2021年2021年度实例图解简并引物设计讲义.ppt

实例图解简并引物设计
一、序言
设计一对合适的引物是PCR 扩增目的基因成功的关键，但许多人往往过度依赖 Primer Premier（以下简称PP）或Oligo 等引物设计软件，有时候引物没设计成，却身陷软件之中无法自拔。其实，不论特异性引物或简并引物，只要掌握了几个关键点，手动也可以设计出一对好引物。如果不是大批量设计引物或设计复杂的引物序列，下面的四个常用工具即可轻松胜任引物设计任务。下文以马铃薯Y 病毒CP 基因简并引物设计为示例，分享一些个人经验，希望对初学者能起个抛砖引玉作用。受专业领域及水平所限，文中有不当之处，敬请各位同仁、同学批评指正。
二、相关工具
MEGA5-多重序列比对、选取基因区域、序列编辑；
DNAMAN8-检测两引物的互补性；
Oligo Calc-评估引物的属性；
Web Logo 3-直观显示简并碱基。
1
实例图解简并引物设计
三、基本原则
设计一对好的引物，归结起来就是 5′端引物、3′端引物之间以及两者与模板的关系处理得恰到好处：
两引物的序列要与模板的序列紧密互补；
两引物不能在模板的非目的位点发生错配；
两引物之间尽量减少二聚体或发夹结构生成。
四、延伸原则
引物长度：常用为 18-27bp，最大不可超过 38bp，否则容易导致延伸温度过高，不适合 DNA 聚合酶反应；
GC 含量：一般介于 40%-60%之间，且两个引物之间的 GC 含量相差不能过于悬殊；
碱基分布：随机分布最佳，但避免连续的 GC，GC 富集区容易导致错误引发反应。
2
实例图解简并引物设计
五、特别注意
5′端引物的作用主要限定 PCR 产物的长度，对扩增特异性影响不大；引物的延伸是从3′端开始的，所以 3′端引物是影响特异性扩增的最关键因素，因此，在实际设计过程中，设计3′端引物时，需要综合考虑以下几个内容：
不要终止于密码子的第 3 位；
末位碱基避免使用碱基 A；
避免出现3 个以上连续的G 或C，如GCG 或CCC 或GGG；
ΔG 的绝对值不可超过 9；
与非特异扩增的序列同源性不能超过70%或有连续8 个互补碱基源；
不能进行任何修饰。
3
实例图解简并引物设计
六、设计流程
4
实例图解简并引物设计
七、示例背景
马铃薯Y 病毒（Potato virus Y，PVY）是侵染马铃薯、烟草、辣椒等茄科作物并造成严重危害的病毒之一，广泛分布全球各马铃薯种植区。RT-PCR 技术具有高度的特异性和灵敏性等特点，已经成为 PVY 检测最常见的方法。但由于PVY 株系分化严重，不断有新的重组株系产生，单一的特异性引物无法适应PVY 不同株系的检测需求，需要设计一对简并引物以能够满足生产上的检测需求。
5
实例图解简并引物设计
八、详细图解
1. 序列准备：
（1）GenBank 下载PVY 全基因组序列；
（2）由于基因序列比较大，且数量多，推荐用MAFFT 多重序列比对；
（3）扩增片段区域选择，CP 基因长度及位置如下图所示：
6
实例图解简并引物设计
先将光标定位在第一条序列任意位置，然后在左下角"Site"处直接输入CP 基因上游分界点位置（8391）后回车。接着点击“Speicaes/Abbrv”和8391 那一列的交界点时按下键盘上“Shift”不放，移动光标到“1”那一列，此时点击鼠标右键“Delete”删除冗余序列。
7
实例图解简并引物设计
裁切后得到CP 基因编码区序列，“Export Alignment”导出CP 基因序列（推荐fasta 格式）。
8
实例图解简并引物设计
2. 引物设计
推荐先设计3′端引物，至于原因，上面的【特别注意】中已提到，这里不再赘述。
（1）选择引物序列
综合考虑引物设计原则及特别注意，在CP 基因3'端位置选取一段合适的序列（784-803bp），804bp 位置为A 且是第三个密码子位置，所以弃去末位的 A 碱基。
9
实例图解简并引物设计
PS：是否位于密码子的第3 位，可以通过“Tranlated Protein Sequences”-“DNA sequences”切换查看，如右图，CP 基因的末端3 个碱基是终止密码子所在的位置，A 是第三位密码子。
10
实例图解简并引物设计