重叠延伸SOE-PCR:600与800 bp教学片段融合

通过24 bp重叠区、等摩尔模板、无引物延伸和外侧引物扩增获得1376 bp融合片段。

01本篇适用条件

两段无害教学DNA分别为600 bp与800 bp,末端含相同24 bp重叠序列,融合产物600+800−24=1376 bp。初次PCR引物已验证;本例使用普通GoTaq G2演示拼接,所有候选产物必须测序;需要高保真构建时另用完整核验的校对体系,不混套本例温度。

02实验原理

一片段的3′端能与另一片段的互补重叠区退火并延伸。先无外侧引物8循环生成全长,再取少量进入有外侧引物的新反应;内引物必须先清除,防止残留单片段继续扩增。24 bp重叠区Tm须支持58°C起点,长度本身不保证有效。

PCR变性、引物退火与延伸的完整循环示意

原图完整保留PCR循环与扩增示意。它用于理解分子过程;本篇温度、时间与循环次数以已限定Taq和模板的正文程序为准。

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03安全与适用范围

样本仅为已知无害教学DNA或明确的非致病实验室株。戴实验服、手套,使用过滤枪头;配液、加模板和开扩增管用分开的器材与区域,扩增管只在产物区打开。凝胶和核酸染料按本地SDS处理;优先蓝光成像,断电后开电泳槽。扩增阳性不代表序列正确。

04材料与仪器

  • 两段已验证模板、外侧F/R与含24 bp重叠尾的两条内引物、GoTaq G2 Colorless体系。
  • 清理及胶回收装置、Tris、DNA荧光定量、1%胶与梯;PCR仪、洁净分装区。
  • 单片段A、B及无模板/无重叠对照。

05配液与用量

每25 μL反应加量终浓度
5×Colorless GoTaq反应缓冲液5 μL1×;MgCl₂ 1.5 mM,不再盲加镁
dNTP,四种各10 mM0.5 μL每种0.2 mM
正向引物10 μM0.5 μL0.2 μM
反向引物10 μM0.5 μL0.2 μM
GoTaq G2,5 U/μL0.125 μL0.625 U;用总混液避免单管吸0.125 μL
模板或水1 μL见正文指定
无核酸酶水17.375 μL总25 μL

100 μM引物工作液以10 μL储备加90 μL水配成10 μM。N管共用混液按N×1.1份配,模板不加入混液;每管分24 μL再加1 μL模板/水。

拼接反应25 μL组分计算
无引物轮5×液5 μL、dNTP0.5 μL、酶0.125 μL;A片段30 ng、B片段40 ng;水至25 μL30/600=40/800,同摩尔;各10 ng/μL时3和4 μL,水12.375 μL
外引物轮表中常规25 μL配方,模板为无引物轮1 μL外F/R各0.2 μM,水17.375 μL
初次PCRA与B各25 μL,模板1 ng分别用对应一对初次引物;72°C延伸A40秒/B50秒

06时间安排

阶段条件时间
初次PCR及净化30循环、质控与定量2.5小时
无引物延伸8循环25分钟
外引物轮25循环约80分钟
制备胶/QC1%胶1小时

07开始前的准备

画出连接方向与阅读框,确认重叠区为同一24 bp而不是两段无关尾。分别模拟600、800和1376 bp产物,记录交界处完整序列。片段等摩尔配对,不能照抄旧文“各取5–10 μL”而不看浓度。本例普通Taq引入突变和非模板A尾的风险以最终测序管理。

枪头靠近浸没胶孔进行电泳上样的操作照片

观察枪头与胶孔的位置;正文上样时避免戳破胶底、漏到缓冲液或挤入相邻孔。照片是原教程示例,不代表本篇样本、上样量或实验结果。来源为Addgene技术教程,非商业推广。

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08逐步操作

  1. 核对四条初次引物方向及24 bp重叠序列,写下两片段和融合产物预期长度。
  2. 分别按25 μL常规表配A、B初次PCR,各加1 ng无害模板,并各设NTC。
  3. 运行95°C2分钟;30循环95°C30秒/58°C30秒/72°C分别40或50秒;72°C5分钟。
  4. 用3 μL检查A/B及NTC,单带且NTC干净后分别净化;有杂带先按目标大小分离。
  5. 将A/B以同法定量,分别稀释到10 ng/μL,保留输入胶图与浓度记录。
  6. 配无引物融合管:A3 μL、B4 μL及表中酶体系补至25 μL;另配仅A、仅B两管同量反应。
  7. 无引物管运行95°C2分钟;8循环95°C30秒、58°C30秒、72°C90秒,4°C暂存。
  8. 在产物区取无引物轮1 μL进入新的25 μL外F/R反应;A-only、B-only与新NTC并行,器材不返回洁净区。
  9. 运行95°C2分钟;25循环95°C30秒、58°C30秒、72°C90秒;72°C5分钟。
  10. 各取5 μL上1%胶,5 V/cm分离1376、800、600 bp,保存完整对照图。
  11. 回收A+B特有的1376 bp带,净化并定量,记录体积和回收质量。
  12. 双向测序覆盖整个融合片段及24 bp交界,检查缺失、重复、阅读框和点突变;无法覆盖时增加内部测序引物。
  13. 只把序列完全符合设计的产物或后续克隆标为正确,保留所有对照和原始序列。

09结果判断与质控

A+B应有1376 bp,NTC及单片段对照不应有该带。单带只是大小证据;接头可能重复/错配,必须测序。更大融合、多个片段或高GC不能直接沿用本例延伸时间。

10实验记录模板

片段bp/浓度ng/μL加入量重叠序列/Tm无引物轮/外轮程序各对照胶接头及全长序列
A/B/融合600/800/137630/40 ng待填8/25循环待填待填

11常见问题与排错

两单片段有、融合无

检查24 bp方向与Tm、残留内引物及等摩尔比例,再调整重叠退火条件。

多带

减少外轮模板与循环,检查片段纯度;不能仅挑最亮非预期带。

序列错

重做并使用已核验高保真体系,普通Taq产物不能凭胶带代替全长测序。

12参考资料

  • 用户提供网络手册物理第31–36、39页:读取SOE、FAQ及Fusion例,纠正把EcoRI归为Ⅱs酶和不核算重叠长度等问题;不导入抗体片段实例。
  • OpenWetWare,PCR Overlap Extension,2011-12-22版,实际全文查阅2026-11-02:核对互补重叠、等摩尔净化片段、无引物轮与外引物轮、最终测序;其特定聚合酶禁用建议不跨酶泛化。
  • Promega,GoTaq G2 DNA Polymerase Product Information,9PIM784,修订03/18:已读50 μL体系、1.5 mM MgCl₂、0.2 mM各dNTP、0.1–1 μM引物、约1分钟/kb延伸及25–30循环;本文按体积减半,保留相同酶浓度。
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做完最后一步,再核对原始记录。填写实际用量、起止时间与观察结果;遇到异常,先记录,再查看排错说明。