使用包含硫代磷酸酯基的寡核苷酸的聚合酶链式反应检测系统技术方案

技术编号:11072339 阅读:199 留言:0更新日期:2015-02-25 11:40
本发明专利技术涉及用于在试验系统中检测核酸的方法和试剂盒。在一个方面,本发明专利技术涉及在存在缺少3’-5’核酸酶活性的聚合酶时减少引物延伸反应中非特异性扩增和引物二聚体形成的方法。在另一个方面,本发明专利技术涉及检测在存在缺少3’-5’外切核酸酶活性的聚合酶时产生的引物延伸产物的方法,包括提供能够彼此杂交以形成荧光淬灭对的具有不同Tm的第一和第二单标记的寡核苷酸。在本发明专利技术的方法中,一条或更多条引物或寡核苷酸含有至少一个硫代磷酸酯基。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种在试验系统中用于检测核酸的方法和试剂盒。
技术介绍
聚合酶链式反应(PCR)是一种快速且指数式扩增目标核酸序列的有力方法。PCR促进了基因表征和分子克隆技术的发展,包括PCR扩增的DNA的直接测序、等位基因变异的测定以及传染性和遗传性疾病病症的检测。通过下述重复循环进行PCR:将含有目标序列的DNA模板热变性、将反向引物与互补DNA链退火和使用DNA聚合酶将退火的引物延伸。多重PCR循环导致由侧翼扩增引物圈定的核苷酸序列指数式扩增。在PCR方案中加入热稳定的DNA聚合酶避免了重复添加酶的需要并使退火和引物延伸的温度提高,该温度提高了引物:模板相关的特异性。因此,Taq DNA聚合酶可用于增加PCR的特异性和简便性。在许多基于PCR的反应中,采用信号生成系统,如用于检测扩增产物的产生。在基于PCR的反应中所使用的信号生成系统之一是荧光能量转移(FRET)系统,其中核酸检测物(detector)包括荧光供体和受体基团。FRET标记系统具有许多优于其它标记系统的优势,包括进行匀相试验的能力,其中并不需要结合的与未结合的标记的核酸检测器的分离步骤。许多现有技术的主要问题与双标记的荧光寡核苷酸的合成相关。欧洲专利申请EP1726664公开了一种解决这一问题的检测系统,其使用具有不同解链温度(Tm)的单标记的寡核苷酸序列,所述寡核苷酸序列在理想溶液(free solution)中彼此杂交以形成荧光猝灭对,其通过将互补序列引入到一个或两个序列上来生成可测量的信号,序列之一具有低于PCR过程的退火温度(Ta)的Tm。在使用标记的核酸检测物的检测系统中,高保真扩增是非常关键的。由于PCR过程和Taq DNA聚合酶的性质,此类方法可能遇到所需要聚合反应之外的其它副反应。例如,当在环境温度下进行反应时,PCR可能遇到非特异性扩增。在亚PCR温度下,Taq聚合酶保留部分活性,因此可以延伸非互补退火的引物,从而导致形成非预期产物。然后新合成的区域将作为进一步引物延伸和非预期扩增产物合成的模板。然而,如果在聚合起始之前将反应加热至约50℃或更高的温度,这将增加引物退火的严谨性并避免或降低非预期PCR产物的合成。引物二聚体也是一种常见的影响PCR的副反应。发生引物二聚体的积聚是因为引物相互之间的杂交和延伸。形成引物二聚体导致试剂损耗并因此整体降低PCR效率。热启动PCR是减少非特异性扩增的一种方法,并因此限制了引物二聚体的形成,且已开发了多种不同的方法来实现这一目的,参见例如Moretti,T.等人,Enhancement of PCR amplification yield and specificity using AmpliTaq Gold DNA polymerase.BioTechniques 25,716–22(1998)和Hot Start PCR with heat-activatable primers:a novel approach for improved PCR performance Nucleic Acids Res(2008)36(20):e131。然而,此类技术仅部分缓解了此类问题。由于序列中的任何错误、并非基于聚合的反应或引物错配(如引物二聚化)都可能导致产生弱信号或错误信号,尤其是在等位基因特异性PCR中,因此期望进一步改善这些弱的或不正确的信号。硫代磷酸酯(或S-oligos)是正常DNA的变体,其中非桥键氧原子中的一个被硫取代。磷酸二酯和硫代磷酸酯核苷酸间键的实例如下所示:在寡核苷酸的磷酸酯骨架上,硫代磷酸酯键用硫原子取代了非桥键氧原子,使得核苷酸间键抵抗核酸酶的降解。可以将硫代磷酸酯引入到寡核苷酸的5'-或3'-末端以抑制核酸外切酶的降解。在反义寡核苷酸中,还将硫代磷酸酯引入到内部以限制核酸内切酶的攻击。含有硫代磷酸酯的寡核苷酸的合成描述于如Verma S.和Eckstein,F.(1998).MODIFIED OLIGONUCLEOTIDES:Synthesis and Strategy for Users.Annu.Rev.Biochem.1998.67:99-134以及Curr Protoc Nucleic Acid Chem.2009Mar;第4章:4.34单元.DNA oligonucleotides containing stereodefined phosphorothioate linkages in selected positions.Nawrot B,Rebowska B。如上所述,核苷酸间键的硫化降低了包括5'→3'和3'→5'DNA POL 1核酸外切酶、核酸酶S1和P1、核糖核酸酶、血清核酸酶和蛇毒磷酸二酯酶的内切和外切核酸酶2的作用。已证明了与使用外切核酸酶+DNA聚合酶的高保真PCR组合的S-oligo的核酸酶耐受属性,参见如Nucl.Acids Res.(2003)31(3):e7.doi:10.1093/nar/gng007。Taq DNA聚合酶不具有3'→5'核酸外切酶(Kenneth R.Tindall,Thomas A.Kunkel,Biochemistry,1988,27(16),p6008-6013)。也报道了在存在校正(proof-reading)聚合酶的情况下,通过硫代磷酸酯修饰增强单核苷酸多态性的区别。硫代磷酸酯化增加了特异性,减少了引物二聚体相互作用的发生率,但据报道,需要3'核酸酶功能来改善PCR,且已证明,在与等位基因特异性PCR组合时,当与Taq DNA聚合酶组合时,使用S-oligos未提供益处,参见如Zhang,J.和Li,K.(2003)Single-Base Discrimination Mediated by Proofreading 3'Phosphorothioate-Modified Primers.Molecular Biotechnology 25,223-227。需要在引物延伸产物的检测中(如在均质PCR试验中)使用的易于合成的、低成本的和可靠的特异性检测系统,其解决了现有PCR检测系统所遇到的问题。与传统的科学知识相反,本专利技术是基于下述发现:S-oligos可成功地用于核酸检测试验系统并使其获得改善。
技术实现思路
本专利技术提供了一种在模板依赖的引物延伸反应中减少非特异性扩增和/或引物二聚体形成的方法,其包括在缺少3'→5'核酸酶活性的聚合酶存在下进行引物延伸反应,其中一个或多个引物包含本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种减少模板依赖的引物延伸反应中的非特异性扩增和/或引物二聚体形成的方法,其包括在缺少3'→5'核酸酶活性的聚合酶存在下进行引物延伸反应,其中一个或多个引物包含至少一个硫代磷酸酯基团。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种减少模板依赖的引物延伸反应中的非特异性扩增和/或引物二聚体
形成的方法,其包括在缺少3'→5'核酸酶活性的聚合酶存在下进行引物延伸
反应,其中一个或多个引物包含至少一个硫代磷酸酯基团。
2.一种检测在缺少3'→5'外切酶活性的聚合酶存在下产生的引物延伸产
物的方法,所述方法包括以下步骤:
a)提供至少两个在理想溶液中相互杂交以形成荧光猝灭对并通过引入互
补于一个或两个序列的互补序列而产生可测量信号的单标记的寡核苷酸序
列,其中寡核苷酸序列中的至少一个包含至少一个硫代磷酸酯基团;
b)提供至少一个引物并起始引物延伸反应,从而产生互补于单标记的寡
核苷酸序列中的至少一个的序列;和
c)测量所产生的可检测信号。
3.一种检测在缺少3'→5'外切酶活性的聚合酶存在下产生的引物延伸产
物的试剂盒,其包含至少两个在理想溶液中相互杂交以形成荧光猝灭对并通
过引入互补于一个或两个序列的互补序列而产生可测量信号的单标记的寡核
苷酸序列,其中寡核苷酸序列中的至少一个包含至少一个硫代磷酸酯基团。
4.如权利要求2或3所述的方法或试剂盒,其中第一和第二寡核苷酸序
列具有不同的Tm。
5.如权利要求4所述的方法或试剂盒,其中第一和第二寡核苷酸序列之
一具有等于或低于引物延伸反应的Ta的Tm。
6.如权利要求4或5所述的方法或试剂盒,其中第一和第二寡核苷酸序
列之一具有高于引物延伸反应的Ta的Tm。
7.一种检测在缺少3'→5'外切酶活性的聚合酶存在下通过使用PCR产生
的引物延伸产物的方法,所述方法包括以下步骤:
a)提供第一单标记的寡核苷酸序列和至少一种第二单标记的寡核苷酸序
列和至少一种引物,第一和第二寡核苷酸序列具有不同的Tm,其中第一和
第二寡核苷酸序列在理想溶液中相互杂交以形成荧光猝灭对,第一和第二寡
核苷酸序列之一具有等于或低于PCR过程的Ta的Tm,其中寡核苷酸序列
的至少一个包含至少一个硫代磷酸酯基团,所述至少一种引物包含至少一个

\t未标记的加尾的引物,未标记的加尾的引物具有尾部区域,该尾部区域包含
互补于第二单标记的寡核苷酸序列的寡核苷酸序列的寡核苷酸序列,第一单
标记的寡核苷酸序列是PCR过程中一旦产生互补于第一单标记的寡核苷酸
序列的序列就可由其起始DNA合成的引物,因此第二单标记的寡核苷酸序
列不再能够与第一单标记的寡核苷酸序列杂交,从而产生可测量的信号;
b...

【专利技术属性】
技术研发人员:菲利普·史蒂文·鲁宾逊约翰·霍尔梅尼沙·吉恩
申请(专利权)人:LGC基因组学有限公司
类型:发明
国别省市:英国;GB

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