Real – Time PCR常用仪器及探针详解

实时荧光定量聚合酶链反应(Real - Time PCR)是一种广泛应用的分子生物学技术,以下将介绍其常用的探针类型。

一、SYBR Green I

SYBR Green I 是一种 DNA 结合染料,它能够非特异性地与双链 DNA 相结合。当它与双链 DNA 结合后,会发出荧光信号。这种探针的显著优势在于价格较为便宜,成本较低。然而,它也存在明显不足,由于其缺乏特异性,很容易受到非特异性扩增以及引物二聚体的影响,进而导致定量结果的可靠性降低。不过,可以通过融解曲线分析来区分特异性和非特异性扩增。同时,优化引物设计和反应条件对于消除非特异性荧光具有重要作用。

二、Taqman 探针

Taqman 探针也被称作水解寡核苷酸探针。其 5’端标记有报告荧光基团,3’端标记着淬灭荧光基团。在探针保持完整时,报告荧光基团发出的荧光会被淬灭荧光基团吸收,从而不会产生荧光信号。在 PCR 的延伸阶段,由于 DNA 聚合酶具备 5’-3’外切酶活性,会将 5’端标记的报告荧光基团水解掉,使其远离淬灭荧光基团,此时便会产生荧光信号。Taqman 探针的突出优点是能够利用多种荧光同时进行多重分析,这是 SYBR 等 DNA 结合荧光基团所不具备的特性。

三、分子信标(molecular beacons)

分子信标呈现出发夹结构,其环区能够与目的片段特异性互补,茎区的 5’端和 3’端分别标记有荧光基团和淬灭基团。在自由状态下,分子信标呈发夹结构,荧光基团和淬灭基团紧密接触,能量以热的形式消散,不会产生荧光。在退火过程中,发夹结构打开,环区与目的片段特异性互补结合,荧光基团和淬灭基团分开,进而释放出荧光。与 Taqman 探针相比,分子信标的优势在于可以检测单个核苷酸的突变,适合用于单核苷酸多态性(SNP)分析和等位基因突变分析。但它的设计难度较大,需要避免产生强的背景信号,同时也要防止茎部杂交过强,以免影响其与模板的退火以及荧光的生成。

四、杂交探针

杂交探针是一种新型的荧光探针,由两条探针组成。其中一条在 5’端标记荧光(3’端被封闭,以防止退火后的延伸),另一条在 3’端标记荧光,并且一个为受体荧光基团,另一个为供体荧光基团,供体荧光基团的发射光谱覆盖受体荧光基团的激发光谱。在自由状态下,只能检测到供体荧光基团发出的荧光。在退火时,两条探针会与目的基因特异性结合,形成首尾连接,两个荧光基团互相靠近,供体基团发出的能量会激发受体基团发出荧光,检测时仅检测受体基团发出的荧光。只有当两条探针均与目的基因特异性结合时,才能检测到受体基团发出的荧光,因此该探针检测的特异性大大提高。

五、Scorpion 引物/探针

Scorpion 引物/探针由一条发夹结构的探针和一条引物构成,探针的 5’端和 3’端分别标记有报告荧光和淬灭荧光,3’端通过一个非扩增的单体(用于防止探针退火后的延伸)与引物的 5’端相连。在自由状态下,报告荧光和淬灭荧光距离很近,不会产生荧光。在变性阶段,茎环结构打开,退火时引物与模板结合并延伸,环区与新合成的目的基因的互补区域结合,此时 Scorpion 探针与 PCR 产物处于同一条 DNA 链上,属于分子内的结合。由于发夹结构打开,报告荧光和淬灭荧光分离,因此可以检测到报告荧光发出的荧光信号。由于序列特异性引物和探针处于同一分子上,Scorpion 引物/探针信号产生的速度特别快。

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