
熔解曲線探針法是一種利用特異性探針結合到目標DNA序列上的技術,通過監測探針與目標DNA結合狀態的溫度依賴性變化,來識別和定量特定的DNA或RNA序列。
這種方法的關鍵在于探針與目標序列匹配時,其熔解溫度(Tm值)較高;而存在單核苷酸多態性(SNPs)或其他變異時,Tm值會下降。通過比較不同樣本的熔解曲線,可以精確地識別序列差異。

一、基本原理
熔解曲線探針法的原理
在實時熒光定量PCR(qPCR)實驗中,當雙鏈DNA受熱時,其互補堿基之間的氫鍵逐漸斷裂,導致雙鏈分離成兩條單鏈,這一過程被稱為DNA的“熔解”。隨著溫度的升高,DNA的熒光強度會發生變化,通過監測這種變化,可以繪制出DNA的熔解曲線。探針法熔解曲線分析利用特異性探針結合到目標DNA序列上,通過對探針與目標DNA結合狀態的溫度依賴性檢測,來識別和定量特定的DNA或RNA序列。
二、關鍵技術
01熒光探針
TaqMan探針:基于水解作用釋放熒光,用于實時定量PCR。
分子信標:莖環結構結合目標后熒光恢復,特異性高。
蝎形探針:整合引物與探針功能,可多靶點檢測。
雙雜交探針:依賴熒光共振能量轉移(FRET)實現信號檢測。
構成:探針通常由三部分組成
(1)熒光基團:如FAM、VIC等,用于發射熒光信號。
(2)淬滅基團:如TAMRA、BHQ等,用于淬滅熒光信號。
(3)特異性序列:與目標DNA序列互補結合。
作用機制:探針與目標序列結合時,熒光基團與淬滅基團分離,釋放熒光信號;當探針與目標序列解離時,熒光信號減弱或消失。
02PCR擴增
引物設計:設計特異性引物,確保目標序列的高效擴增。
探針加入:在PCR反應體系中加入熒光探針,實時監測熒光信號的變化。
03熔解曲線分析
溫度梯度:PCR完成后,逐步升溫(通常從60°C升至95°C),使DNA雙鏈和探針-目標復合物解離。
熒光監測:實時監測熒光信號的變化,記錄熒光強度隨溫度的變化曲線。

Tm值:探針與目標序列的解離溫度(Tm)取決于序列的匹配程度,匹配與錯配的Tm值不同。

三、技術流程
探針設計:設計特異性探針,確保其與目標序列匹配。
PCR擴增:將探針、引物、模板DNA和熒光染料加入反應體系,進行PCR擴增。
熔解曲線分析:PCR完成后,逐步升溫,實時監測熒光信號的變化。
數據分析:根據熔解曲線的峰值(Tm值)判斷目標序列的特性。
四、技術特點
特異性高:探針法熔解曲線分析利用特異性探針結合到目標DNA序列上,通過監測探針與目標DNA結合狀態的溫度依賴性變化,能夠精確識別和定量特定的DNA或RNA序列。當探針與目標序列匹配時,熔解溫度(Tm值)較高;如果存在單核苷酸多態性(SNPs)或其他變異,Tm值會下降,從而可以精確識別序列差異。
靈敏度高:探針法熔解曲線技術能夠檢測到非常低的DNA濃度變化,適用于微量樣本的檢測。通過監測熒光信號的變化,可以實現對目標序列的靈敏檢測。
操作簡便:相比其他分子生物學技術,探針法熔解曲線技術的操作相對簡便。實驗者只需在PCR反應結束后進行DNA雙鏈產物升溫解鏈反應,監測熒光信號的變化即可繪制出熔解曲線。
應用廣泛:該技術廣泛應用于基因分型、SNP檢測、病原體鑒定等領域。通過比較不同樣本的熔解曲線,可以精確地識別出序列差異,為遺傳學研究和臨床診斷提供重要依據。
峰型倒置現象:在探針法熔解曲線中,有時會出現峰型倒置現象,即在某個溫度點后熒光信號反而增強。這種現象可能是由于探針解離動力學、非特異性產物、引物二聚體、探針設計問題或熒光染料特性等因素引起的。雖然這種現象可能指示實驗中的非特異性事件,但也可以通過合理設計和優化實驗條件來避免或解釋這種現象。
五、應用領域
基因分型:用于檢測SNP、插入/缺失等遺傳變異。
突變檢測:識別點突變、基因重排等。
病原體鑒定:快速檢測病毒、細菌等病原體的特異性序列。
腫瘤標志物檢測:用于腫瘤相關基因突變的篩查。
藥物基因組學:研究藥物代謝相關基因的多態性。
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