Mechanism of gold nanoparticle induced simultaneously increased PCR efficiency and specificity

Gold nanoparticles （AuNPs） have been reported to induce faster heat transfer of polymerase chain reaction （PCR） solution to enhance PCR efficiency. AuNPs can also increase the specificity of PCR by functioning analogously to single-stranded DNA bind- ing protein （SSB）. However, the simple structure of AuNPs makes it difficult to determine how AuNPs affect PCR efficiency and specificity. This study aimed to elucidate the effect of AuNPs on PCR efficiency by altering the denaturation times and annealing temperatures. In addition, comparative study of the effect of AuNPs on PCR inhibition caused by two competitive primers al- lowed investigation of the mechanisms of AuNP-enhanced PCR accuracy. Finally, heat-treated salmon sperm DNA was used to evaluate whether AuNPs could eliminate the inhibitory PCR effect caused by DNA impurities. This study demonstrated that en- hanced thermal conductivity by AuNPs was the main mechanism for increased PCR efficiency and specificity. AuNPs promoted efficient double-stranded DNA template unwinding and dissociation between mismatched primers, DNA fragments and template, and enhanced PCR efficiency and specificity simultaneously. Thus, this significant finding suggests the future use of AuNP-assisted PCR in different fields, especially in rapid clinical diagnosis and screening by PCR.     

稀土离子对TaqTMDNA聚合酶的抑制机理

在PCR扩增水平上研究了La^ 3和Ce^ 3对Taq^TMDNA聚合酶的抑制机理,采用动态荧光比色法测定PCR扩增产物浓度，证明了La^ 3和Ce^ 3在10～50μmol／L抑制DNA复制是由于其抑制了Taq^TMDNA聚合酶的活性所致,且该抑制属竞争性的抑制，得到了La^ 3和Ce^ 3对Taq^TMDNA聚合酶的抑制常数分别为12．7μmol／L和14．4μmol／L。     

耐热性重组Taq DNA酶的制备及鉴定

利用含Taq DNA聚合酶基因的pTaq表达质粒转化大肠杆菌E.coli菌株,用异丙基硫代-β-D-乳糖苷(IPTG)诱导10～12h表达耐热Taq DNA聚合酶;然后溶菌酶、NP40裂解细菌;硫酸铵沉淀、4℃下透析;SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)、考马斯亮蓝法和PCR分析其纯度、浓度和活性。结果表明分离纯化制备的耐热性Taq DNA聚合酶,其纯度、浓度和活性均可与同类产品相比,比活性达20000U/mg,能有效扩增出DNA片段。     

Analysis of enzymatically amplified beta-globin and HLA-DQ alpha DNA with allele-specific oligonucleotide probes

Allelic sequence variation has been analysed by synthetic oligonucleotide hybridization probes which can detect single base substitutions in human genomic DNA. An allele-specific oligonucleotide (ASO) will only anneal to sequences that match it perfectly, a single mismatch being sufficient to prevent hybridization under appropriate conditions. To improve the sensitivity, specificity and simplicity of this approach, we used the polymerase chain reaction (PCR) procedure to enzymatically amplify a specific segment of the beta-globin or HLA-DQ alpha gene in human genomic DNA before hybridization with ASOs. This in vitro amplification method, which produces a greater than 10(5)-fold increase in the amount of target sequence, permits the analysis of allelic variation with as little as 1 ng of genomic DNA and the use of a simple 'dot blot' for probe hybridization. As a further simplification, PCR amplification has been performed directly on crude cell lysates, eliminating the need for DNA purification.     

不同分子量PVP对PCR扩增反应效率的影响

以人为设计的110bp单链DNA为模板,研究不同分子量聚乙烯基吡咯烷酮(Polyvinyl-pyrrolidone,PVP)对聚合酶链式反应(polymerase chain reaction,PCR)的影响。实验结果表明:0.5%的PVP K-30、PVP 8000、PVP 58000和PVP 630000均可显著提高PCR效率,并且这4种化合物提高PCR效率的能力,依次为PVP 630000>PVP 58000>PVP K-30和PVP 8000;然而,在相同浓度时,PVP K-40却显著抑制PCR扩增反应;另外,溶解曲线的实验结果显示,0.5%PVP 630000可显著降低PCR产物的Tm值,表明PVP 630000可通过与DNA相互作用,降低DNA结构稳定性,使得模板更易在PCR的变性阶段解链,最终提高PCR效率。上述研究结果表明,不同分子量的PVP对PCR扩增效率的影响不同,与其分子量大小密切相关。     

重组TgoDNA聚合酶的特性

检测了重组Tgo酶的扩增性能、 耐热性以及长距离PCR能力， 结果表明, 该重组酶扩增性能与Taq酶相当； 其耐热性极强， 在 95 ℃ 40 min， 仍具有很强的聚合活性； 利用重组酶在常规PCR条件下， 成功扩增了5.3　kb的拟南芥Timeless基因片段.     

PCR反应的动力学模拟和相关因素对扩增结果的影响

PCR技术建立二十年以来,它已经成为生物学实验室不可缺少的一部分。但因为其影响因素多、反应过程比较复杂,到今天为止它还是一个具有某种程度经验性的方法。我们从PCR反应的基本动力学过程分析出发,通过每一轮扩增循环的分析描述了产物的积累过程,在此基础上建立了反应的迭代动力学模型。通过该模型我们模拟了反应使用的模板量、扩增循环数、酶的使用量、酶的半衰期、以及每一轮扩增中变性时间对扩增结果的影响。进一步,我们对模板使用量、扩增循环数、酶的使用量对扩增结果的影响进行了实验验证和探讨;混合模板对扩增结果的影响也同时做了探讨。模拟和实验的结果表明:常规的PCR实验中使用中等偏低的模板量,选择较好的聚合酶同时使用合适的酶量,通过较低循环数的扩增就能得到较为满意的结果。PCR实验的成败最大的限制因素是实验准备过程中引物的设计,而实验过程中的调整优化只能起辅助作用。     

大叶柴胡愈伤组织继代培养及其RAPD分析

以野生的大叶柴胡为材料,通过离体培养诱导产生愈伤组织,利用RAPD分子标记的方法,在DNA水平上分析野生植株和愈伤组织的遗传变异.从13个10碱基引物中筛选出7个引物,对它们的PCR扩增结果进行了分析.结果表明柴胡愈伤组织与野生苗相比出现了DNA水平变异.     

Thermodynamic control of asymmetric amplification in amino acid catalysis

Ever since Pasteur noticed that tartrate crystals exist in two non-superimposable forms that are mirror images of one another--as are left and right hands--the phenomenon of chirality has intrigued scientists. On the molecular level, chirality often has a profound impact on recognition and interaction events and is thus important to biochemistry and pharmacology. In chemical synthesis, much effort has been directed towards developing asymmetric synthesis strategies that yield product molecules with a significant excess of either the left-handed or right-handed enantiomer. This is usually achieved by making use of chiral auxiliaries or catalysts that influence the course of a reaction, with the enantiomeric excess (ee) of the product linearly related to the ee of the auxiliary or catalyst used. In recent years, however, an increasing number of asymmetric reactions have been documented where this relationship is nonlinear, an effect that can lead to asymmetric amplification. Theoretical models have long suggested that autocatalytic processes can result in kinetically controlled asymmetric amplification, a prediction that has now been verified experimentally and rationalized mechanistically for an autocatalytic alkylation reaction. Here we show an alternative mechanism that gives rise to asymmetric amplification based on the equilibrium solid-liquid phase behaviour of amino acids in solution. This amplification mechanism is robust and can operate in aqueous systems, making it an appealing proposition for explaining one of the most tantalizing examples of asymmetric amplification-the development of high enantiomeric excess in biomolecules from a presumably racemic prebiotic world.     

基于聚乙烯亚胺功能化石墨烯的高灵敏电化学阻抗传感方法用于血清中mircoRNA-155检测

建立血清中癌症标志物microRNA-155的高灵敏电化学检测方法.采用一步法制备了聚乙烯亚胺功能化的石墨烯,通过静电相互作用制备了金纳米粒子功能化的石墨烯复合物.将该复合物用作电极基底材料,基于金纳米粒子与DNA捕获探针上的SH基团之间形成的强烈的S-Au键可将DNA捕获探针固定到电极表面.通过DNA捕获探针对microRNA-155的特异性识别作用可特异性地捕获待测样品中的microRNA-155分子.利用生物分子对电极表面电子传递的阻碍作用,从而实现对microRNA-155分子的电化学阻抗传感器的构建.在最优条件下,该传感器的阻抗值与microRNA-155的浓度的对数值在1~1000 nmol/L浓度范围内呈现良好的线性关系,检出限为0.51 nmol/L(S/N=3),可实现实际血清样品中的microRNA-155的灵敏快速检测.     

利用衍生DNA研制定量检测基因芯片

 为了建立基因芯片定量检测技术体系,在同一张芯片上完成不同浓度DNA的梯度测定,本研究以检测探针序列为基础,合成不同的衍生DNA作为标准曲线测定的探针序列.由于衍生序列与检测探针序列之间不改变碱基配对关系,同时具有相同的PCR扩增序列,使得标准品的浓度与测定值之间具有较好的相关性,从而解决了基因芯片定量测定中的标准曲线制作问题.结果显示,用衍生DNA序列作为标准DNA,其基因芯片测定值与浓度之间的相关性系数达到0.995以上,用此方法建立定量基因芯片测定的浓度与实际浓度一致.本研究为研制定量检测基因芯片提出了新的思路.     

利用线粒体 DNA Cytb 基因 PCR-RFLP 分析方法鉴别青鱼和草鱼

建立了一种以线粒体细胞色素 b（Cyt b）基因为标靶,应用 PCR -RFLP 技术进行草鱼和青鱼种质鉴定的分析方法。设计一对引物 QYCYT -S 和 QYCTY -A 分别对青鱼和草鱼的 Cyt b 基因进行了 PCR 扩增,并选用 BglⅠ和 EcoRⅡ两种限制性内切酶对扩增产物进行酶切分析。结果表明,草鱼和青鱼都可以扩增出1111 bp 的条带,两种酶切检验发现,草鱼扩增产物能被 BglⅠ切成247 bp 和864 bp 两个片段,而青鱼的 PCR 产物能被 EcoRⅡ切成140 bp 和971 bp 两个片段,这表明,mtDNA Cyt b 基因 BglⅠ和EcoRⅡ的酶切位点都可作为鉴定青鱼和草鱼的有效分子标记。利用 PCR -RFLP 分析 mtDNA Cyt b 基因的方法操作简单,是一种快速鉴别草鱼和青鱼的可靠方法。     

爱玉ISSR反应体系的建立与优化

通过单因子试验和正交设计,对影响爱玉ISSR-PCR扩增效果的因素,如模板DNA用量、Taq酶用量、dNTPs浓度、引物浓度、延伸时间和循环次数等指标进行优化.实验确立了可用于爱玉ISSR-PCR分析最适宜的反应体系：20 μL反应体积中含1 ng模板DNA、1.0 U Taq酶、0.4 μmol/L引物和0.18 mmol/L dNTPs;PCR扩增程序为94 ℃预变性4 min;94 ℃变性45 s,53 ℃退火45 s,72 ℃延伸2.5 min,共35个循环;72 ℃延伸7min,4 ℃保存.应用该体系对14份爱玉种质进行扩增,证实了该体系的适用性和稳定性.     

基于石墨烯-金纳米粒子复合材料的DNA生物传感器

以柠檬酸钠为还原剂和稳定剂制备石墨烯 金纳米粒子复合材料, 复合材料被柠檬酸钠羧基化后与末端氨基修饰的DNA发生键合, 制备DNA探针, 并以蒽醌-2-磺酸钠（AQMS）为杂交指示剂检测DNA序列的特异性. 结果表明: 基于石墨烯-金纳米粒子修饰的DNA传感器可选择性区分单碱基错配的目标DNA序列; 该传感器具有较高的特异选择性.     

随机扩增多态性DNA技术在生命科学炽的应用

DNA分子标记是DNA水平上遗传变异的直接反映,随机扩增多态性DNA（RAPD）技术,是新发展起来的一种DNA分子标记方法。文中详细阐述了RAPD技术的原理,进一步与限制性片段长度多态性（Restriction FragmentLength Polmorphism,RFLP)技术相比,得出它具有快速,简便和对材料要求不高等特点,最后讨论了RAPD技术在生命科学研究中各个方面的广泛应用,包括种基因组的分子谱图建、系统进化发育以及基因定位研究等。     

油页岩微生物总DNA的提取方法

为建立油页岩微生物总DNA提取方法,以两矿区的6个样品为材料,采用SDS高盐、SDS液氮研磨、SDS反复冻融、SDS异硫氰酸胍和试剂盒提取法分别对总DNA进行提取.结果表明,各方法提取效果差异很大,改进的SDS高盐提取法效果最好,各样品均得到约23kb较完整片段,且产率显著高于其他方法,达9144~38685ng·g-1干样;以未纯化的DNA为模板,对16SrDNA进行PCR-DGGE,得到了相应的扩增产物及DGGE指纹图谱,说明该法适合油页岩样品.SDS液氮研磨和SDS反复冻融提取法仅能得到部分样品总DNA,且产率和纯度较低,而SDS异硫氰酸胍和试剂盒提取法无DNA提出,不适合此类样品.     

一种直接用于PCR分析的风沙土微生物总DNA提取方法

以风沙土为材料,直接提取土壤微生物DNA.采用SDS—溶菌酶—CTAB—蛋白酶K和液氮反复冻融法裂解细胞得到DNA粗提液,以PEG对其纯化.结果表明,SDS—溶菌酶—CTAB—蛋白酶K和液氮反复冻融法裂解细胞可获得大片段的DNA,提高DNA产率.每克干土的DNA提取量为0.586～1.311μg.所提DNA片段在23Kb以上.PEG可有助于去除DNA中腐植酸,DNA不作回收纯化即可作为模板进行16SrDNAPCR扩增.SDS—溶菌酶—CTAB—蛋白酶K和液氮反复冻融裂解细胞、PEG纯化DNA的方法组合是一种简便的适合风沙土微生物总DNA的提取方法.     

豌豆豆球蛋白（leguminA）基因的PCR扩增与鉴定

豆类的贮存蛋白是人类的植物蛋白主要来源之一,稻米平均蛋白质含量只有8％,而且人类必需的赖氨酸含量较少。如果将较富赖氨酸的豆类贮存蛋白基因转移到水稻中,提高稻米的蛋白质和赖氨酸等氨基酸的含量,是改善米质的重要途径之一。 Sun首先从法国菜豆中分离出菜豆贮存蛋白基因(Gl),随后,Lycett分析了豌豆主要