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标签: PCR Taq酶 选择

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随着分子生物学研究发展的不断广泛和深入,PCR已成为一门相当成熟的常规技术,而热聚合酶(即Taq酶)的合理选择是PCR成败与否的一个关键因素。目前市面上有多种Taq酶,能够满足多方面的实验需要。那么,如何选择最合适的Taq酶?根据用户经常考虑的指标,如特异性、保真性、耐热性、扩增速率、扩增片段长度、能否进行复杂模板扩增以及优化条件难易等等,我们在这儿将主要的Taq酶归归类,其性质、用途也就一目了然了。

高特异性Taq酶

高度特异性地扩增所需的片段是PCR最基本的要求,影响PCR特异性的因素很多,包括模板、引物性质及质量、反应条件的控制等等,而高特异性Taq酶的出现大大减少了摸条件这一繁琐的实验过程,也为PCR产物快速有效的纯化(PCR产物直接纯化)打下了基础。这类酶最典型的代表是热启动Taq酶。大家都知道,在PCR第一个循环变性之前,有一个升温的过程,引物和模板会有一些非特异性配对,如果这时Taq酶发挥活性,就很容易产生非特异性扩增,由于循环初期模板量非常少,产生的非特异性条带经过后面的指数扩增,就会严重干扰目的片段的扩增,甚至导致特异性条带不能扩出。而热启动Taq酶是必需经过高温才能激活的酶,因此在初始循环的变性之前它没有活性,不会产生非特异性扩增,这就大大提高了PCR扩增的特异性。第一代热启动Taq酶往往直接在Taq酶上做一些修饰,比如用抗体抑制,蜡封等,如Clontech、Stratagen、Gibcol-LTI的一些产品,由于抗体、蜡等异物的掺入,对实验造成一定的影响,也给试验者带来一些不便。新一代的热启动Taq酶是通过内部改造的重组酶,真正实现便利的热启动,代表产品如QIAGEN公司的HotStar系列,无需别的辅助抑制物,也不用担心抑制不稳定,使用起来方便、高效。此外,由于几乎所有的Taq酶产品都带有相应的反应缓冲液,缓冲液的品质也对保证Taq酶特异性扩增起着不可忽视的作用,一般的缓冲液中调节H键作用的盐只有KCl,QIAGEN公司的缓冲体系通过KCl、(NH4)SO4盐离子体系的平衡调节也提高了酶作用的特异性。

此外,热启动的Taq酶也是实现一步法RT-PCR的基础。如QIAGEN公司的OneStep RT-PCR试剂盒,在RT反应较低温度下,Taq酶没有活性,逆转录酶发挥活性;RT反应结束,高温灭活逆转录酶的同时,激活Taq酶,进行PCR反应。另一家公司Epicentre有一种MasterAmpTM Tth DNA聚合酶,本身就具有逆转录酶活性,也可用作RT-PCR。

高保真Taq酶

下游应用为基因筛选、测序、突变检测,分子诊断等等的用户,往往对PCR保真性要求很高,保真性的一个通用标准是错配率,错配率越低保真性越好。普通Taq酶的错配率在2-5X10-5碱基/循环数,而高保真Taq酶错配率可达10-6数量级,大大降低了出错的可能。其原理主要是因为高保真Taq酶具有3‘到5’核酸外切酶(Proofreading)的活性,扩增途中如果产生了错配的碱基,它可以将其切掉,从而保证了扩增的准确性。需要提醒用户的是由于此酶具有核酸外切酶功能,往往扩增效率低一些,有的还容易降解引物,且产物一般不宜用TA或UA克隆法克隆。目前市面上主要有两类产品,一类是混合型的高保真酶,将带有Proofreading活性的酶与普通Taq酶(用于提高扩增效率)混合起来,错配率在8-9 X10-6碱基/循环数。Clontech、LTI等公司都有此类产品。如果要求更高的保真度,就要选择单一型的高保真酶,如Stratagene的Pfu,NEB公司的Vent DNA 聚合酶,错配率5.7 X10-5碱基/循环数;QIAGEN公司新推出的ProofStart DNA聚合酶,兼特异性与保真性于一体,其聚合酶及Proofreading活性都为热启动,可避免引物降解,错配率达2-4×10-6碱基/循环数,加上优化的反应体系,可在室温下配置反应液,可进行复杂模板(高GC含量、二级结构)及长片段的扩增,的确是这类酶中的佼佼者。

高耐热性Taq酶

对于有些模板变性温度较高,需要时间较长的用户,可能要求高耐热性Taq酶,这里介绍NEB公司的Vent和Deep Vent DNA聚合酶系列,两者都是从海底火山口分离出来后克隆的,是普通Taq酶耐热性的三倍以上,前者在95℃半衰期近7小时,100℃近2小时;后者更甚,分别为23小时和8小时。

超长片段扩增Taq酶

对于作基因组图谱、测序及分子遗传学研究的用户,可能会用到超长片段的扩增,Clontech公司的Advantage Genomic系列混有Tth DNA聚合酶,Proofreading酶和热启动抗体,对复杂模板可扩增10kb片段,简单模板可达40kb。

关于复杂模板的扩增

对于模板结构复杂,如GC含量高(>60%),有二级结构等,普通的Taq酶可能难以延伸下去,加入DMSO等助熔剂可帮助扩增顺利进行,但DMSO有毒,而且用量需要优化。QIAGEN公司的任何一种Taq酶都附有特制的Q-溶液,操作方便、安全,对复杂模板的扩增特别有效。

关于条件的优化

现下很多著名的生物试剂公司都提供优化的缓冲液,如QIAGEN公司的缓冲体系,对温度和Mg2+的耐受性很强,随试剂盒有推荐的操作手册,大大减少了反应条件的优化,如果结合好的引物设计软件和高质量的模板引物,一次成功率极高。但任何东西都不是万能的,如果碰到比较特殊的情况,还需要仔细分析,优化调整。

以上就Taq酶的一些基本分类分别进行了介绍,具体选购时要根据实验需要择其重点,再参照其他参数,才能选到最合适的Taq酶。我们会及时将最新的技术和产品推荐给大家,希望能帮助大家更快更好的达到实验目的。

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