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依赖解旋酶DNA等温扩增技术的研究进展

时间:2015-05-22 09:57 文章来源:http://www.lunwenbuluo.com 作者:贾辉 胡兰 马晓威 点击次数:

  摘要:依赖解旋酶DNA等温扩增技术(HDA)是近年来发明的一种新型的模拟动物体内DNA复制的等温扩增技术,HDA具有简便、高效、快速的优点,不需复杂的科学仪器,反应在常温下进行,适用于基层实验室,具有广阔的应用前景。
  关键词:依赖解旋酶DNA等温扩增技术;DNA解旋酶;单链DNA结合蛋白
  依赖解旋酶DNA等温扩增技术(HDA),是美国NEB公司在2004年发明的核酸等温扩增技术。依赖解旋酶DNA等温扩增技术是模拟动物体内DNA复制的过程,不需要在昂贵的PCR仪上进行反应,仅在恒温水浴锅上使用即可完成反应。
  1HDA的原理
  HDA的原理极其简单,首先用解旋酶解开双链DNA,然后依靠单链DNA结合蛋白(SSB)与模板单链相结合,使模板单链始终处于单链状态,同时保护它的完整性,然后模板与引物进行杂交,在DNA聚合酶的催化下进行扩增,新合成的双链DNA作为模板继续扩增。
  2HDA检测方法的建立要点
  2.1模板的选择
  一般情况下,解旋酶的解旋能力决定着可扩增序列长度。HDA选用的是大肠杆菌解旋酶Ⅱ(UvrD)解旋酶,UvrD的解链速度是20bp/秒,连续性是100bp,因此进行扩增的模板长度为70~120bp。
  2.2酶的选择
  目前常用的解旋酶是大肠杆菌解旋酶Ⅱ(UvrD),UvrD在核酸的核苷酸的切除修复和错配修复中起到了重要的解旋作用,UvrD是由720个氨基酸组成的,是SF1解旋酶家族一员。还有一种新发现的解旋酶—T7噬菌体基因4编码蛋白,解链速度是300bp/秒,扩增质粒DNA的长度是2.5kb,它的解链速度比UvrD更快,扩增长度更长。目前常用的SSB包括T4噬菌体基因32编码蛋白和RB49噬菌体基因32编码蛋白;常用的DNA聚合酶是BstDNA聚合酶或者是KlenowFragment(3′-5′exo-)聚合酶。
  2.3引物设计
  引物的最适长度是25~27bp,最大不超过33bp,Tm值在60~72℃,GC含量35%~44%。
  3HDA的反应体系及操作步骤
  3.1HDA的反应体系
  HDA反应体系包括混合物A和混合物B,混合物A包括引物、模板、ddH2O、缓冲液;混合物B包括SSB、UvrD、三磷酸脱氧核糖核苷、DNA聚合酶、MutL和缓冲液。
  3.2HDA的操作程序
  HDA的操作程序有两种做法:两步法和一步法。两步法:混合物A放在95℃水浴加热2分钟;然后在64℃水浴中3分钟退火;加入与混合物A等体积的混合物B,置于60~65℃水浴锅中反应75~90分钟,加入终止反应液结束反应。
  一步法:操作过程比两步法更简单,省去两步法中的第一步,等体积混合混合A、混合物B,放在65℃的水浴锅中进行扩增。
  4HDA技术的优缺点
  4.1HDA的优点
  和其他的等温基因扩增技术比较,HDA技术更加的简便、高效、快速,是一种正真做到在恒温下进行反应的扩增技术。HDA扩增的反应时间75~90分钟,整个反应在恒温下进行,只需要恒温水浴锅这一简单仪器,与其他基因扩增技术相比,适用于基层实验室对疾病的快速检测与诊断。HDA反应除去了5′~3′外切酶活性的BstDNA聚合酶,该操作不容易产生非特异性的扩增,增加反应的敏感性。
  4.2HDA的缺点
  HDA是近几年新发明的一种等温基因扩增技术,研究者较少,且发展还不够成熟,目前还没有在基因扩增等方面的应用。
  5应用与展望
  与其他技术相比,HDA技术简便、高效、快速,适用性广泛,在实时定量方法、凝胶电泳和ELISA实验中都可应用,同时适用于基层实验室对疾病的快速检测与诊断。已有研究通过对HDA体系的优化,成功建立了RT-tHDA检测方法。有研究表明,HDA能够扩增cDNA、微生物基因组DNA等基因片段,因其具有简便性、高效性、快速性等优点,该方法具有广阔的研究和发展前景。因为HDA的反应是完全在恒温下进行,特别适用于基层实验室,随着HDA这种等温扩增技术的快速发展,会有专门适于HDA操作的简单仪器出现。
  HDA技术是模拟动物体内DNA的合成方式,具有高保真性和高敏感性。2006年NewEnglangBio-labs在HDA的原有的基础上又发明了一种新的检测方法,即环HDA法,该方法不但可扩增大分子DNA片段,还可直接扩增完整的cDNA。该方法的发现为分子生物学再一次提供新的科研手段。该方法使基因的扩增和基因的筛选同时完成,分析和构建质粒DNA的时间逐步减少,更加有效的加快了反应的速度并且提高了DNA的产量。cHDA法利用T7基因4蛋白使反应温度仅在25℃反应,因此在室温条件下即可完成扩增,不需要加热,操作更加简单方便。
  目前已经有对腹泻性梭状芽胞杆菌用HDA方法检测的报道。但HDA这种新型的等温扩增技术受DNA解旋酶结合、延伸长度和解旋速度影响,模板靶序列超过400bp会显著降低扩增效率,DNA解旋酶对扩增效果影响很大,今后的研究重点将是如何筛选出优质的DNA解旋酶。


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