总的说来,荧光检测技术可大致分为两大类:通用型的荧光染料检测法和高特异性的荧光探针法。前者主要是利用荧光染料(如SYBR Green I)与双链DNA分子结合发光的特性来指示扩增产物的增加,优点是:无需另外设计荧光探针,无需特别优化条件,简便易行,成本较低,能适用于任何一款定量PCR仪,缺点是专一性不如探针法;而后者则利用荧光标记的特异性探针或者引物来识别模版,优点是特异性更高,适用于扩增序列专一检测(见下表),不过增加了荧光探针的成本。
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性质 |
特异性 |
通用性 |
探针 | |
非特异性检测 |
荧光染料 |
SYBR |
可逆荧光 |
引物(非特异性扩增或引物二聚体有影响) |
通用 |
不需要 | |
扩增序列专一检测 |
荧光探针法 |
Taqman(包括MGB技术) |
积累荧光 |
引物+ 探针 |
专用 |
需要 | |
FRET |
一般 |
实时荧光 |
引物+双探针 |
专用 |
需要 | ||
Amplisensor | |||||||
分子信标(molecular beacon) |
积累荧光 |
引物+ 探针 |
专用 |
需要 | |||
荧光标记引物 |
蝎型引物(scorpion primer) |
积累荧光 |
引物 |
专用 |
不需要 | ||
Amplifluor |
积累荧光 |
引物 |
通用 |
不需要 |
除了以上这些,还有双探针系统(bi-probe system)、BODIPY FL标记探针、Light- up探针、iFRET(induced fluorescence resonance energy transfer) 技术、Qzyme 探针和Magiprobe等等。
这么多种荧光标记方法,在选择的时候当然要根据各人实验设备、实验目的以及实验要求,还有经费来判断了。
荧光染料
对于专一性要求不高的实验,或者是大规模高通量的实验,使用方便、花费较小的荧光染料可以作为你初步的选择对象。老实说,荧光染料法实质上无非就是常规的PCR反应中添加了荧光染料,借助染料和双链DNA的结合所发出的荧光实时监控反应的进程。由于不需要设计序列特异性探针和优化反应条件,价格低廉,通用性强,而且荧光染料法可用于任何一种型号的定量PCR仪,因而同样得到广泛采用。荧光染料法的专一性和PCR没有本质的区别---但是作为“失之毫厘,谬之千里”高度精确的实验,你依然可以选择更好的荧光染料、更严谨专一的PCR酶、更好的缓冲体系来提高反应的可靠程度。
在荧光染料法的定量PCR反应试剂中,最常用的是SYBR Green I,这种高灵敏度,较低毒性的核酸染料最大激发波长497nm,最大发射波长是520nm,在结合双链DNA分子后荧光增强800-1000倍,灵敏度较EB更高,毒性较EB低,可避免EB对于小分子量DNA灵敏度较低,而在监测大分子量DNA区域可能会出现背景色等等弱点,因此经过时间的筛选渐渐成为了定量PCR荧光染料的“当家花旦”。
在PCR反应体系中,加入过量SYBR Green I荧光染料,SYBR荧光染料掺入DNA双链后荧光信号显著增强;当DNA变性时SYBR Green I染料释放出来,荧光急剧减少;随后在聚合延伸过程中引物退火并形成PCR产物,SYBR Green染料与双链产物结合,经检测获得荧光的净增量。荧光信号的增加与PCR产物的增加完全同步。
荧光染料可以在反应末尾对扩增产物进行溶解,称为溶解曲线分析。在溶解曲线分析过程中,随着温度从低于产物溶解点缓慢升到高于产物溶解点,定量PCR仪连续监测每个样品的荧光值。基于产物长度和G/C含量的不同,扩增产物会在不同的温度点解链。随着产物的解链就可以看到荧光值的降低并被仪器所测量。对溶解曲线进行微分可以计算出溶解峰。溶解峰可以反映反应中扩增到的产物,因此用溶解曲线数据就可以进行定量监督了。
SYBR的主要优势:
安全性:SYBR染料的致突变性远低于EB数倍甚至数十倍(取决于不同受检物种或株系)
超高灵敏度:具有1000倍以上的荧光增强效果和0.6的量子产量;与此相比,EB只有大约30倍的荧光增强效果和0.15的量子产量。因此,SYBR Gold检测核酸的灵敏度是EB的十倍以上。(这主要是因为SYBRGreen是和DNA小沟结合,而EB则是嵌入到碱基之间)
使用电泳后染色程序可提高灵敏度,而渗透入凝胶的速度极快。
通用性:可在各种类型的凝胶如高浓度琼脂糖、乙二醛琼脂糖、甲酰胺琼脂糖、聚丙烯酰胺和尿素-聚丙烯酰胺凝胶中检测双链DNA。
简便易用:只须将凝胶在染色液中保温10-40分钟(取决于凝胶的厚度和浓度),无须脱色,背景极低。
与其他分子生物学技术兼容:对酶切、连接和PCR反应都没有影响。
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