿瘤组织活检方法侵入性和异质性的问题,逐渐成为癌症诊断的新方式.另外,DNA甲基化作为预测癌症发生发展的标志物,引起了越来越多研究者的关注.但传统DNA甲基化的检测方法灵敏度不高,且容易出现假阳性.近年来,数字PCR技术因其超高的检测灵敏度和精确度、无需标准曲线即可进行核酸绝对定量检测的优势,被用于DNA甲基化的定量检测中.本文首先介绍了DNA甲基化与癌症发生发展的关系,总结了传统DNA甲基化检测方法及其在癌症临床诊断中的应用,阐述了基于不同核酸样本分散方法的数字PCR技术及其在微量DNA甲基化检测中的优势,总结了采用数字PCR技术检测癌症患者体液中DNA甲基化的具体步骤,列举了数字PCR技术在癌症DNA甲基化检测中的研究成果及应用进展,最后提出了数字PCR技术检测癌症DNA甲基化未来可能面临的挑战,并对数字PCR技术在癌症液体活检方面的应用前景进行了展望.     

一种简便快速的单引物PCR定点突变方法

为了解决在一些特殊位点上利用Quick Change方法进行定点突变时会在突变位点处额外插入引物序列导致突变失败的问题,对Quick Change法进行了改良。改良方法为:合成在突变位点处点突变的一对反向互补引物,分别进行单引物PCR扩增,将两种扩增产物混合,变性复性后加入Dpn I进行酶切,酶切产物转化大肠杆菌DH5α,抗性筛选阳性克隆进行测序验证。利用此法成功突变紫穗槐二烯合酶(amorpha-4,11-diene synthase,ADS)基因中多个利用常规方法突变均因引入额外引物而无法成功的特殊位点,证明此方法实践上可行,而且也可以避免插入额外引物序列,这也从侧面证明额外引物插入的原因是双引物同时反应。     

巢式甲基化特异性PCR检测肺癌病人WIF-1基因启动子区异常甲基化

为了检测肺癌患者血浆中WIF-I基因启动子区的甲基化状态,收集肺癌患者及健康对照者的血浆标本,采用巢式甲基化特异性PCR（nMSP）法检测WIF-I基因启动子区甲基化状态,并与普通甲基化特异性PCR（MSP）法进行了比较,结果在58例肺癌患者血浆样品中经nMSP法发现20例WIF-I基因启动子的过甲基化,用MSP法只检出10例,有吸烟史组WIF-1基因的甲基化率高于无吸烟史组（P〈0．05）．而20例正常对照血浆中都未检测到形胆J基因启动子的过甲基化;表明利用巢式MSP（nMSP）法检测外周血血浆中WIF-1基因启动子的甲基化,可为非损伤性筛选和早期诊断肺癌提供有价值的信息．     

植物DNA甲基化及其研究策略

DNA甲基化是表观遗传学研究的热点问题之一,植物DNA甲基化的研究对植物研究领域的发展有着举足轻重的作用。本文阐述了植物DNA甲基化的相关机制,其中包括RdDM（RNA—dependent DNA methylation）、DNA甲基化与组蛋白修饰以及DNA去甲基化等近几年研究的热点问题：讨论了DNA甲基化在植物发育中的功能（包括基因组防御和调控基因表达）、DNA甲基化与转基因沉默的关系以及其在表观遗传学中的地位。最后就目前国内外研究植物DNA甲基化所采取的常用策略,即高效液相色谱法、亚硫酸盐测序法、甲基化敏感的限制性内切酶结合Southern杂交分析法和MSAP（methylation—sensitive amplified polymorphism）法进行了详尽的介绍和讨论。     

植物DNA甲基化及其研究策略

DNA甲基化是表观遗传学研究的热点问题之一, 植物DNA甲基化的研究对植物研究领域的发展有着举足轻重的作用。本文阐述了植物DNA甲基化的相关机制, 其中包括RdDM(RNA-dependent DNA methylation)、DNA 甲基化与组蛋白修饰 以及DNA 去甲基化等近几年研究的热点问题; 讨论了DNA甲基化在植物发育中的功能(包括基因组防御和调控基因表达)、DNA甲基化与转基因沉默的关系以及其在表观遗传学中的地位。最后就目前国内外研究植物DNA甲基化所采取的常用策略,即高效液相色谱法、亚硫酸盐测序法、甲基化敏感的限制性内切酶结合Southern杂交分析法和MSAP(methylation-sensitive amplified Polymorphism)法进行了详尽的介绍和讨论。     

检测肠道细菌Feacalibacterium prausnitzii的三对PCR引物的特异性比较

【目的】比较3对基于16S rRNA基因、用于检测人肠道中重要细菌Feacalibacterium prausnitzii的引物(FPR-1/FPR-2、FPR-2F/Fprau645R和Fprau223F/Fprau420R)的特异性。【方法】用Clustal X比对每个引物与F.prausnitzii和其他细菌的16S rRNA基因的序列。在Ribosomal Database Project(RDP)数据库中使用Probe Match工具比较每个引物匹配的Faecalibacterium spp.序列数目。利用本课题组建立的中国人粪便菌群的16S rRNA基因全长文库的7255个克隆序列,用Simulated PCR(SPCR)预测每对引物检测到的F.prausnitzii和其他细菌的克隆数;用3对引物分别对代表克隆进行PCR扩增。用3对引物分别对14个健康人的粪便样品进行实时定量PCR。【结果】引物Fprau645R的3端最后一个碱基与非F.prausnitzii序列的错配度高于其它引物,它在RDP中匹配的Faecalibacterium spp.序列数占其匹配的细菌序列数的百分比(97.6%)显著高于其他引物。SPCR预测,3对引物检测到的F.prausnitzii克隆数均为1171左右;在检测到的非Faecalibacterium spp.克隆中,FPR-2F/Fprau645R主要是Subdoligranulum spp.,而FPR-1/FPR-2和Fprau223F/Fprau420R还有Oscillibacter spp.、Ruminococcus spp.和unclassified Ruminococcaceae等。真实PCR与SPCR的结果吻合。实时定量PCR中,FPR-1/FPR-2和Fprau223F/Fprau420R检测到的细菌数量高于FPR-2F/Fprau645R。【结论】3对引物能检测到F.prausnitzii和Subdoligranulum spp.,FPR-2F/Fprau645R的特异性优于FPR-1/FPR-2和Fprau223F/Fprau420R。     

前列腺癌的DNA甲基化及其临床应用

目前认为恶性肿瘤的形成是遗传和表观遗传机制共同作用的结果。表观遗传机制包括DNA甲基化、组蛋白修饰和miRNA。DNA异常甲基化(高甲基化和低甲基化)是前列腺癌最具特征的表观遗传改变, 它能够导致基因组不稳定, 调控基因的异常表达, 在前列腺癌的形成和发展中起到重要作用。同时, DNA甲基化作为前列腺癌表观遗传研究的一个热点, 为临床前列腺癌的早期诊断、预后评估及药物治疗提供新的方法和途径。文章根据前列腺癌的DNA高甲基化和低甲基化的最新研究成果阐述了前列腺癌形成的表观遗传学机制, 并且讨论了它们在前列腺癌临床转化方面的最新研究进展。     

DNA聚合酶与引物/模板的相互作用对PCR效率的影响

PCR是体外酶促合成特异DNA片段的一种方法,引物的优劣直接关系到PCR的特异性与成功与否。传统的PCR引物设计软件基本上忽略了DNA聚合酶与引物/模板的亲和性对PCR效率的影响。为揭示DNA聚合酶与引物/模板的相互作用是否对PCR的效率有影响,通过构建Taq DNA 聚合酶与不同序列引物/模板DNA相互作用的三维结构模型,采用MM/GBSA方法计算复合物的结合自由能,以结合自由能为参数,为人血清白蛋白基因(Human Serum Albumin gene,HSA gene)和结核杆菌pyrF基因(Mycobacterium tuberculosis pyrF gene)设计了PCR引物。PCR实验结果表明,引物的PCR效率与结合自由能相关：引物与聚合酶的结合自由能越低,PCR实验的效率相对越高。这说明DNA聚合酶与引物/模板的相互作用对PCR效率有重要影响。因此,引物/模板DNA与聚合酶的结合自由能可以作为PCR引物设计的新参数。