引物

 

        是指在核苷酸聚合作用起始时,刺激合成的一类具有特定核苷酸序列的大分子,与反应物以氢键形式连接,这样的分子成为引物。一般是由人工合成的两段寡核苷酸序列,一个引物与靶区域一端的一条DNA模板链互补,另一个引物与靶区域另一端的另一条DNA模板链互补,其功能是作为核苷酸聚合作用的起始点,核算聚合酶可由其3端开始合成新的核酸链。体外人工设计的引物被广泛用于聚合酶链式反应、测序以及探针合成等。
       

引物设计的3条基本原则
              
        首先引物与模板的序列要紧密互补,然后引物与引物之间要避免形成稳定的发夹结构或二聚体,接着引物不能在模板的非目的位点引发DNA聚合反应(即错配)。
其中影响引物设计的因素诸多,如引物长度(Primer length),产物长度(Product length),引物及产物的GC含量(Composition),序列Tm值(Melting temperature),
在错配位点(False priming site)的引发效率,引物与模板形成双链的内部稳定性(Internal stability,用ΔG值反应),形成引物二聚体(Primer dimer)及发夹结构(Dupl
exformation andhairpin)的能值,等等。必要时还需要对引物进行一定的修饰,如增加限制性核酸内切酶位点,引进突变等。以下为部分因素介绍。
 
长度:引物长度(Primer length)常用的是18~27bp,但不应大于38。因为过长会导致其延伸温度大于74℃,不适于TaqDNA聚合酶进行反应。
GC含量:引物序列的GC含量一般为40~60%,含量过高或着过低都不利于引发反应。且上下游引物的GC含量不能相差过大。
Tm值:引物所对应模板位置序列的Tm值在72℃左右可以使复性条件达到最佳。而Tm的计算方法有很多种。公式Tm=4(G+C)+2(A+T)在Oligo软件中使用的是最邻近法。
选择T:在引物3’端错配是,不同碱基的引发效率有着很大差异。当末位的碱基为A时,即使在错配的情况下,也能有引发链的合成;但当末位链为T时,错配的引发效率大
             大降低。G、C错配的引发效率介于 A、T之间,所以3’端最好选择T。且引物3’端要避开密码子第三位,如扩增编码区域,引物3’端不要终止于密码子的第3位,
             因为密码子的 第3位 容易发生简并,会影响扩增的特异性与效率。
自身避免互补:引物自身不应存在互补序列,否则引物自身会折叠成发夹结构(Hairpin)使得引物本身复性。而两引物之间也不应具有互补性,尤其要避免3’端的互补重叠
             以防止引物二聚体(Dimer与Cross dimer)的形成。
ΔG值:ΔG值是指DNA双链形成所需的自由能,它反映的是双链结构内部碱基对的相对稳定性,ΔG值越大,则双链越稳定。应当选用5’端和中间ΔG值相对较高,而3’端ΔG
            值较低(绝对值不超过9)的引物。引物3’端的ΔG值过高,容易在错配位点形成双链结构并引发DNA聚合反应。
5’端可修饰:引物的5’端决定了PCR产物的长度,它对扩增特异性影响不大。因此,可被修饰且不影响扩增的特异性。方法有很多,如加酶切位点;标记生物素、荧光、地
            高辛、Eu3+等;引入蛋白质结合DNA序列、插入突变、引入点突变、缺失突变序列等等。