連接酶鏈反應(yīng)(Ligase chain reaction,LCR),是一種新的DNA體外擴(kuò)增和檢測技術(shù),主要用于點突變的研究及靶基因的擴(kuò)增.
連接酶鏈反應(yīng)是Backman1997年為檢出靶基因序列中的點突變而設(shè)計發(fā)明,并申報了專利.1988年Landegren也進(jìn)行了該項研究.1988年Backman等又因分離熱穩(wěn)定的連接酶,而申報專利,1991年Backman和Barany分別用耐熱DNA連接酶進(jìn)行了LCR試驗.耐熱DNA連接酶可以在熱循環(huán)中保持活性,提高連接反應(yīng)的特異性,排除了背景擴(kuò)增和免除了不斷補(bǔ)充酶的繁瑣程序.
LCR的基本原理為利用DNA連接酶.特異地將雙鏈DNA片段連接,經(jīng)變性-退火-連接三步驟反復(fù)循環(huán),從而使靶基因序列大量擴(kuò)增.其程序為:在模DNA、DNA連接酶、寡核苷酸引物以及相應(yīng)的反應(yīng)條件下,首先加熱至一定溫度下(94~95℃)使DNA變性,雙鏈打開,然后降溫退火(65℃),引物與之互補(bǔ)的模板DNA結(jié)合并留下一缺口,如果與靶序列雜交的相鄰的寡核苷酸引物與靶序列完全互補(bǔ),DNA連接酶即可連接封閉這一缺口,則LCR反應(yīng)的三步驟(變性-退火-連接)就能反復(fù)進(jìn)行,每次連接反應(yīng)的產(chǎn)物又可在下一輪反應(yīng)中作模板,使更多的寡核苷酸被連接與擴(kuò)增.若連接處的靶序列有點突變,引物不能與靶序列精確結(jié)合,缺口附近核苷酸的空間結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,連接反應(yīng)不能進(jìn)行,也就不能形成連接產(chǎn)物.
LCR的引物是兩對分別互補(bǔ)的引物,引物長度為20~26個,以保證引物與靶序列的特異性結(jié)合,LCR識別點突變的特異性高于PCR,其特異性首先取決于引物與模板的特異性結(jié)合,其次是耐熱連接酶的特異性.LCR連接反應(yīng)溫度接近寡苷酸的解鏈溫度(Tm),因而識別單核苷酸錯配的特異性極高.
LCR的擴(kuò)增效率與PCR相當(dāng),用耐熱連接酶做LCR只用兩個溫度循環(huán),94℃min變性和65℃復(fù)性并連接,循環(huán)30次左右.其產(chǎn)物的檢測也較方便靈敏.目前該方法主要用點突變的研究與檢測、微生物病原體的檢測及定向誘變等,還可用于單堿基遺傳病多態(tài)性及單堿基遺傳病的產(chǎn)物診斷,微生物的種型鑒定,癌基因的點突變研究等.
連接酶鏈反應(yīng)是Backman1997年為檢出靶基因序列中的點突變而設(shè)計發(fā)明,并申報了專利.1988年Landegren也進(jìn)行了該項研究.1988年Backman等又因分離熱穩(wěn)定的連接酶,而申報專利,1991年Backman和Barany分別用耐熱DNA連接酶進(jìn)行了LCR試驗.耐熱DNA連接酶可以在熱循環(huán)中保持活性,提高連接反應(yīng)的特異性,排除了背景擴(kuò)增和免除了不斷補(bǔ)充酶的繁瑣程序.
LCR的基本原理為利用DNA連接酶.特異地將雙鏈DNA片段連接,經(jīng)變性-退火-連接三步驟反復(fù)循環(huán),從而使靶基因序列大量擴(kuò)增.其程序為:在模DNA、DNA連接酶、寡核苷酸引物以及相應(yīng)的反應(yīng)條件下,首先加熱至一定溫度下(94~95℃)使DNA變性,雙鏈打開,然后降溫退火(65℃),引物與之互補(bǔ)的模板DNA結(jié)合并留下一缺口,如果與靶序列雜交的相鄰的寡核苷酸引物與靶序列完全互補(bǔ),DNA連接酶即可連接封閉這一缺口,則LCR反應(yīng)的三步驟(變性-退火-連接)就能反復(fù)進(jìn)行,每次連接反應(yīng)的產(chǎn)物又可在下一輪反應(yīng)中作模板,使更多的寡核苷酸被連接與擴(kuò)增.若連接處的靶序列有點突變,引物不能與靶序列精確結(jié)合,缺口附近核苷酸的空間結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,連接反應(yīng)不能進(jìn)行,也就不能形成連接產(chǎn)物.
LCR的引物是兩對分別互補(bǔ)的引物,引物長度為20~26個,以保證引物與靶序列的特異性結(jié)合,LCR識別點突變的特異性高于PCR,其特異性首先取決于引物與模板的特異性結(jié)合,其次是耐熱連接酶的特異性.LCR連接反應(yīng)溫度接近寡苷酸的解鏈溫度(Tm),因而識別單核苷酸錯配的特異性極高.
LCR的擴(kuò)增效率與PCR相當(dāng),用耐熱連接酶做LCR只用兩個溫度循環(huán),94℃min變性和65℃復(fù)性并連接,循環(huán)30次左右.其產(chǎn)物的檢測也較方便靈敏.目前該方法主要用點突變的研究與檢測、微生物病原體的檢測及定向誘變等,還可用于單堿基遺傳病多態(tài)性及單堿基遺傳病的產(chǎn)物診斷,微生物的種型鑒定,癌基因的點突變研究等.