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引物合成详解

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9832
常规修饰基团分子量
修饰基团 分子量   修饰基团 分子量
5’ -Biotin 405.45 3’ -TAMARA 623.60
5’ -(6 FAM) 537.46 3’ -Dabsyl 498.49
5’ -HEX 744.13 3’ -(6 FAM) 569.46
5’ -TET 675.24 3’ -Amino Modifier C3 153.07
5’ -Cy5 533.63 3’ -Amino Modifier C7 209.18
5’ -Cy3 507.59 3’ -Thiol Modifier C3 154.12
11. 如何溶解引物? 
答:干燥后的引物质地非常疏松,开盖前最好离心一下,或管垂直向上在桌面上敲敲,将引物粉末收集到管底。根据计算出的体积加入去离子无菌水或 10mM Tris pH7.5 缓冲液,室温放置几分钟,振荡助溶,离心将溶液收集到管底。溶解引物用的水一般不要用蒸馏水,因为有些蒸馏水的 pH 值比较低( pH4-5 ) , 引物在这种条件下不稳定。
12. 如何保存引物? 
答:引物合成后,经过一系列处理和纯化步骤,旋转干燥而成片状物质。引物在溶解前,室温状态下可以长期保存。溶解后的引物 -20 度可以长期保存。如果对实验的重复性要求较高,合成的 OD 数较大,建议分装,避免反复冻融。修饰荧光引物需要避光保存。
13. 合成的引物 5’ 端是否有磷酸化 
答:合成的引物 5’ 为羟基,没有磷酸基团。如果需要您可以用多核苷酸激酶进行 5′ 端磷酸化,或者要求引物合成公司合成时直接在 5′ 或 3′ 端进行磷酸化,需要另外收费。
14. 引物片段退火后不能连接到载体上是什么问题? 
连接反应需要引物的 5’ 磷酸基团。如果需要将合成的引物退火直接连接相应的载体上,引物需要磷酸化。磷酸化的产物如果还不能连接载体上,需要检查载体的酶切效果,需要改善引物退火的条件。 SiRNA 分子具有特殊的对称结构,退火的难度较大,退火时需要提高退火温度。
15. 测序发现引物有突变是怎么回事? 
答:测序发现引物区域有突变,特别是 40 个碱基以下的引物 , 发生的概率不大,但是肯定也会发生。用户一般可以放心,引物序列一般都是通过电脑直接将您的序列 COPY 到合成仪的,碱基输错的机会不多。核酸合成公司一般会有一套控制办法,预防碱基输入错误。发生这种突变的原因有很多解释,人们还没有办法彻底解决这个问题。引物合成的固相合成原理都一样,采用的机器也基本相同,合成主要原料都是由可数的几家跨国公司提供的,所有每个合成服务商遇到的问题也基本类似,没有人可以超脱。
引物合成是一种多步骤的化学反应,合成效率最高也就是 99% ,副产品不可以避免。引物序列中插入突变往往是碱基重复,一般认为,偶连过程中,正在偶连的部分单体发生丢失 DMT, 导致单体又接了上去,故发生插入同一碱基的突变。至于缺失突变,一般认为是一般认为是带帽 (capping) 反应不彻底造成的, Caping 反应主要是封闭极少数 5′- 羟基没有参加反应单体。被封闭的引物,在下一轮偶连时将不能继续参与合成。对于碱基置换的突变,产生的原因一般认为是碱基不能 100% 脱保护,即引物上可能含有残留保护基团,引物的这些区域不能很好地与互补链配对,当扩增的产品被亚克隆转化到大肠杆菌中,可能被细菌中修复系统补上了非配对的碱基。置换突变通常发生在 G 转换成其它碱基。碱基 G 在一定条件下可以转化为烯醇异构体 (脱嘌呤), 2,6 diaminopurine , DNA 复制和扩增过程中 DNA 聚合酶将 2,6 diaminopurine 看作碱基 A ,测序就会发现碱基 G-A 置换。脱嘌呤现象在富含嘌呤的引物中发生的频率较高。脱嘌呤的引物在引物后处理脱保护阶段如果被降解,测序就会发现碱基 G 或 A 的缺失。
引物合成过程中,造成碱基插入,缺失,置换突变的因素客观存在,有不少降低发生的频率建议和措施,但是这些措施还停留在实验室阶段,还没有能够应用到规模化生产中。
16. 长链引物为什么出错的几率非常高? 
答:引物合成时,每一步反应效率都不能达到 100% ,产生碱基插入、缺失、置换突变的因素客观条件都有一直存在。引物链越长,突变的频率累加起来就越高。研究人员总希望合成的引物万无一失,这种心情可以理解。但是犹如 PCR 扩增,不可能绝对保证扩增产物中没有突变,引物合成也不可能保证 100% 正确。要知道,引物合成中发生错误(非人为因素)的频率,比任何高保真高温聚合酶 PCR 扩增过程所产生的频率都要高。做引物合成,长链引物合成,您要有引物中部分引物可能有突变的思想准备。
17. 如果测序发现突变,该如何处理? 
答:遇到这种情况,首先和核酸合成厂家取得联系,生产人员会检查生产的原始记录,主要是核对合成序列是否和定单一致,他们在电脑中一般会保留所有原始数据。在确认引物合成序列没有输错的情况下,建议重新挑取克隆测序,可能会找到正确克隆的。根据经验, 40 个碱基以下的引物,测 1-2 个克隆就可以了; 40 个以上的特别是用于全片段拼接合成的,就需要多测一些了。一般情况下,每个克隆突变的位点都不一样,提示正确的总是有的,就是如何找到它。也可以要求公司将引物免费重合一次,不过重合的引物和第一次的引物一样,都可能含突变,不会因为重合的引物就减少您的遇到问题的几率。基因拼接过程中,如果发现一段区域突变点不多,就多测几个,否则就重合一下引物。
18. 引物是经过 PAGE 纯化的,为什么还有碱基缺失或插入? 
答:理论上分析型 PAGE 变性电泳,可以区分引物之间一个碱基的差别。但是制备 PAGE 电泳,上样量都是非常大,电泳时的条带非常宽,带与带之间有重叠,分辨率已下降,电泳后割带回收目的引物时,很难说不割到差别仅几个碱基的引物。国内有一个不好的现象, PAGE 纯化的引物,特别是长引物要的量都比较高,导致割的条带有时可能比较宽。建议:您如果减少 OD 数,引物遇到的问题可能就会少一些。
19. TaqMan 探针设计的基本原则是什么? 
答:下列原则供您参考。
◆ TaqMan 探针位置尽可能靠近扩增引物(扩增产物 50-150bp ),但不能与引物重叠。
◆ 长度一般为 18-40mer 。
◆ G-C 含量控制在 40-80% 左右。
◆ 避免连续相同碱基的出现,特别是要避免 GGGG 或更多 G 出现。
◆ 在引物的 5’ 端避免使用 G 。
◆ 选用比较多的碱基 C 。
◆ 退火温度 Tm 控制在 68-70C 左右。
有用的荧光染料参数

Name 吸收波长 发射波长 colors
6-FAM ( 6-carboxy-fluorescein ) 494nm 518nm Green
TET   ( 5-tetrachloro-fluorescein ) 521nm    538nm   Orange
HEX ( 5-hexachloro-fluorescein ) 535nm 553nm Pink
TAMRA ( tetramethyl-6-carboxyrhodamine ) 560nm 582nm Rose
ROX ( 6-carboxy-x-rhodamine ) 587nm 607nm Red
Cy3   ( Indodicarbocyanine ) 552nm 570nm Red
Cy5 ( Indodicarbocyanine ) 643nm 667nm Violet
20.Primer 设计的基本原则是什么? 
答:引物设计的下列原则供您参考。
◆ 引物长度一般在 18-35mer 。
◆ G-C 含量控制在 40-60% 左右。
◆ 避免近 3’ 端有酶切位点或发夹结构。
◆ 如果可能避免在 3’ 端最后 5 个碱基有 2 个以上的 G 或 C 。
◆ 如果可能避免在 3’ 端最后 1 个碱基为 A 。
◆ 避免连续相同碱基的出现,特别是要避免 GGGG 或更多 G 出现。
◆ 退火温度 Tm 控制在 58-60C 左右。
◆ 如果是设计点突变引物,突变点应尽可能在引物的中间。
21. 为什么引物的 OD260/OD280 小于 1.5 ? 
答:引物应该全是 DNA ,但是 OD260/OD280 的比值为什么那么低,怎么会有蛋白质污染?引物化学合成,哪里有机会污染到蛋白质?需要指出的是 OD260/OD280 的比值不能用来衡量引物的纯度。 OD260/OD280 的比值过低一般是由于引物中 C/T 的含量比较高所致。下表是一个 20mer 同聚体引物的 OD260/OD280 的比值,清楚表明 OD260/OD280 的比值与引物的碱基组成密切相关。
A260/280 ratios of Crude 20-mer Oligos of Differing Base Compositions

Base Composition A260/280
5-AAAAAAAAAAAAAAAAAAAA-3 2.50
5-GGGGGGGGGGGGGGGGGGGG-3 1.85
5-CCCCCCCCCCCCCCCCCCCC-3 1.15
5-TTTTTTTTTTTTTTTTTTTT-3 1.14
5-AAAAAGGGGGTTTTTCCCCC-3   1.66
22. 同样的 OD 用 PAGE 检测, EB 染色为什么深浅不一? 
答:通常可以用 EB 染色的方法来判断双链 DNA 的量 ( 如质粒 DNA) ,因为 EB 可以嵌合到双链 DNA 中。而合成的单链 DNA ,由于碱基组成不同,形成二级结构的可能性不同, EB 的染色程度也会有差异,比如 Oligo(dT) 等不形成二级结构, EB 染色效果就非常差。所以不要用 EB 染色的方法来定量,而用紫外分光光度计检测。同样道理,用 EB 染色来照片不适合所有引物。
23. 引物不纯会有什么后果? 
答:引物不纯可能会导致: 1) 非特异性扩增; 2) 无法用预先设计在引物 5′ 端酶切位点的酶切开,特别是没有保护碱基的引物; 3) 用于测序出现双峰或乱峰。解决办法重新合成或重新纯化。
24. 已经溶解的引物,为什么原先使用正常,而过一段时间再使用就不好 了?
答:如果溶解引物的水 PH 过低或污染了菌或核酸酶,会使引物降解。使用时没有充分解冻混合,液体不均匀也可能会造成引物加入量不准确。建议分装引物,避免反复冻溶。建议使用 10mM Tris pH7.5 缓冲液溶解引物,因为有些蒸馏水的 pH 值比较低( pH4-5 ) , 引物在这种条件下不稳定。还有一种可能性是引物没有问题,而是 PCR 使用材料特别是模板的质量与先前使用的不完全一致。
25.PCR 扩增不出就引物有问题吗? 
答:基本不是。当今发展出各色各样的 PCR 扩增技术,各色各样的高温聚合酶,就是来解决 PCR 扩增中遇到的扩不出、扩增效率低的问题。如巢式 PCR 就是扩增那些拷贝数很低的基因片段。 有些重复片段的扩增 , GC 含量高的片段,非要采用特殊扩增手段才能扩增出了。
引物扩增不出,主要是下列两种情况比较常见( 1 ) RT-PCR 。请注意,很多基因通过常规 RT �PCR 方法是很难扩增出来的。 RT- PCR 成功的关键在于 RT 的反应的 RNA 质量和目标基因在特定组织和细胞中含量。( 2 )从基因组中扩增。一般情况下,基因在基因组中都是单拷贝,基因组作为模板需要严格控制用量。基因组 DNA 过高,会影响反应体系中的 Mg 和 pH 。

常规修饰基团分子量
修饰基团 分子量   修饰基团 分子量
5’ -Biotin 405.45 3’ -TAMARA 623.60
5’ -(6 FAM) 537.46 3’ -Dabsyl 498.49
5’ -HEX 744.13 3’ -(6 FAM) 569.46
5’ -TET 675.24 3’ -Amino Modifier C3 153.07
5’ -Cy5 533.63 3’ -Amino Modifier C7 209.18
5’ -Cy3 507.59 3’ -Thiol Modifier C3 154.12
11. 如何溶解引物? 
答:干燥后的引物质地非常疏松,开盖前最好离心一下,或管垂直向上在桌面上敲敲,将引物粉末收集到管底。根据计算出的体积加入去离子无菌水或 10mM Tris pH7.5 缓冲液,室温放置几分钟,振荡助溶,离心将溶液收集到管底。溶解引物用的水一般不要用蒸馏水,因为有些蒸馏水的 pH 值比较低( pH4-5 ) , 引物在这种条件下不稳定。
12. 如何保存引物? 
答:引物合成后,经过一系列处理和纯化步骤,旋转干燥而成片状物质。引物在溶解前,室温状态下可以长期保存。溶解后的引物 -20 度可以长期保存。如果对实验的重复性要求较高,合成的 OD 数较大,建议分装,避免反复冻融。修饰荧光引物需要避光保存。
13. 合成的引物 5’ 端是否有磷酸化 
答:合成的引物 5’ 为羟基,没有磷酸基团。如果需要您可以用多核苷酸激酶进行 5′ 端磷酸化,或者要求引物合成公司合成时直接在 5′ 或 3′ 端进行磷酸化,需要另外收费。
14. 引物片段退火后不能连接到载体上是什么问题? 
连接反应需要引物的 5’ 磷酸基团。如果需要将合成的引物退火直接连接相应的载体上,引物需要磷酸化。磷酸化的产物如果还不能连接载体上,需要检查载体的酶切效果,需要改善引物退火的条件。 SiRNA 分子具有特殊的对称结构,退火的难度较大,退火时需要提高退火温度。
15. 测序发现引物有突变是怎么回事? 
答:测序发现引物区域有突变,特别是 40 个碱基以下的引物 , 发生的概率不大,但是肯定也会发生。用户一般可以放心,引物序列一般都是通过电脑直接将您的序列 COPY 到合成仪的,碱基输错的机会不多。核酸合成公司一般会有一套控制办法,预防碱基输入错误。发生这种突变的原因有很多解释,人们还没有办法彻底解决这个问题。引物合成的固相合成原理都一样,采用的机器也基本相同,合成主要原料都是由可数的几家跨国公司提供的,所有每个合成服务商遇到的问题也基本类似,没有人可以超脱。
引物合成是一种多步骤的化学反应,合成效率最高也就是 99% ,副产品不可以避免。引物序列中插入突变往往是碱基重复,一般认为,偶连过程中,正在偶连的部分单体发生丢失 DMT, 导致单体又接了上去,故发生插入同一碱基的突变。至于缺失突变,一般认为是一般认为是带帽 (capping) 反应不彻底造成的, Caping 反应主要是封闭极少数 5′- 羟基没有参加反应单体。被封闭的引物,在下一轮偶连时将不能继续参与合成。对于碱基置换的突变,产生的原因一般认为是碱基不能 100% 脱保护,即引物上可能含有残留保护基团,引物的这些区域不能很好地与互补链配对,当扩增的产品被亚克隆转化到大肠杆菌中,可能被细菌中修复系统补上了非配对的碱基。置换突变通常发生在 G 转换成其它碱基。碱基 G 在一定条件下可以转化为烯醇异构体 (脱嘌呤), 2,6 diaminopurine , DNA 复制和扩增过程中 DNA 聚合酶将 2,6 diaminopurine 看作碱基 A ,测序就会发现碱基 G-A 置换。脱嘌呤现象在富含嘌呤的引物中发生的频率较高。脱嘌呤的引物在引物后处理脱保护阶段如果被降解,测序就会发现碱基 G 或 A 的缺失。
引物合成过程中,造成碱基插入,缺失,置换突变的因素客观存在,有不少降低发生的频率建议和措施,但是这些措施还停留在实验室阶段,还没有能够应用到规模化生产中。
16. 长链引物为什么出错的几率非常高? 
答:引物合成时,每一步反应效率都不能达到 100% ,产生碱基插入、缺失、置换突变的因素客观条件都有一直存在。引物链越长,突变的频率累加起来就越高。研究人员总希望合成的引物万无一失,这种心情可以理解。但是犹如 PCR 扩增,不可能绝对保证扩增产物中没有突变,引物合成也不可能保证 100% 正确。要知道,引物合成中发生错误(非人为因素)的频率,比任何高保真高温聚合酶 PCR 扩增过程所产生的频率都要高。做引物合成,长链引物合成,您要有引物中部分引物可能有突变的思想准备。
17. 如果测序发现突变,该如何处理? 
答:遇到这种情况,首先和核酸合成厂家取得联系,生产人员会检查生产的原始记录,主要是核对合成序列是否和定单一致,他们在电脑中一般会保留所有原始数据。在确认引物合成序列没有输错的情况下,建议重新挑取克隆测序,可能会找到正确克隆的。根据经验, 40 个碱基以下的引物,测 1-2 个克隆就可以了; 40 个以上的特别是用于全片段拼接合成的,就需要多测一些了。一般情况下,每个克隆突变的位点都不一样,提示正确的总是有的,就是如何找到它。也可以要求公司将引物免费重合一次,不过重合的引物和第一次的引物一样,都可能含突变,不会因为重合的引物就减少您的遇到问题的几率。基因拼接过程中,如果发现一段区域突变点不多,就多测几个,否则就重合一下引物。
18. 引物是经过 PAGE 纯化的,为什么还有碱基缺失或插入? 
答:理论上分析型 PAGE 变性电泳,可以区分引物之间一个碱基的差别。但是制备 PAGE 电泳,上样量都是非常大,电泳时的条带非常宽,带与带之间有重叠,分辨率已下降,电泳后割带回收目的引物时,很难说不割到差别仅几个碱基的引物。国内有一个不好的现象, PAGE 纯化的引物,特别是长引物要的量都比较高,导致割的条带有时可能比较宽。建议:您如果减少 OD 数,引物遇到的问题可能就会少一些。
19. TaqMan 探针设计的基本原则是什么? 
答:下列原则供您参考。
◆ TaqMan 探针位置尽可能靠近扩增引物(扩增产物 50-150bp ),但不能与引物重叠。
◆ 长度一般为 18-40mer 。
◆ G-C 含量控制在 40-80% 左右。
◆ 避免连续相同碱基的出现,特别是要避免 GGGG 或更多 G 出现。
◆ 在引物的 5’ 端避免使用 G 。
◆ 选用比较多的碱基 C 。
◆ 退火温度 Tm 控制在 68-70C 左右。
有用的荧光染料参数

Name 吸收波长 发射波长 colors
6-FAM ( 6-carboxy-fluorescein ) 494nm 518nm Green
TET   ( 5-tetrachloro-fluorescein ) 521nm    538nm   Orange
HEX ( 5-hexachloro-fluorescein ) 535nm 553nm Pink
TAMRA ( tetramethyl-6-carboxyrhodamine ) 560nm 582nm Rose
ROX ( 6-carboxy-x-rhodamine ) 587nm 607nm Red
Cy3   ( Indodicarbocyanine ) 552nm 570nm Red
Cy5 ( Indodicarbocyanine ) 643nm 667nm Violet
20.Primer 设计的基本原则是什么? 
答:引物设计的下列原则供您参考。
◆ 引物长度一般在 18-35mer 。
◆ G-C 含量控制在 40-60% 左右。
◆ 避免近 3’ 端有酶切位点或发夹结构。
◆ 如果可能避免在 3’ 端最后 5 个碱基有 2 个以上的 G 或 C 。
◆ 如果可能避免在 3’ 端最后 1 个碱基为 A 。
◆ 避免连续相同碱基的出现,特别是要避免 GGGG 或更多 G 出现。
◆ 退火温度 Tm 控制在 58-60C 左右。
◆ 如果是设计点突变引物,突变点应尽可能在引物的中间。
21. 为什么引物的 OD260/OD280 小于 1.5 ? 
答:引物应该全是 DNA ,但是 OD260/OD280 的比值为什么那么低,怎么会有蛋白质污染?引物化学合成,哪里有机会污染到蛋白质?需要指出的是 OD260/OD280 的比值不能用来衡量引物的纯度。 OD260/OD280 的比值过低一般是由于引物中 C/T 的含量比较高所致。下表是一个 20mer 同聚体引物的 OD260/OD280 的比值,清楚表明 OD260/OD280 的比值与引物的碱基组成密切相关。
A260/280 ratios of Crude 20-mer Oligos of Differing Base Compositions

Base Composition A260/280
5-AAAAAAAAAAAAAAAAAAAA-3 2.50
5-GGGGGGGGGGGGGGGGGGGG-3 1.85
5-CCCCCCCCCCCCCCCCCCCC-3 1.15
5-TTTTTTTTTTTTTTTTTTTT-3 1.14
5-AAAAAGGGGGTTTTTCCCCC-3   1.66
22. 同样的 OD 用 PAGE 检测, EB 染色为什么深浅不一? 
答:通常可以用 EB 染色的方法来判断双链 DNA 的量 ( 如质粒 DNA) ,因为 EB 可以嵌合到双链 DNA 中。而合成的单链 DNA ,由于碱基组成不同,形成二级结构的可能性不同, EB 的染色程度也会有差异,比如 Oligo(dT) 等不形成二级结构, EB 染色效果就非常差。所以不要用 EB 染色的方法来定量,而用紫外分光光度计检测。同样道理,用 EB 染色来照片不适合所有引物。
23. 引物不纯会有什么后果? 
答:引物不纯可能会导致: 1) 非特异性扩增; 2) 无法用预先设计在引物 5′ 端酶切位点的酶切开,特别是没有保护碱基的引物; 3) 用于测序出现双峰或乱峰。解决办法重新合成或重新纯化。
24. 已经溶解的引物,为什么原先使用正常,而过一段时间再使用就不好 了?
答:如果溶解引物的水 PH 过低或污染了菌或核酸酶,会使引物降解。使用时没有充分解冻混合,液体不均匀也可能会造成引物加入量不准确。建议分装引物,避免反复冻溶。建议使用 10mM Tris pH7.5 缓冲液溶解引物,因为有些蒸馏水的 pH 值比较低( pH4-5 ) , 引物在这种条件下不稳定。还有一种可能性是引物没有问题,而是 PCR 使用材料特别是模板的质量与先前使用的不完全一致。
25.PCR 扩增不出就引物有问题吗? 
答:基本不是。当今发展出各色各样的 PCR 扩增技术,各色各样的高温聚合酶,就是来解决 PCR 扩增中遇到的扩不出、扩增效率低的问题。如巢式 PCR 就是扩增那些拷贝数很低的基因片段。 有些重复片段的扩增 , GC 含量高的片段,非要采用特殊扩增手段才能扩增出了。
引物扩增不出,主要是下列两种情况比较常见( 1 ) RT-PCR 。请注意,很多基因通过常规 RT �PCR 方法是很难扩增出来的。 RT- PCR 成功的关键在于 RT 的反应的 RNA 质量和目标基因在特定组织和细胞中含量。( 2 )从基因组中扩增。一般情况下,基因在基因组中都是单拷贝,基因组作为模板需要严格控制用量。基因组 DNA 过高,会影响反应体系中的 Mg 和 pH 。
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