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修饰引物常见问题与解答

  • Q:常见的引物修饰的有哪些?

    常见的引物修饰包括有磷酸化(Phosphorylation)、生物素(Biotin)、地高新(Digoxigenin)、内部氨基修饰、5'氨基修饰、3'氨基修饰、巯基(Thiol)、硫代(Phosphorthioate)、脱氧脲嘧啶(DeoxyUridine,dU)和脱氧次黄嘌呤(deoxyInosine,dI)等。

    各种修饰引物功能如下表:

    修饰 说明
    磷酸化(Phosphorylation) 5'磷酸化可用于接头、克隆和基因构建以及连接酶催化的连接反应。3'磷酸化可抗3'外切酶消化的相关实验中,也用于阻止DNA聚合酶催化的DNA链延伸反应。
    生物素(Biotin) 引物生物素标记,可用于非放射性免疫分析来检测蛋白质、胞内化学染色、细胞分离、核酸分离、杂交检测特异性的DNA/RNA序列、离子通道构象变化等。
    地高新(Digoxigenin) 地高新经由一个11个原子的间臂连接到脲嘧啶的C5位置,杂交的地高新探针可以由抗地高新抗体来检测。地高新标记的探针可用于各种杂交反应,如DNA-DNA杂交(Southern blotting)、DNA-RNA杂交(Northern blotting)、斑点杂交(Dot blotting)、克隆杂交、原位杂交以及酶联免疫分析(ELISA)。
    内部氨基修饰 主要用C6-dT aminolinker来加到胸腺嘧啶残基上来进行内部修饰。修饰后氨基与主链相距10个原子距离,可用于进一步的标记和酶连接(如碱性磷酸酶),目前提供内部氨基修饰介导的dT-Dabcyl、dT-Biotin和dT-Digoxingenin修饰。
    5'氨基修饰 可用于制备功能化的寡核苷酸,广泛应用在DNA芯片(DNA Microarray)和多重标记诊断系统。目前提供5' C6 氨基修饰和5' C12氨基修饰两种,前者可用于连接一些即便靠近寡核苷酸也不会影响其功能的化合物,后者用于亲和纯化基团的连接和一些荧光标记,尤其是当荧光可能会因标记太靠近DNA链而被淬灭时。
    3'氨基修饰 目前提供3' C6 氨基修饰。它可用于设计新的诊断探针和反义核苷酸,例如5'端可用高度敏感的32P或荧光素标记的同时3'可用氨基修饰以进行其他的连接。此外,3'修饰可以抑制3'外切酶酶解,从而可用于反义实验。
    巯基(Thiol) 5'-巯基在很多方面与氨基修饰类似。巯基可用于加附各种修饰如荧光标记物和生物素。例如可以在碘乙酸和马来酰亚胺衍生物存在下来制作巯基连接的荧光探针。5'的巯基修饰主要用5'巯基修饰单体(5'-Thiol-Modifier C6-CE Phosphoramidite或Thiol-Modifier C6 S-S CE Phosphoramidite)。用5'-Thiol-Modifier C6-CE单体修饰后必须进行硝酸银氧化以去除保护基(trityl),而Thiol-Modifier C6 S-S CE单体修饰后须用DTT将二硫键还原成巯基。
    间臂(Spacer) Spacer 可为寡核苷酸标记提供必要的间隔以减少标记基团与寡核苷酸间的相互作用,主要应用于DNA发夹结构和双链结构研究。C3 spacer 主要用于模仿核糖的3'和5'羟基间的三碳间隔,或"替代"一个序列中未知的碱基。3'-Spacer C3用于引进一个3'间臂从而阻止3'端外切酶和3'端聚合酶发挥作用。 Spacer 18 常用于引进一个强亲水基团。
    硫代(Phosphorthioate) 硫代修饰的寡核苷酸主要用于反义实验中防止被核酸酶降解。您可以选择全硫代,但随着硫代碱基的增加,寡核苷酸的Tm值会降低,为了降低这种这种影响,可以对引物两端2-5个碱基进行硫代修饰,通常可以选择5'和3'各3个碱基进行硫代修饰。
    脱氧脲嘧啶(DeoxyUridine,dU) 脱氧脲嘧啶可以插进寡核苷酸来增加双链的熔点温度从而增长双链的稳定性。每个脱氧胸腺嘧啶被脱氧脲嘧啶替代可以增长双链熔点温度1.7 ℃。
    脱氧次黄嘌呤(deoxyInosine,dI) 脱氧次黄嘌呤是一个自然存在的碱基,虽然不是真正意义上的通用碱基,但当与其它碱基结合时,会比其它碱基错配相对更稳定。脱氧次黄嘌呤与其它碱基的结合能力为dI:dC>dI:dA>dI:dG>dI:dT. 在DNA聚合酶的催化下,脱氧次黄嘌呤首选与dC结合。
  • Q:为什么修饰引物的产量要比一般引物低,价格要高?

    主要因为是修饰单体稳定性较差,偶联时间长,效率低,最后得到的产量自然低于一般的引物。修饰引物通常需要PAGE或HPLC纯化,纯化过程损失大。

    修饰引物使用的原料是一般引物原料的几百倍,所以产品的价格自然高。

  • Q:合成的荧光标记探针应如何保存?

    1.荧光探针必须避光保存。

    2.干品可于-80℃保存一年以上,无条件时可于-20℃保存。

    3.强烈建议用RNase-free的TE(pH 8.0)buffer溶解探针,这样得到的探针溶液更稳定,保存时间更长。

    4. 可将探针配制成100 pmol/ul的储备液,分装成几份于-20℃保存。使用前,将配置好的储备液稀释成工作液(10 pmol/ul或20 pmol/ul),剩余部分于-20℃保存,避免反复冻融。

  • Q:修饰标记对OD值的测量有影响吗?

    有些荧光基团在260 nm处也有吸收光,例如 FAM, HEX, TAMRA, TET。其它在260 nm处可能也有吸收值,但是数据没有公布,因此计算时不包括在里面。

  • Q:磷酸化是怎么回事?

    5'磷酸化作用是通过B-氰乙基化学反应添加到引物5'端的糖环上,而不是最后一个碱基上;3'磷酸盐被连接到固体支持介质上,所以在合成的第一个循环,碱基就与它偶联。3'磷酸化修饰具有阻止聚合酶延伸的功能。

  • Q:Phospothioate(S-oligos)硫代引物和普通的引物有什么区别??

    S-oligos是寡核苷酸中的单核苷酸之间的磷酸二酯键中的一个氧被硫代替后形成的。这种修饰是在连接的时候进行的(不是在合成后进行的)。碱基被添加上后,再进行连接修饰。在两个碱基之间的磷酸可以转换成双键"S"(用硫代试剂)代替普通的双键"O"(用碘溶液),和磷酸二酯键相连的碱基都可以进行这种修饰。

  • Q:氨基修饰的原理是什么?注意事项是什么??

    5'Aminolinker(C6)是在合成循环的最后一步以亚磷酸胺的形式通过B-氰乙基化学反应添加到引物5'糖环上的,而不是添加到最后一个碱基上。

    5'氨基标准的偶联效率是>95%,氨基基团在260nm处是没有吸光值的;它在210nm处有吸光值。不能通过电泳检测它的存在(琼脂糖或丙烯酰胺)。

    3'Aminolinker(C7)只与一些5'修饰兼容,如FAM, HEX, TET, Fluorescein, Biotin, Amine, and phosphate。其它的5'修饰(如Alexa dyes)需要氨基才能与寡核苷酸相连,这就无法避免该染料与3'氨基相连。

  • Q:常见的荧光染料有哪些?

    缩写 全名 吸收波长 发射波长 颜色
    6-FAM 6-carboxy-fluorescein 494 nm 518 nm Green
    TET 5-tetrachloro-fluorescein 521 nm 538 nm Orange
    HEX 5-hexachloro-fluorescein 535 nm 553 nm Pink
    TAMRA tetramethyl-6-carboxyrhodamine 560 nm 582 nm Rose
    ROX 6-carboxy-x-rhodamine 587 nm 607 nm Red
    Cy3 Indodicarbocyanine 552 nm 570 nm Red
    Cy5 Indodicarbocyanine 643 nm 667 nm Violet
  • Q:双标记荧光探针设计时应遵循哪些原则?

    1. 探针应位于两引物之间;

    2. 探针中碱基G、C的含量应在20%~80%之间;

    3. 避免同种碱基成串出现,特别是碱基“G”;

    4. 碱基G不要出现在5' 末端;

    5. 探针的TM值要比引物的TM值高8~10℃,应在68~70℃之间;

    6. 探针长度超过30个碱基时,最好把淬灭基团放在中间,以防止荧光本底过高,这时探针的3'末端应加磷酸基封阻,以防探针在PCR反应过程中延伸。

  • Q:进行反义核酸实验时,是否要对DNA链全部进行S代修饰,除了S代外,还有什么办法可增加核酸在生物体内的稳定性?

    DNA经S代修饰后比较稳定,在细胞中不会被核酸酶降解。如果整条链全部S代,的确能增加DNA的稳定性,但会降低其TM值,也即降低该反义DNA与靶序列的结合效率。因此,科研人员一般采用将DNA片段两端插入数个(通常3个)S代磷酯键(Phosphorothioated Bonds),这样既能增加DNA的稳定性,又能增加反义DNA与靶序列的结合能力。不过如果要将反义DNA注入到活的动物体内,为增强稳定性,还是将整条链S代效果更好。

    2' O-Me RNA也阻抗核酸酶降解,可与S代DNA构成嵌合的反义核酸,这样既能增强反义核酸的稳定性,又能增加其与靶序列的亲和性 (2' -OMe-RNA与RNA的亲和力要比DNA与RNA的亲和力大很多)。此外,5-Me-dC由于能增强DNA双螺旋的稳定性,有时也被掺入到S代的反义核酸中。

  • Q:FITC、6-FAM、5-FAM标记之间有何区别?

    5-FAM、6-FAM、FITC标记都是荧光素标记 (Fluorescein),5-FAM与6-FAM互为异构体,而FITC则在与Oligo的连接方式上(硫脲键) 有别于前者(酰胺键),它们的发色团均为荧光素,通常使用中没有区别。

  • Q: 淬灭基团为TAMRA、BHQ系列染料的双标记荧光探针在使用上有什么不同?

    由淬灭基团TAMRA、BHQ系列染料组成的双标记荧光探针常常被用作水解探针(Hydrolysis Probes),用于Real Time PCR实验。由于这些淬灭染料的光谱学性质不同,作为淬灭基团使用时的特点也不同,现说明如下:

    1. TAMRA为荧光染料,在淬灭报告基团的同时,自身会在更高波长处发射荧光,此发射荧光会对报告基团的检测造成影响,探针荧光本底 (Background) 相对较高。

    2. 淬灭基团对报告基团的淬灭有赖于二者的光谱迭盖 (Overlapping),也即报告基团的荧光光谱应与淬灭基团的吸收光谱相交搭。对比TAMRA、BHQ系列染料的吸收光谱,可见TAMRA的吸收光谱覆盖范围窄,可与之匹配的报告基团种类比较少;组合使用的BHQ系列染料的吸收光谱覆盖范围则更广,从430 nm一直到近红外,可淬灭的报告基团种类更多 (像Cy3、Cy5等的淬灭效果都很好)。