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最简单的恒温扩增PCR——RCA/RCT

2021.6.29

小背景

滚环扩增技术,rolling circle amplification,RCA——基于DNA的扩增方法;

滚环转录技术,rolling circle transcription,RCT——基于RNA的扩增方法。

 

滚环扩增/转录技术是基于借鉴了自然界中环状DNA/RNA复制和转录方式开发的一种恒温扩增方法,产物为单链DNA/RNA,开发者称之为最简单的恒温PCR方法。


有两种形式:一种线性扩增;一种是指数扩增。

 

该系统的核心组成

引物

  • 单引物:针对环状模板,进行线性扩增使用;

  • 双引物:针对环状模板,在单引物的基础上,增加一个针对目标核酸序列的反向引物,进行指数扩增使用;

  • 锁环探针(padlock probe):由于滚环扩增的方法的模板必须是环状的,如果针对线性基因进行扩增,这时就需要锁环探针,该探针的两端具有同目标靶序列互补序列,当识别靶序列后,锁环探针形成带有目标靶序列的锁环。

  • phi29DNA聚合酶

    从Bacillus subtilis噬菌体phi29中克隆出的嗜温DNA聚合酶;有强链置换和连续合成特性,且具有高保真性。

  • DNA连接酶

    当锁环探针识别靶序列形成不完全锁环后,DNA连接酶将不完全锁环两端就行连接,最终形成完全环状模板。


工作原理

1、环状模板:天然环状模板或者连接形成

-使用锁环探针,探针两端为同目标靶序列互补序列;
-探针识别靶序列,形成不完全闭合环;
-在DNA连接酶作用下,形成完全闭合环。


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利用锁环探针和DNA连接酶形成闭合环模板


2、线性扩增

-正向引物识别环状模板的配对序列;
-在phi29 DNA聚合酶的作用下合成重复线性单链DNA序列;
 

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线性扩增模式图


3、指数扩增

-在线性扩增的基础上,添加识别目标靶序列的反向引物序列;
-反向引物识别单链DNA扩增产物,在DNA聚合酶作用下直接进行复制;

 

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指数扩增模式图


系统特点

-在37℃条件下,反应30min;
-产物为重复序列单链DNA,能与探针直接结合实现信号放大,也可以进行固定化或者原位扩增,作为信号放大系统;
-线性RCA的效率可达到10^5倍,指数RCA的效率可达到10^9倍;
-可以应用于RNA扩增,不需要进行逆转录;
-已经广泛用于SNP,肿瘤细胞表面蛋白等检测;
-甚至可以进行端粒延长,修正细胞凋亡。

总的来说,RCA系统以及改良系统在不同的领域都得到一定的应用。




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