连接酶链式反应
引入热稳定的连接酶而建立的类似PCR 技术的新方法
连接酶链反应(Ligase chain reaction,LCR),是在连接酶扩增反应或连接酶检测反应的基础上,引入热稳定的连接酶而建立的类似PCR 技术的新方法。LCR 既可扩增,又可鉴定D N A 异常,与PCR 技术一样可用于已知病因的遗传病大面积普查。
基本原理
LCR ,即在D N A 连接酶的作用下,通过连接与模板D N A互补的两个相邻寡核苷酸链,快速进行D N A 片段扩增。D N A连接酶可将与模板D N A 链互补的两条毗邻寡核苷酸片段连接起来,两条寡核苷酸链接头处存在碱基错配则阻止连接反应的发生。所以通过连接酶反应,可明确区分寡聚核苷酸是否与模板D N A 完全互补,检测基因点突变。耐热D N A 连接酶在不同温度组成的循环中活性保持不变。这样,在适当的缓冲体系中加入模板D N A 。一套寡聚核苷酸片段,耐热D N A 连接酶,将上述反应体系加热,使模板D N A 在高温下(94 ℃)一分钟变性,解链;然后将反应体系降至退火温度(65 ℃),4 分钟使模板寡聚核苷酸互补成双链;D N A 连接酶催化两相邻的寡核苷酸连接起来。如此循环改变温度,连接反应重复进行,使目的D N A 得到扩增。如果两寡核苷酸接头处存在错配碱基,则没有扩增产物的产生,扩增产物可通过聚丙烯酰胺电泳加以鉴定。
发展过程
连接酶链反应(Ligase chain reaction,LCR),是Backman1997年为检出靶基因序列中的点突变而设计发明,并申报了专利.1988年Landegren也进行了该项研究。1988年Backman等又因分离热稳定的连接酶,而申报专利,1991年Backman和Barany分别用耐热DNA连接酶进行了LCR试验。耐热DNA连接酶可以在热循环中保持活性,提高连接反应的特异性,排除了背景扩增和免除了不断补充酶的繁琐程序。合成一对引物A、B,它们完成覆盖了靶序列。经退火与靶序列结合后,A、B间留下一个缺口(nick),加入连接酶封闭缺口,两引物成靶序列完整的互补链。如果靶序列中有点突变,引物不能与靶序列精确结合,缺口附近核苷酸的空间结构发生变化,连接反应不能进行,变性后引物仍是两个。Lan-degren用生物素标记引物A,用32P标记引物B。用亲和素包被的琼脂糖珠与连接产物反应,检测其放射性。显然,当靶序列中存在点突变时,检测结果是阴性的。用这种方式,Landegren将人β-珠蛋白βA、βC、βS三个等位基因区别开来。Wu等人又引入PCR的原理,在连接反应后,变性、退火、再连接,少量的靶序列就被扩增出来。Barany于1991年报道了耐热连接酶-Taq连接酶的发现及其在LCR中的应用,为LCR的实用化奠定了基础。实际操作时引物为4个,A、 A’和B、B’,分别与靶序列的正负链互补。每次连接反应的产物又可在下一轮反应中当模板,靶序列以指数形式扩增出来。用上面提到的标记检测方法,即可检测靶序列中有无点突变
LCR的特异性首先取决于引物与模板的特异结合,其次Taq连接酶作用的特异性,即Taq连接酶是否仅连接与靶序列完全互补的引物。实验表明Taq连接酶的非特异活性是较低的(<1%)。控制模板、酶的浓度,使反应在接近Taq酶的温度下进行,还可进一步降低非特异连接率。Barany用这一技术,将极少量(<200个分子)的βA、βC和βS区别开来。
LCR的扩增效率与PCR相当。由于有很高的信噪比,其敏感性也很高。用Taq连接酶做LCR只在两个保温点的循环(94℃、1min和65℃、4min)。产物检测也非常方便、敏感。因此可以说LCR是目前检测已知序列中有无点突变的最佳方法。
参考资料
最新修订时间:2022-09-28 09:19
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