Methodenartikel

Mikrosphären-Polymerase-Kettenreaktion zur Amplifikation einzelsträngiger DNA

8. Juli 2025

In diesem Artikel

Zusammenfassung

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Quelle: Lee, S. H. et al., Ein tröpfchenbasierter mikrofluidischer Ansatz und Mikrosphären-PCR-Amplifikation für einzelsträngige DNA-Amplikone. J. Vis. Exp. (2018).

Dieses Video beschreibt die Technik zur Amplifikation einzelsträngiger DNA unter Verwendung von Oligonukleotid-beschichteten Polymer-Mikrosphären in einer Einzelrohrreaktion. Bei diesem Verfahren entsteht reine einzelsträngige DNA, die für die DNA-Sequenzierung und Microarray-Analyse weiterverwendet werden kann.

Protokoll

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1. Asymmetrische PCR zur Amplifikation von ssDNA

  1. Bereiten Sie eine asymmetrische PCR-Reagenzienmischung für die Amplifikation der zu analysierenden ssDNA vor. Tauen Sie die Reagenzien in Tabelle 1 auf Eis auf. Bewahren Sie das Taq-Polymerase-Enzym (50 U/μL) nicht auf Eis auf, sondern lagern Sie es bis zur Verwendung bei 20 °C.
  2. Alle Reagenzien vorsichtig vortexen und dann die Röhrchen bei 10.000 x g 10 s lang kurz zentrifugieren.
  3. Kombinieren Sie alle Reagenzien wie in Tabelle 1 beschrieben.
  4. Die Proben werden in einen Thermocycler gegeben und die asymmetrische PCR unter folgenden Bedingungen gestartet: 25 Zyklen (95 °C für 30 s, 52 °C für 30 s und 72 °C für 30 s), 85 °C für 5 Minuten, halten bei 4 °C.

2. Mikrosphären-PCR zur Amplifikation von ssDNA

HINWEIS: Dieser Abschnitt beschreibt das Protokoll für die Amplifikation von ssDNA in einem PCR-Reaktionsröhrchen. Mikrosphären-PCR-Reaktionen wurden bei einem Reaktionsvolumen von 50 μl durchgeführt. Die detaillierten Sequenzen, die zur Amplifikation von ssDNA verwendet werden, sind in Tabelle 2 aufgeführt. In diesem Fall kann Ap auf der Oberfläche von Mikrosphären komplementär an zufällige DNA-Templates andocken. Dies ist ein sehr wichtiger Schritt für die Herstellung komplementärer DNA-Stränge (Antisense-DNA-Strang, Abbildung 1). Die verlängerte DNA wird als Template für die Mikrosphären-PCR-Amplifikation verwendet.

  1. Bereiten Sie eine Mikrosphären-PCR-Reagenzmischung vor. Tauen Sie die Reagenzien in Tabelle 3 auf Eis auf; Bewahren Sie das Taq-Polymerase-Enzym jedoch nicht auf Eis auf. Bis zur Verwendung bei -20 °C lagern.
  2. Alle Reagenzien vorsichtig vortexen und dann die Röhrchen bei 10.000 x g 10 s lang kurz zentrifugieren.
  3. Erhalten Sie ca. ~25 Mikrokügelchen durch mikroskopische Zählung.
    Anmerkung: Die Anzahl der Mikrokügelchen in einem Reaktionsgefäß wird mit einem Lichtmikroskop mit 40-facher Vergrößerung berechnet. Etwa ~25 Mikrosphären werden für die Mikrosphären-PCR-Amplifikation verwendet. Genauere Informationen finden Sie in Schritt 3.
  4. Kombinieren Sie alle Reagenzien wie in Tabelle 3 beschrieben.
  5. Die Proben werden in einen Thermocycler gegeben und die asymmetrische PCR unter folgenden Bedingungen gestartet: 25 Zyklen (95 °C für 30 s, 52 °C für 30 s und 72 °C für 30 s), 85 °C für 5 Minuten, halten bei 4 °C.
  6. Nach der Amplifikation fügen Sie 8 μl 6x Ladepuffer hinzu und laden Sie 15 μl jeder Probe in 2 % Agarosegel. Führen Sie dann eine Elektrophorese bei 100 V für 35 min in 1x TAE (Tris-Acetat-EDTA, 40 mM Tris-Acetat, 1 mM EDTA, pH 8,2) Puffer durch.

Tabelle 1. Asymmetrisches PCR-Reagenz mischt Komponenten in einer 20-μl-Reaktion.

kg kg
ReagenzVolumen für 1x Reaktion (μL)Endkonzentration
Zufällige DNA-Vorlage11 ng/μL
Grundierung nach vorne10,4 μM
Umgekehrte Grundierung10,02 μM
10x Taq-Puffer51-mal
10 mM dNTP4ca. 2,5 Mio. m
Ex taq (1000U)0,21 HE
Wasser37,8-
gesamtNr. 50-

Tabelle 2. Sequenzinformationen für die Mikrosphären-PCR.

SchabloneReihenfolgeLänge (nt)
Zufällige DNA-Vorlage5'- ATA CCA GCT TAT TCA ATT (Zufällige Sequenz, 40 Monate) AGA TAG TAA GTG CAA TCT-3'Nr. 76
Tag-Forward-Grundierung (Tag-F)5'- GGT AAT ACG ACT CAC TAT AGG GAG ATA CCA GCT TAT TCA ATT-3'42
Umgekehrte Grundierung5'- AGA TTG CAC TTA CTA TCT-3'18

Tabelle 3. Mikrosphären-PCR Reagenzienmischung Komponenten in 50 μL Reaktion

kg kg
ReagenzVolumen für 1x Reaktion (μL)Endkonzentration
Ap-Mikrosphären~25 Mikrosphären-
Zufällige DNA-Vorlage11 ng/μL
Tag-Forward-Grundierung10,4 μM
10x Taq-Puffer51-mal
10 mM dNTP4ca. 2,5 Mio. m
Ex taq (1000U)0,21 HE
Wasser37,8-
gesamtNr. 50-

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Ergebnisse

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Abbildung 1: Illustration des Mikrosphären-PCR-Protokolls.

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Offenlegungen

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Es wurden keine Interessenkonflikte angegeben.

Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien
NameUnternehmenKatalognummerKommentare
40% Acrylamid:bis-Lösung (19:1)Bio-rad1610140Bestandteile der copolymerisierbaren Oligo-Mikrosphäre
Ammoniumpersulfat, APSSigma AldrichNr. A3678Härter aus Acrylamid:bis-Lösung
N,N,N′,N′- Tetramethylethylendiamin, TEMEDSigma AldrichNr. T9281Katalysator von Ammoniumpersulfat
MineralölSigma AldrichM5904Tabelle 1. Lösung III. Bestandteil von Mikrosphären-Reagenzien
ssDNA-Acrydit-markierte SondeBioneersynthetisiertTabelle 1. Lösung I. Bestandteil von Mikrosphären-Reagenzien
TrisBiosesangNr. T1016Bestandteile von TE-Puffer, pH-Pufferlösung
EdtaSigma AldrichEdsBestandteile des TE-Puffers, Entfernung von Ionen (Ca2+)
Ex TaqTakaraRR001AssDNA-Amplifikation
T100 ThermocyclerBio-rad1861096ssDNA-Amplifikation

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Schlagwörter

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