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1、 荧光定量PCR应用 高分辨率溶解曲线 HRM CMKRobertWang2011 11 07 内容 一 背景介绍二 实验设计三 反应体系四 结果分析 一 背景介绍 HRM分析技术高分辨率熔解 HighResolutionMelting HRM 分析技术是基于核酸的物理性质 通过饱和的插入染料监控DNA熔解曲线变化而进行分析的一种技术 HRM检测不受突变碱基位点和种类的局限 无需使用序列特异性探针 具有高灵敏度 操作简单 高通量 成本低等优点 HRM是美国犹他大学保健科学中心病理学部CarlWittwer实验室与美国IdahoTechnology公司于2003年共同合作开发出来的建立在实时荧光
2、基础上的分析技术 并于2006生产出世界上第一台HRM仪器HR 1 HRM分析过程 原始曲线随着DNA熔解 插入DNA双链中的染料被释放 荧光信号骤降 导数图 速率 曲线的最高峰是分离速率最大的点 即等于熔解温度 对PCR的扩增子进行加热 温度从50 逐渐上升到95 扩增子逐渐解链 到达熔解温度 Tm 时 DNA双链完全分开 初期 荧光强度很高 随着温度升高 双链DNA逐渐减少 荧光强度下降 通过检测器 记录荧光变化的过程 对数据作图 就生成了熔解曲线 HRM发明者CarlWittwer博士 HRM应用主要基于两种技术的进步 双链DNA嵌入型饱和荧光染料如LCGreen具有精确控温装置和高密度
3、数据采集的仪器 嵌入型染料 非饱和染料SYBR GreenISYBR GreenI对PCR有抑制作用 必需使用低浓度 即使是高浓度 也不能饱和插入DNA双螺旋结构中的小沟非饱和态结合使染料在熔解过程中发生重排 染料分子重新结合到双链DNA的空置位点 造成荧光信号没有变化 特异性下降 嵌入型染料 饱和染料LCGreen饱和染料在饱和浓度 荧光最大 下 也不会抑制PCR 高浓度的染料饱和插入DNA双螺旋结构中的小沟 在DNA解链过程中就不会发生重排 熔解曲线有更高的分辨率饱和染料主要有LCGreen LCGreenPlus CYTO9等 目前市场上HRM分析仪器的供应商 有专用于HRM的仪器 还有
4、附带HRM功能的RealTimePCR仪 包括 IdahoTechnologyQIAGENRoche HRM对检测仪器的要求 扩增子的熔解曲线完全取决于DNA碱基序列 只要一个碱基发生了突变 就会改变DNA链的解链温度 解链温度差异极小 零点几摄氏度 使用高分辨率的仪器才可以检测 孔间温度差异 温度均一性 Tm的标准偏差为0 020 0 264 孔间温度均一性要达到0 264 以内才能保证HRM分析结果的准确性 大多数RealTimePCR仪的孔间温度差在0 3 0 5 决定了无法胜任HRM熔解速率 最低要求 0 1 秒 数据密度 最低要求 10个数据点 可以区分单碱基差异HRM基因分型不需要
5、设计特异性的TaqMan探针 只是通过溶解曲线的分析来区分等位基因 从而大大降低了检测成本 使用两种不同的等位基因特异性正向引物 正向引物3 端的最后一个碱基对应于SNP位点的二等位基因 反向引物都一样 并使用荧光染料 SYBRGreenI 来检测PCR产物 纯合子基因组DNA只能被与其完全匹配的正向引物扩增 而杂合子基因组DNA能同时和两种正向引物结合扩增出两种PCR产物 HRM应用 HRM区分单碱基差异同源双链 Homoduplex 纯合子通过Tm值 C T 容易区分 HRM应用 HRM区分单碱基差异同源双链 Homoduplex 杂合子形成异源双链 heteroduplexes 杂合子的
6、熔解曲线是由4种配对方式混合而成 HRM应用 1 突变发现 筛查 扫描2 SNP基因分型 等位基因区分3 物种鉴定4 表观遗传学 DNA甲基化5 微卫星分析 HRM应用 HRM的本质 二 实验设计 成功的HRM分析的先决条件 分析小片段DNA分析纯度单一的产物使用足够的PCR的模板检查扩增曲线是否异常保持扩增产物浓度接近确保样品间的均一性保证在熔解前相和熔解后相都有足够的数据采集时间 实验方法的验证 镁离子浓度 缓冲液盐浓度 Taq储存液中的添加剂 内掺染料种类及浓度 反应体积 熔解升温速率 温度变化速度 反应容器 熔解曲线异常可能由以下因素引起 样品准备 防止核酸降解避免过量的抑制剂 如乙醇
7、为使结果更佳 尽可能保证起始样品浓度一致建议用分光光度计检测核酸的浓度和纯度 注意 260nm时1OD等于50 g mL的双链DNA纯的其260nm 280nm应为2 试验设计准则 对目标序列进行充分了解确定目标序列内的各种变化形式检查种属同源性内含子外显子边界剪切位点已知SNP等将引物的退火温度设计在60度左右 片段长度100 250bp可以使用长片段 但长片段检测的灵敏度会受影响确定产物和引物在退火温度时的折叠特征 使用如DINAMelt 并确定特异性 BLAST搜索 扩增子的设计方法 第一步 确定正确的周边序列在数据库中寻找含有多态性位点的序列 NCBISNP在线搜索引擎 http ww
8、w ncbi nlm nih gov SNP 第二步 鉴定其它序列特性将你的序列与全基因组序列进行BLAST 以确定目标序列内是否存在其它多态性位点 这些位点会以蓝色标出 而目标位点以黄色标出 第三步 拷贝含有目标位点的序列 避免那此蓝色位点第四步 将目标序列粘贴到扩增子设计软件 这里用Primer3软件http frodo wi mit edu cgibin primer3 primer3 www cgi 第五步 建立引物设计参数 如片段长度60 90bp 最多达250bp 引物长度18 27bp TM值57 63 GC含量20 80 第六步 选择引物 分别选择两三条上下游引物第七步 检查二
9、级结构 用二级结构解释软件检查引物和扩增子的折叠特性 这里使用了DINAMeltServers http www bioinfo rpi edu applications hybrid twostate fold php 第八步 将引物序列与该物种基因组序列相BLAST 以确定其特异性 第一步 确定正确的周边序列 例 FactorVLeiden 第二步 鉴定其它序列特性 第三步 拷贝含有目标位点的序列 避免那些蓝色位点 第四步 将目标序列粘贴到扩增子设计软件 第五步 建立引物设计参数 第六步 选择引物 第七步 检查二级结构 第八步 将引物序列与该物种基因组序列相BLAST 以确定其特异性 三 反应体系 所需的试剂与耗材 试剂 耗材 试剂的处理与保存条件 软件设置 演示 四 结果分析 标准视图 差异视图 谢谢 专才服务专家 知识回顾KnowledgeReview
