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食品生物技术:荧光定量PCR关键方法

【摘要】:荧光定量PCR仪是一种带有激发光源和荧光信号检测系统的PCR仪,通常配有电脑系统及相应分析软件。(一)荧光定量PCR标记方法1.内插染料双链DNA的内插染料是一种能插入双链DNA并发出强烈荧光的化学物质,其荧光强度的增加与dsDNA的数量成正比。一旦插入双链DNA时,荧光信号将会大幅增强,从而根据荧光信号的增强来计算PCR扩增产物的增加。

通过荧光染料或荧光标记的特异性探针,对PCR产物进行标记跟踪,实时在线监控反应过程,结合相应的软件可以对产物进行分析,计算待测样品的初始模板量。荧光定量PCR仪是一种带有激发光源和荧光信号检测系统的PCR仪,通常配有电脑系统及相应分析软件。1992年,Higuchi等首次报道,使用EB内插染料法插至双链DNA,经改装的带有冷CCD的PCR仪检测样品的荧光强度(PCR循环=双链DNA=染料=荧光),后用与双链DNA有更强结合力的SYBR green I取代EB。1996年,Perkin-Elmer公司开发了Taqman探针的荧光定量PCR技术,1996年,Roche公司开发了Fret探针的荧光定量PCR技术,1997年Oncor公司开发了通用引物Molecular Beacon探针的荧光定量PCR技术。

(一)荧光定量PCR标记方法

1.内插染料(SYBR green I)

双链DNA(dsDNA)的内插染料是一种能插入双链DNA并发出强烈荧光的化学物质,其荧光强度的增加与dsDNA的数量成正比。如SYBR green I染料,当没有结合双链DNA时,只发出相对弱的荧光。一旦插入双链DNA时,荧光信号将会大幅增强,从而根据荧光信号的增强来计算PCR扩增产物的增加。

2.双标记探针(taqman probe)

探针是5'端标记荧光分子(如荧光素),在3'端或在内标记一个吸收或淬灭荧光的分子(如TAMRA),这样5'端激发出的荧光会被3'端的分子淬灭或吸收。所以开始时,仪器并不能检测到荧光。由于Taq聚合酶同时具有5'端外切酶的活性,在PCR反应的延伸阶段,Taq酶会把5'端的荧光分子切下,使其于3'端吸收或淬灭荧光的分子分开,仪器可检测到荧光信号。每个循环,随着PCR扩增产物的增加,荧光信号会增强,从而根据荧光信号的增强来计算PCR扩增产物的增加量。(www.chuimin.cn)

3.分子信标(molecular beacon probe)

独特的茎环结构由非特异的茎相特异的环组成,探针的5'端标记荧光分子,3'端标记一个吸收或淬灭荧光的分子。自身环化时仪器检测不到荧光,在PCR反应的退火阶段,探针因与模板链杂交而打开,使5'端荧光分子与3'端吸收或淬火荧光的分子分开,仪器可检测到荧光信号。每一个循环,随着PCR扩增产物的增加,荧光信号会增强,从而根据荧光信号的增强来计算PCR扩增产物的增加量。

(二)荧光定量实时分析的优点

荧光定量实时分析主要有以下几点:①全封闭的PCR过程,无须凝胶电泳,无须后处理;②采用dUTP-UNG酶防污染,有效降低污染机会;③实时在线监控,对样品扩增的整个过程进行实时监控、观察产物的增加,直观地看到反应的对数期;④降低反应的非特异性,使用引物和荧光探针同时与模板特异性结合,提高了PCR反应的特异性;⑤增加定量的精确性,在样品扩增反应的最佳时段(对数期)进行采集数据,而不是传统的终点法;⑥线性关系直接,到达阈值的循环数和样品的起始模板浓度之间具有线性关系;⑦结果分析更加快捷方便。