race技术操作技术和原理

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1、RACE技术的原理和操作近年来随着生物技术的不断发展，出现了许多克隆新基因的方法和手段，如图谱克隆技术、转座子标签技术、mRNA差异显示技术二基因组减法技术以及cDNA文库筛选技术等。但上述方法人多具有实验周期长、技术步骤烦琐且工作量大等特点。cDNA末端快速扩增技术（rapidamplificationofcDNAends，RACE）是一种基于PCR从低丰度的转录本中快速扩增cDNA的5'和3'末端的有效方法，以其简单、快速、廉价等优势而受到越来越多的重视。经典的RACE技术是由Frohman等（1988）发明的一项技术，主要通过RT-PCR技术由已知部分cDNA序列来

2、得到完整的cDNA5'和3'端，包括单边PCR和锚定PCR。该技术提出以来经过不断发展和完善，克服了早期技术步骤多、时间长、特异性差的缺点（Frohman等，1995：Schaefer，l995：Chen，1998：Bespalova等，1998：Matz等11999）。对传统RACE技术的改进主要是引物设计及RT-PCR技术的改进：改进之一是利用锁定引物（（lockdockingprimer）合成第一链cDNA，即在oligo（dT）引物的3'端引入两个简并的核苷酸【5'-Oligo（dT）16-30MN-3'，M=A/G/C；N=A/G/C/T】，使引物定位在poly

3、（A）尾的起始点，从而消除了在合成第一条cDNA链时oligo（dT）与poly（A）尾的任何部位的结合所带来的影响；改进之二是在5'端加尾时，采用poly（C），而不是poly（A）；改进之三是采用RNaseH-莫洛尼氏鼠白血。病毒（MMLV）反转录酶或选择嗜热DNA聚合酶可能在高温（60℃-70℃）有效地逆转录mRNA，从而消除了5'端由于高CC含量导致的mRNA二级结构对逆转录的影响；改进之四是采用热启动PCR（hotstartPCR）技术和降落PCR（touchdownPCR）提高PCR反应的特异性。随着RACE技术日益完善，目前己有商业化RACE技术产品推出，如

4、CLONTECH的MarathoTM技术和SMARTTMRACE技术。邢桂春等（2001）先后使用上述两种试剂盒进行RACE反应，结果发现使用MarathonTM所得到的片断总是比采用SMARTTMRACE试剂盒到所得到的片断短。其原因在于MarathonTM技术反转录反应往往不能真正达到mRNA的5'末端。所以认为，进行RACE反应应当优选SMARTTMRACE试剂盒。以下就国内目前应用最广的SMARTTMRACE试剂盒为例，简要概述RACE技术的原理和操作过程。SMARTTM3'-RACE的原理利用mRNA的3'末端的poly（A）尾巴作为一个引物结合位点，以连有SM

5、ART寡核营酸序列通用接头引物的Oligo（dT）30MN作为锁定引物反转录合成标准第一链cDNA.然后用一个基因特异引物GSP1（genespecificprimer，GSP）作为上游引物，用一个含有部分接头序列的通用引物UPM（universalprimer，UPM）作为下游引物，以cDNA第一链为模板，进行PCR循环，把目的基因3'末端的DNA片段扩增出来。（见Figure1）Figure1.SMARTTM5'-RACE的原理先利用mRNA的3'末端的poly（A）尾巴作为一个引物结合位点，以Oligo（dT）30MN作为锁定引物在反转录酶MMLV作用下，反转录合成

6、标准第一链cDNA.利用该反转录酶具有的末端转移酶活性，在反转录达到第一链的5'末端时自动加上3-5个（dC）残基，退火后（dC）残基与含有SMART寡核苷酸序列Oliogo（dG）通用接头引物配对后，转换为以SMART序列为模板继续延伸而连上通用接头（见Figure2）。然后用一个含有部分接头序列的通用引物UPM（universalprimer，UPM）作为上游引物，用一个基因特异引物2（GSP2genespecificprimer，GSP）作为下游引物，以SMART第一链cDNA为模板，进行PCR循环，把目的基因5'末端的cDNA片段扩增出来。最终，从2个有相互重叠序

7、列的3'/5'-RACE产物中获得全长cDNA，或者通过分析RACE产物的3'和5'端序列，合成相应引物扩增出全长cDNA。Figure2.实验中发现，做RACE反应实验实际操作中仍存在不少困难。因此，对RACE反应条件进行反复摸索是十分必要的。这是因为：第一，在5'-RACE包含了有3个连续的酶反应步骤（反转录、同聚物加尾和PCR扩增），每一步都可能导致失败；第二，扩增DNA末端的特异性完全依赖锚定引物及扩增DNA模板样品的不均一性，因而特异性一般很低，常呈现不清晰的成片条带或截短的产物背景。因此，使用RACE技术扩增得到的