2022-04-14 09:41:44, TIANGEN
在染料法荧光定量PCR实验中,熔解曲线发挥着关键作用,它可以帮助我们判断反应体系中是否存在非特异扩增。小编今天跟大家分享熔解曲线的原理、不同荧光定量仪器的熔解曲线设置方法和熔解曲线峰型不好的原因及解决办法。
熔解曲线的原理
在了解熔解曲线原理之前我们先回顾一下染料法荧光标记的作用原理。染料法荧光定量PCR实验中应用最广泛的染料是SYBR Green I,它可以广泛地结合到DNA双链的小沟中,发出比游离SYBR Green I强上千倍的荧光。因此,荧光信号的强度可以反映体系中双链产物量的变化,在整体反应过程中,荧光信号的变化可以描述产物积累的过程。
那么熔解曲线是如何产生的呢?随着PCR的进行,双链产物的不断增加,嵌入到双链中的荧光分子也不断增多,荧光信号逐渐增强。在扩增结束后,体系内的双链产物最多,荧光信号强度达到一个最高值。之后我们设置一段由65℃逐渐升温到95℃的程序,随着温度逐渐升高,DNA双链逐渐解链为单链,嵌入到双链中的荧光染料分子也会逐渐脱落下来,荧光信号强度逐渐下降。在某段温度时,双链迅速而大量地解链,荧光信号强度骤然下降,在这段温度中,一半的双链解链的温度我们称为熔解温度(即Tm值)。最终,DNA双链完全解链为单链,荧光值下降为一个本底水平。这一整体过程中的荧光信号随温度变化的曲线就是熔解曲线,称为原始图谱。该图谱做负导数换算后得到熔解曲线的导数图谱,导数图谱会出现熔解峰,熔解峰对应的温度就是Tm值。
不同的产物按照其GC含量,片段大小,盐离子浓度的不同,其对应的Tm值也是不同的。所以,不同的产物在导数图谱中表现为不同位置的熔解峰。通过观察熔解曲线的形态,就可以判断PCR反应是否只扩增出了单一产物,是否有非特异结果出现。
熔解曲线示例
图 01
熔解曲线为一个单一的尖锐峰
说明无非特异性荧光产生,此时定量准确。
图 02
熔解曲线出现杂峰
说明产生了非特异产物,荧光值不能反映目的产物量的值,此时定量不准确。
熔解曲线的设置方法
以上我们了解了熔解曲线的原理之后,也就知道了熔解曲线设置的主体部分由65℃缓慢升温到95℃组成。一般荧光定量仪器有默认的熔解曲线步骤,我们只需要在PCR反应程序后点击添加Melt curve即可。以下是几款常用荧光定量仪器染料法PCR扩增时熔解曲线的添加方法。
ABI 7500/ 7500 Fast 熔解曲线设置方法
Quant Studio 3/5 熔解曲线设置方法
Step one/ Step one plus 熔解曲线设置方法
BioRad CFX96 熔解曲线设置方法
Q&A
熔解曲线峰型不好的原因及解决办法
如果熔解曲线峰型不是单一尖锐的峰,产生了非特异峰,可能的原因及排除方法有:
1. 引物设计不合理,存在非特异扩增或引物二聚体
﹥提高模板的加入量
﹥降低引物的加入量
﹥稍微提升退火温度
﹥重新设计合适的定量引物得到特异扩增产物
2. 体系存在杂质或污染
﹥提取RNA之后进行RNA纯度和完整性鉴定,避免使用不纯的模板
﹥操作过程在超净台中进行,避免引入环境污染
﹥注意试剂的取用和保存,避免交叉污染
3. 试剂抗逆性较差
﹥优化反应条件和反应体系
﹥选用高效的荧光定量试剂消除非特异性扩增
工欲善其事必先利其器
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