PCR 增强因子

PCR 增强因子介绍

1. 化学试剂类

• 二甲基亚砜（DMSO）：降低 DNA 熔解温度（Tm），减少 GC 碱基对的强相互作用，促进引物与模板结合，尤其适用于高 GC 含量模板。

• 甘油（Glycerol）：提高溶液黏度，稳定 DNA 聚合酶空间结构，减少高温对酶的失活作用，同时抑制非特异性退火。

• 甜菜碱（Betaine）：破坏 DNA 分子内氢键，降低模板二级结构稳定性，帮助引物结合并提高延伸效率，对富含发卡结构的模板效果显著。

• 甲酰胺（Formamide）：降低 DNA 双链稳定性，允许在较低退火温度下进行反应，减少非特异性扩增。

2. 蛋白质与生物分子类

• 牛血清白蛋白（BSA）：结合反应体系中的抑制剂（如核酸样品中的金属离子、多糖），保护 DNA 聚合酶活性，适用于复杂样本（如临床样本、土壤 DNA）。

• 单链结合蛋白（SSB）：防止单链 DNA 重新退火或形成二级结构，促进引物结合和链延伸。

3. 离子与缓冲成分

• 氯化镁（Mg²+）：作为 DNA 聚合酶的辅助因子，影响酶活性和引物 - 模板结合特异性，需优化浓度以平衡扩增效率与错误率。

• 氯化钾（K+）：稳定引物与模板的退火过程，提高反应特异性。

• 困难模板扩增：高 GC 含量（>60%）、富含重复序列或发夹结构的 DNA（如病毒基因组、真菌 DNA）。

• 抑制性样本处理：从血液、土壤、植物组织等含抑制剂的样品中直接扩增目标基因。

• 优化低丰度模板检测：提高微量 DNA（如法医样本、循环肿瘤 DNA）的扩增成功率。

• 长片段 PCR：配合高保真酶使用，增强长链 DNA（>10 kb）的合成效率。

1. Chemical Reagents

• Dimethyl Sulfoxide (DMSO)：Lowers the melting temperature (Tm) of DNA, reducing strong interactions between GC base pairs to facilitate primer-template binding, especially for high GC-content templates.

• Glycerol：Increases solution viscosity, stabilizes the spatial structure of DNA polymerase to reduce thermal inactivation, and inhibits nonspecific annealing.

• Betaine：Disrupts intramolecular hydrogen bonds in DNA, reducing template secondary structure stability to enhance primer binding and elongation efficiency, particularly effective for templates with hairpin structures.

• Formamide：Decreases DNA duplex stability, allowing reactions at lower annealing temperatures to reduce nonspecific amplification.

2. Proteins and Biomolecules

• Bovine Serum Albumin (BSA)：Binds inhibitors (e.g., metal ions, polysaccharides in nucleic acid samples) to protect DNA polymerase activity, suitable for complex samples (e.g., clinical specimens, soil DNA).

• Single-Stranded DNA Binding Protein (SSB)：Prevents re-annealing of single-stranded DNA or formation of secondary structures, promoting primer binding and strand extension.

3. Ions and Buffer Components

• Magnesium Chloride (Mg²+)：Serves as a cofactor for DNA polymerase, influencing enzyme activity and primer-template binding specificity. Optimal concentration is critical to balance amplification efficiency and error rate.

• Potassium Chloride (K+)：Stabilizes primer-template annealing to improve reaction specificity.

• Amplification of Difficult Templates：DNA with high GC content (>60%), repetitive sequences, or hairpin structures (e.g., viral genomes, fungal DNA).

• Processing Inhibitory Samples：Direct amplification of target genes from samples containing inhibitors (e.g., blood, soil, plant tissues).

• Optimization for Low-Abundance Templates：Enhances amplification success rate of trace DNA (e.g., forensic samples, circulating tumor DNA).

• Long-Fragment PCR：Used with high-fidelity enzymes to improve synthesis efficiency of long DNA fragments (>10 kb).