常用生物软件(软件及引物设计总结)

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有一些模板本身的GC 含量偏低或偏高,导致引物的 含量偏低或偏高,导致引物的GC含量不能在上述范围 有一些模板本身的 含量不能在上述范围 这时应尽量使上下游引物的GC 含量以及 含量以及Tm 值保持接近(上下游引物的 值保持接近( 内,这时应尽量使上下游引物的 GC含量不能相差太大),以有利于退火温度的选择. 含量不能相差太大) 以有利于退火温度的选择. 含量不能相差太大
二,分析和处理实验数据和公共数据 二,分析和处理实验数据和公共数据
随着实验的进行, 随着实验的进行,就必须对实验过程中的 DNA,RNA和蛋白质的信息进行各种处理,包括 和蛋白质的信息进行各种处理, , 和蛋白质的信息进行各种处理 限制酶分析,引物设计,同源序列比较, 限制酶分析,引物设计,同源序列比较,质粒作 结构域(motif)查找,RNA二级结构预测,蛋 查找, 二级结构预测, 图,结构域 查找 二级结构预测 白二级结构分析,三维结构显示等方面的内容. 白二级结构分析,三维结构显示等方面的内容.
端可适当放宽) 端可适当放宽
引物3'端
引物的延伸从3'端开始,因此3'端的几 个碱基与模板DNA均需严格配对,不能进 行任何修饰,否则不能进行有效的延伸, 甚至导致PCR扩增完全失败. PCR
引物3'端的碱基一般不用 ( 端碱基序列最好是 端碱基序列最好是G, , 引物 '端的碱基一般不用A(3'端碱基序列最好是 ,C, CG,GC).另外引物间 '端的互补,二聚体或发夹结 , ) 另外引物间3'端的互补, 构也可能导致PCR反应失败. 反应失败. 构也可能导致 反应失败 3'端的连续3个G 或C ,如GGG或CCC,会导致引物在G+C富 '端的连续3 G+C富 或 ,会导致引物在G+C 集序列区错误引发
来自百度文库
上下游引物Tm值与产物Tm值一般应控制在20 ℃ 以内. 一般采用较低引物Tm值-5℃作为PCR退火温度.
一对引物的GC含量和 值应该协调.若是引物存在严重的 含量和Tm值应该协调 若是引物存在严重的GC倾向或 倾向则可以 值应该协调. 倾向或AT倾向则可以 一对引物的 含量和 倾向或 在引物5'端加适量的A, 或 , 尾巴 尾巴. 含量太低, 端加上一些G或 , 在引物 '端加适量的 ,T或G,C尾巴.若G+C含量太低,可在 端加上一些 或C, 含量太低 可在5'端加上一些 含量太高, 端加上一些A或 . 若G+C含量太高,可在 端加上一些 或T. + 含量太高 可在5'端加上一些
4,质粒作图
Gene Construction Kit WinPlas 2.7 Plasmid Premier2.02 Plasmid Toolkit
5,结构域(motif)查找
推荐软件:Primer Premier 5.0 Primer Premier 5.0的结构域查找功能与它 的引物设计一样强,结果能以图形,表格, 序列三种方式输出.同时还提供了一些未知 的结构域的列表;当然软件本身也提供了大 量的已知结构域的序列.
自由能分布
G 值是指DNA 双链形成所需的自由能,该值反映了双链结构 内部碱基对的相对稳定性(结合的强弱程度 结合的强弱程度). 结合的强弱程度 一般情况下,引物的ΔG值最好呈正弦曲线形状, 一般情况下,引物的ΔG值最好呈正弦曲线形状,即5'端和中 ΔG值最好呈正弦曲线形状 ΔG值较高 值较高, ΔG值相对较低 且不要超过9 值相对较低, 间ΔG值较高,而3'端ΔG值相对较低,且不要超过9 (绝对值, 一般考虑末端5个碱基的G.此值的大小对扩增有较大的影响, 负值大,则3'末端稳定性高,扩增效率更高,同时也更易于异 位引发.因此在复杂模板的扩增体系中,3'末端5聚体的G应 大于-9.0kcal/mol) ,如此则有利于正确引发反应而可防止错 误引发. 误引发.引物的3'端的G 值过高,容易在错配位点形成双链 结构并引发DNA 聚合反应.(能值越高越容易结合)
引物5'端
引物5'端可以有与模板DNA不配对碱基(对PCR 影响不大) 影响不大),常在5'端引入修饰位点或标记物.
5'端加上限制性核酸内切酶位点序列(酶切位点5' 端加上适当数量的保护碱基). 5'端的某一位点修改某个碱基,人为地在产物中引 入该位点的点突变以作研究. 5'端标记放射性元素或非放射性物质(如生物素, 地高辛等).
9, 电泳图谱分析
推荐软件:band leader 3.0 提供处理DNA或蛋白分子凝胶电泳图象 和从凝胶电泳图象获得相关数据的工具.它 可以对电泳图谱进行半定量分析,识别扫描 得到的WINDOWS图象格式 .BMP,是一个难 得的好软件.
10,序列综合分析软件
pcgene BioEdit LaserGene DNASIS DNATools DNAclub Jellyfish Omiga Vector NTI Suite (Bioxm) )
6,RNA二级结构预测 二级结构预测
RNAdraw RNAStructure
7, 蛋白分析 软件
二级结构分析 :Antheprot 4.5 RasMol 三维结构显示 :RasMol Cn3D
8, 格式转换
各种软件为了自己软件的需要有不同的格式, 对我们使用数据带来了困难;格式转换软件 能帮助用户解决这一问题. 推荐软件:Seqverter 1.3 使用简单,填写输入文件和输出文件名就可 以完成格式转换.而且能够转换的格式非常 之多是其它软件所无法比拟的.另外,它可 在线升级以读写更多格式文件.
常用生物软件及使用概述
也许不必将它当成您的研究领域 但您最好知道如何使用这个工具
一,管理实验室数据及文献资料 一,管理实验室数据及文献资料
查阅实验相关文献, 查阅实验相关文献,以便对自己所要做课题的最新进展有 一个基本的了解,从而确定自己的实验策略;同时,方 便实验室结果的储存,管理和申报工作.常用软件: 1,Reference Manager (可以在线通过查找关键词搜索 PubMed等多个数据库中的专业资料, PubMed等多个数据库中的专业资料,同时保存查找的资料 为本地文件. ) 2, Endnote(一个在线专业资料查找系统,可以保存查找 (一个在线专业资料查找系统, 资料,并在文章中对引用格式化. 资料,并在文章中对引用格式化. ) 3,医学文献王(特长在中文期刊的系统化,也支持外文 医学文献王(特长在中文期刊的系统化,也支持外文 文献数据库)
引发效率(引物唯一性)
选用的引物序列就应当是唯一的,即在模板中没有重 复序列 好的设计工具会提供一个引物异位引发的评价指标, 好的设计工具会提供一个引物异位引发的评价指标, efficiency, 如Oligo 6.0 的false priming efficiency,即异位引发 效率,这个值是由程序根据引物自身二级结构的能量, 效率,这个值是由程序根据引物自身二级结构的能量,错 配的类型,错配离3'末端的距离等因素综合计算而得出, 配的类型,错配离3'末端的距离等因素综合计算而得出, 3'末端的距离等因素综合计算而得出 当此值大于200时便很有可能引发扩增. 当此值大于200时便很有可能引发扩增.如所用工具无量 200时便很有可能引发扩增 化指标,则可依据经验,当引物与模板在非预期位置退火, 化指标,则可依据经验,当引物与模板在非预期位置退火, 超过70%的碱基能互补配对,或引物3 末端连续8 超过70%的碱基能互补配对,或引物3'末端连续8个或以 70%的碱基能互补配对 上碱基配对,则认为有引发的可能. 上碱基配对,则认为有引发的可能.
双酶切位点,有利于定向克隆, 2-3个保护碱基,一般加CG.计 算引物Tm 值时并不包括这些序 列,但是应该对其进行互补性和 内部二级结构的检测.
引物的内部稳定性
过去认为,引物3'端应牢牢结合在模板上才 能有效地进行延伸,故3'端最好为G或C. 现在的观点认为,引物的5'端应是相对稳定 结构,而3'端在碱基配对的情况下最好为低 稳定性结构,即3'端尽可能选用A或T(有说 不适宜用A),少用G或C.
三,应用实例 -----------PCR引物设计及相关软件使用 -----------PCR引物设计及相关软件使用
Sense primer

Antisense primer
选择模板序列保守区域

1,引物设计原则
引物长度 碱基分布的均衡性 Tm值 引物二级结构 引物3'端 引物5'端 引物的内部稳定性 自由能分布
两引物之间不应该存在互补性,尤应避免 端的互补重叠以防引物二聚体的形成 端的互补重叠以防引物二聚体的形成. 两引物之间不应该存在互补性,尤应避免3′端的互补重叠以防引物二聚体的形成.一 般情况下,一对引物间不应多于4个连续碱基的同源性或互补性 个连续碱基的同源性或互补性. 般情况下,一对引物间不应多于 个连续碱基的同源性或互补性.
引物Tm值
一般要求:55℃-65℃. 应尽可能保证上下游引物Tm值一致,一般差异控 引物的退火温度相差小于5℃ 制在2 ℃以内. (引物的退火温度相差小于 ℃一般不会影响
PCR的产率,理想情况下一对引物的退火温度是一样的,可以在 的产率,理想情况下一对引物的退火温度是一样的, 的产率 55℃~80℃间变化,有说接近 ℃为最佳) ℃ ℃间变化,有说接近72℃
概述
引物长度
一般引物的长度为15bp,常用的长度为18 21bp 18- bp. 一般引物的长度为15-30 bp,常用的长度为18-21bp. 15 过长或过短都不合适, 过长或过短都不合适,为过长会导致其延伸温度大于 74℃,不适于Taq DNA聚合酶进行反应 长度大于24 聚合酶进行反应, 74℃,不适于Taq DNA聚合酶进行反应,长度大于24 核苷的引物并不意味着更高的特异性,而且比短序列 核苷的引物并不意味着更高的特异性, 杂交慢,从而降低了产量.引物过短会引起错配现象, 杂交慢,从而降低了产量.引物过短会引起错配现象, 一般来说引物长度大于16bp是必要的( 一般来说引物长度大于16bp是必要的(18bp的序列在 16bp是必要的 的序列在 人类基因组中只会出现一次). 人类基因组中只会出现一次).
2,引物设计
Oligo 6 (引物评价)* Primer Premier (自动搜索)* Vector NTI Suit (综合分析) Primer Express(实时定量PCR引物和探针设计) Omiga Dnastar Primer3 (在线服务)*
3,同源序列比较
NCBI的BLAST; ExPASy的Alignment GeneDoc 3.2 Clustal X Vector NTI Omiga,Bioxm ,LaserGene,pcgene等
引物二级结构
引物二聚体(引物间不应多于4个连续碱基的同源性或互补性 )
尽可能避免两个引物分子之间3'端有有较多碱基互 补
发夹结构(引物自身连续互补碱基不能大于3bp )
尤其是要避免引物3'端形成发夹结构,否则将严重 影响DNA聚合酶的延伸. (两项结构的能值以不超过 为好,引物中间或5' 两项结构的能值以不超过4.5为好 引物中间或5 两项结构的能值以不超过 为好,
决定引物退火温度( 值 决定引物退火温度(Tm值)最重要的因素就是引物的长度 Tm =(g + C)* 4 +(a + T)* 2 ( ) ( )
碱基分布的均衡性
同一碱基连续出现不应超过5个 GC含量一般40-60%,以45-55%为宜
GC含量太低导致引物Tm值较低,使用较低的退 火温度不利于提高PCR的特异性 GC含量太高也易于引发非特异扩增.
若模板不很清楚,引物 '端最后一个碱基最好为T, 若模板不很清楚,引物3'端最后一个碱基最好为 ,其次 是G或C,而不选 ,国外资料表明,当末位为 时,即使在错 或 ,而不选A,国外资料表明,当末位为T时 配的情况下也能引发链的合成,而末位为A时 配的情况下也能引发链的合成,而末位为 时,错配时引发大 大降低, 居中, 可以提高特异性. 大降低,G或C居中,可见,模板很清楚时选 可以提高特异性. 居中 可见,模板很清楚时选A可以提高特异性
1,限制酶分析
推荐软件:
DNAssist 1.0
大多软件只对线性序列进行分析,那么cNNNNN……… NNNgaatt环状的序列就找不到EcoR I的位点,DNAssist 1.0能很容易把这个EcoR I位点找出来. 另外DNAssist在输出上非常完美,除了图形,线性显示 外,还有类似DNASIS的列表方式,列出所有的位点(按 酶排列,按碱基顺序排列) 另外,Vector NTI 亦是一选择
3′末端双链的ΔG是 ~-2 kcal/mol时 PCR产量几乎达到百分之百 产量几乎达到百分之百, 3′末端双链的ΔG是0~-2 kcal/mol时,PCR产量几乎达到百分之百,随 末端双链的ΔG 着其绝对值的增加产量逐渐下降, 时只有40% 40%, 时少于20% 20%, 着其绝对值的增加产量逐渐下降,在-6时只有40%,到-8时少于20%,而 10时接近于 时接近于0 -10时接近于0.
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