Полимеразная цепная реакция

Содержание

Слайд 2

GGTTCTCGTCGTGTGCACTGCCTCGCCTCGGGGGTGAGAGAGCCTGCTGATCTTCGCCGATTCCTTCCTTGGCAATGGCATCTTCATTCCGAGCAGCCTCGCACTGCATCCCCGTCTCTGCTCCCGCTTCTGCGTTTCCAACGAACCCCTTCTTGTTGCGTTCGGCGCCCATTTGGTCTGGTTTCGGTGGCCTTAGGGTTGGCGTTGAGAATGGTGGGAGTGAGGCGGTGCATCGCCCTCCACATGCTGGATGTGGATTAGGCGTGAGGGCTGGAGCTGGTCGAGTCGATAGAGGAGGAGGCCGTGAAGTTGTGTATGGTTTGTTAGGTCGTCGTGCGGGTGAGAGCAGGAGGGGAAAAGCTGGTGCAGCGTTGCTGCGGGATTTCGGTTCGTCGCGGGGGCGTGTCTTGACTGCTGCCATGACGGATAATATGAAGAATTTGAACCTGGATGACGACAAGTCTGTCAATGGTGACGTCGCCGAAAAGGTGATTGTGTCTTTTGACTGGTTGCTAGTGGTATTGGTGTTGAATCTTCGTGATTCTTCTTTTTGTTCGACTAGCGAATAGTTCGAATGTGAGTTTCTTCTTCTTCCTCCTCTTCTTCTTCTTGTGCTTCTTCTCGGGCTTGAAGGTATCGCGAGTATTAGCCTTCGCATTGATTTGAATTATGTGAACGAGAGCTATGAGATTGTGTAGTAAGGAGTAAATGGCAAGGATGCTGTGTGCGATGCGGCTGAATGAAATTGTCAGCACACAGAAAAAACACGTGGAAGTATTTGAATAAGACAACGTAATAGAAGTTGCTCCACGTTAAATTGACAGGTTAATTCCGTTGGTTTTGCGATAGTATGCTGTGTTATCGTTTCAGACTAAAACATGACGTGTTGTTGGTTTGAACTGCTGTAGTTAGTTTTGCATTTGATAAATTGCTGAGTCTTACAGCACTGATTTGTTTGTCTTGTTACATTCAAACTCCGTCTCTCCTATGGCATGAAGCTGGTTAATCGATTGTATTCCTAATGTTGAGTGTAACTAGGGTTTGACATTGACAAGCTTAGTCTCACATCATTAAAGAATCGGCGTGAATAGCACTTAAGAACATCATCAAAATTAGGAATTCACCTCCGACTGAAGTTGAATGATTAGATATAAAATAATAAATAATAATAAATAATAAAAAAAACTAAAAAAACTAAATTAACAGGATTAGCACACGCAATAACTTAATCAAAGTCTTCCCAGACTCGAACGTGTGCATCTTGAACTTAGTTCTGATTTACTAGGTTGTTTCTGCTAGATTGTCAGTCGAAAATATGCTAGGAATATTTCGAGCTTAAAAGAGTTCTCAAAAGTTTCATGTTCAGTCTCCATGTTTTAAGCTTGTATTCCTGTGATTTTTCTCTAAGTTTCCCGTTGATGGCGTAGAACGATTAGGGTAAGAAATGATTATGCAACTGAAACTTGGCTGGTTTGAACTGCTGTAGTTAGTTTTGCATTTGATAAATTGCTGAGTCTTACAGCACTGATTTGTTTGTCTTGTTACATTCAAACTCCGTCTCTCCTATGGCATGAAGCTGGTTAATCGATTGTATTCCTAATGTTGAGTGTAACTAGGGTTTGACATTGACAAGCTTAGTCTCACATCATTAAAGAATCGGCGTGAATAGCACTTAAGAACATCATCAAAATTAGGAATTCACCTCCGACTGAAGTTGAATGATTAGATATAAAATAATAAATAATAATAAATAATAAAAAAAACTAAAAAAACTAAATTAACAGGATTAGCACACGCAATAACTTAATCAAAGTCTTCCCAGACTCGAACGTGTGCATCTTGAACTTAGTTCTGATTTACTAGGTTGTTTCTGCTAGATTGTCAGTCGAAAATATGCTAGGAATATTTCGAGCTTAAAAGAGTTCTCAAAAGTTTCATGTTCAGTCTCCATGTTTTAAGCTTGTATTCCTGTGATTTTTCTCTAAGTTTCCCGTTGATGGCGTAGAACGATTAGGGTAAGAAATGATTATGCAACTGAAACTTGGCTGGTTTGAACTGCTGTAGTTAGTTTTGCATTTGATAAATTGCTGAGTCTTACAGCACTGATTTGTTTGTCTT

GGTTCTCGTCGTGTGCACTGCCTCGCCTCGGGGGTGAGAGAGCCTGCTGATCTTCGCCGATTCCTTCCTTGGCAATGGCATCTTCATTCCGAGCAGCCTCGCACTGCATCCCCGTCTCTGCTCCCGCTTCTGCGTTTCCAACGAACCCCTTCTTGTTGCGTTCGGCGCCCATTTGGTCTGGTTTCGGTGGCCTTAGGGTTGGCGTTGAGAATGGTGGGAGTGAGGCGGTGCATCGCCCTCCACATGCTGGATGTGGATTAGGCGTGAGGGCTGGAGCTGGTCGAGTCGATAGAGGAGGAGGCCGTGAAGTTGTGTATGGTTTGTTAGGTCGTCGTGCGGGTGAGAGCAGGAGGGGAAAAGCTGGTGCAGCGTTGCTGCGGGATTTCGGTTCGTCGCGGGGGCGTGTCTTGACTGCTGCCATGACGGATAATATGAAGAATTTGAACCTGGATGACGACAAGTCTGTCAATGGTGACGTCGCCGAAAAGGTGATTGTGTCTTTTGACTGGTTGCTAGTGGTATTGGTGTTGAATCTTCGTGATTCTTCTTTTTGTTCGACTAGCGAATAGTTCGAATGTGAGTTTCTTCTTCTTCCTCCTCTTCTTCTTCTTGTGCTTCTTCTCGGGCTTGAAGGTATCGCGAGTATTAGCCTTCGCATTGATTTGAATTATGTGAACGAGAGCTATGAGATTGTGTAGTAAGGAGTAAATGGCAAGGATGCTGTGTGCGATGCGGCTGAATGAAATTGTCAGCACACAGAAAAAACACGTGGAAGTATTTGAATAAGACAACGTAATAGAAGTTGCTCCACGTTAAATTGACAGGTTAATTCCGTTGGTTTTGCGATAGTATGCTGTGTTATCGTTTCAGACTAAAACATGACGTGTTGTTGGTTTGAACTGCTGTAGTTAGTTTTGCATTTGATAAATTGCTGAGTCTTACAGCACTGATTTGTTTGTCTTGTTACATTCAAACTCCGTCTCTCCTATGGCATGAAGCTGGTTAATCGATTGTATTCCTAATGTTGAGTGTAACTAGGGTTTGACATTGACAAGCTTAGTCTCACATCATTAAAGAATCGGCGTGAATAGCACTTAAGAACATCATCAAAATTAGGAATTCACCTCCGACTGAAGTTGAATGATTAGATATAAAATAATAAATAATAATAAATAATAAAAAAAACTAAAAAAACTAAATTAACAGGATTAGCACACGCAATAACTTAATCAAAGTCTTCCCAGACTCGAACGTGTGCATCTTGAACTTAGTTCTGATTTACTAGGTTGTTTCTGCTAGATTGTCAGTCGAAAATATGCTAGGAATATTTCGAGCTTAAAAGAGTTCTCAAAAGTTTCATGTTCAGTCTCCATGTTTTAAGCTTGTATTCCTGTGATTTTTCTCTAAGTTTCCCGTTGATGGCGTAGAACGATTAGGGTAAGAAATGATTATGCAACTGAAACTTGGCTGGTTTGAACTGCTGTAGTTAGTTTTGCATTTGATAAATTGCTGAGTCTTACAGCACTGATTTGTTTGTCTTGTTACATTCAAACTCCGTCTCTCCTATGGCATGAAGCTGGTTAATCGATTGTATTCCTAATGTTGAGTGTAACTAGGGTTTGACATTGACAAGCTTAGTCTCACATCATTAAAGAATCGGCGTGAATAGCACTTAAGAACATCATCAAAATTAGGAATTCACCTCCGACTGAAGTTGAATGATTAGATATAAAATAATAAATAATAATAAATAATAAAAAAAACTAAAAAAACTAAATTAACAGGATTAGCACACGCAATAACTTAATCAAAGTCTTCCCAGACTCGAACGTGTGCATCTTGAACTTAGTTCTGATTTACTAGGTTGTTTCTGCTAGATTGTCAGTCGAAAATATGCTAGGAATATTTCGAGCTTAAAAGAGTTCTCAAAAGTTTCATGTTCAGTCTCCATGTTTTAAGCTTGTATTCCTGTGATTTTTCTCTAAGTTTCCCGTTGATGGCGTAGAACGATTAGGGTAAGAAATGATTATGCAACTGAAACTTGGCTGGTTTGAACTGCTGTAGTTAGTTTTGCATTTGATAAATTGCTGAGTCTTACAGCACTGATTTGTTTGTCTT

Слайд 3

Кэри Маллис американский биохимик, лауреат Нобелевской премии по химии в 1993

Кэри Маллис

американский биохимик, лауреат Нобелевской премии по химии в 1993 году

Родился

28 декабря 1944 года в г. Ленуар
Родители – фермер Сэсил Бэнкс Маллис и Бернис Альберта.
В детстве Маллис мастерил и запускал самодельные ракеты, экспериментировал с химическими веществами.
Слайд 4

В молодости всерьез интересовался математикой и физикой. После посещения курса лекций

В молодости всерьез интересовался математикой и физикой.
После посещения курса лекций

по астрофизике он опубликовал в престижном научном журнале «Nature» статью «Космологические последствия обращения времени».

Кэри Маллис

Писал стихи и прозу.
Подрабатывал официантом в ресторане, а из мозгов (отловленных там же крыс) выделял нейропептиды для своих исследований.
Поразительное чувство юмора и умение увлечь аудиторию.

Слайд 5

В 1993 году получил Нобелевскую премию «за вклад в развитие методов

В 1993 году получил Нобелевскую премию
«за вклад в развитие методов

химии на основе ДНК – за изобретение метода полимеразной цепной реакции».

Кэри Маллис

Прекрасный пример умения идти к своей цели, не боясь нестандартных подходов в решении задач

Слайд 6

Репликация (удвоение) ДНК

Репликация (удвоение) ДНК

Слайд 7

Репликация (удвоение) ДНК

Репликация (удвоение) ДНК

Слайд 8

Полимеразная Цепная Реакция

Полимеразная Цепная Реакция

Слайд 9

Размножение участка ДНК Полимеразная Цепная Реакция 1 099 511 627 766

Размножение участка ДНК

Полимеразная Цепная Реакция

1 099 511 627 766

метод получения множества

копий определенных фрагментов ДНК
Слайд 10

Полимеразная Цепная Реакция

Полимеразная Цепная Реакция

Слайд 11

Размножение участка ДНК Полимеразная Цепная Реакция 1 000 000 000 000

Размножение участка ДНК

Полимеразная Цепная Реакция

1 000 000 000 000

Слайд 12

Очистка гена - электрофорез

Очистка гена - электрофорез

Слайд 13

Электрофорез – разделение молекул по размеру Детекция результатов ПЦР

Электрофорез – разделение молекул по размеру

Детекция результатов ПЦР

Слайд 14

Электрофорез – разделение молекул по размеру

Электрофорез – разделение молекул по размеру

Слайд 15

1500 1400 1300 1200 Детекция результатов ПЦР

1500
1400
1300
1200

Детекция результатов ПЦР

Слайд 16

Применение полимеразной цепной реакции (ПЦР)

Применение полимеразной цепной реакции (ПЦР)

Слайд 17

Состав ПЦР-смеси

Состав ПЦР-смеси

Слайд 18

Слайд 19

Основные компоненты ПЦР и факторы, которые оказывают влияние на результативность процесса

Основные компоненты ПЦР и факторы, которые оказывают влияние на результативность процесса

Слайд 20

Основные компоненты ПЦР и факторы, которые оказывают влияние на результативность процесса

Основные компоненты ПЦР и факторы, которые оказывают влияние на результативность процесса

Слайд 21

температуры плавления двух праймеров не должны различаться более чем на 5

температуры плавления двух праймеров не должны различаться более чем на 5

°С;
ГЦ-состав их должен уложиться в интервал 40–60%;
в структуре олигонуклеотидов не должно быть шпилек (участков, комплементарных друг другу);
праймеры не должны образовывать дуплексы (спариваться) друг с другом.
Еще лучше, если на 3ˊ-конце праймера будет гуанин или цитозин: они образуют с комплементарными основаниями три водородные связи (между А и Т образуются две), что делает комплекс праймер—матрица более стабильным.

Праймеры

Tm(°C) = 2 х (A+T) + 4 х (G+C)

Слайд 22

Слайд 23

Слайд 24

Сравнение специфичности и эффективности амплификации геномной ДНК человека с помощью Taq

Сравнение специфичности и эффективности амплификации геномной ДНК человека с помощью Taq

ДНК-полимеразы и HS Taq ДНК-полимеразы

А - фрагмент гена KIR длиной 1600 п.о. Б - фрагмент LINE-последовательности длиной 240 п.о. 30 циклов ПЦР, 5 нг ДНК матрицы на старт. Дорожка М – маркер 1 kb DNA Ladder

В смесь добавляют полимеразу в комплексе с антителами, блокирующими ее активность.
На первой стадии ПЦР (при 95 °С) антитела денатурируют, полимераза освобождается и только тогда начинает работу

Слайд 25

Программа для проведения ПЦР

Программа для проведения ПЦР

Слайд 26

Типы ПЦР

Типы ПЦР

Слайд 27

ПЦР в реальном времени - это семейство методик количественного PCR со

ПЦР в реальном времени - это семейство методик количественного PCR со

следующими чертами:
Определение выхода продукта реакции после каждого цикла амплификации.
Построение по этим данным кинетической кривой PCR.
Определение относительной концентрации субстрата на основании анализа этой кривой.

Для детекции PCR-продукта используются флуоресцентные красители, обеспечивающие флуоресценцию, прямо пропорциональную количеству ПЦР-продукта - репортерную флуоресценцию.

Кинетические кривые real-time PCR

Слайд 28

Слайд 29

Выщепление 5' концевой метки (TaqMan Assay)

 Выщепление 5' концевой метки (TaqMan Assay)

Слайд 30

Использование интеркалирующих агентов

Использование интеркалирующих агентов

Слайд 31

Слайд 32

Выщепление 5' концевой метки (TaqMan Assay)

 Выщепление 5' концевой метки (TaqMan Assay)

Слайд 33

Мультиплексная ПЦР Результаты мультиплексной ПЦР ДНК пациента с миодистрофией Дюшенна. К

Мультиплексная ПЦР

Результаты мультиплексной ПЦР ДНК пациента с миодистрофией Дюшенна.
К дистрофии

приводят различные мутации экзонов гена белка дистрофина.
На дорожке 7 нет полосы, соответствующей экзону 48 (длиной 506 п.н.) этого гена.
Слайд 34

Мультиплекс на 9 растительных вирусов температуры отжига праймеров не должны сильно

Мультиплекс на 9 растительных вирусов

температуры отжига праймеров не должны сильно разниться (то есть

длина каждого праймера должна быть 18–28 нуклеотидов, а ГЦ-состав — 45–60%);
каждый набор праймеров должен давать фрагмент, отличный от других по размеру, чтобы после электрофореза в геле полосы не совпадали.
Слайд 35

Мультиплекс на 9 растительных вирусов

Мультиплекс на 9 растительных вирусов

Слайд 36

two-steps multiplex RT-PCR one-step mRT-PCR Мультиплекс на 9 растительных вирусов

two-steps multiplex RT-PCR

one-step mRT-PCR

Мультиплекс на 9 растительных вирусов

Слайд 37

Мультиплексная ПЦР в реальном времени

Мультиплексная ПЦР в реальном времени

Слайд 38

Набор олигонуклеотидных праймеров и флуоресцентномеченых зондов для видоспецифичной экспресс-идентификации ортопоксвирусов на

Набор олигонуклеотидных праймеров и флуоресцентномеченых зондов для видоспецифичной экспресс-идентификации ортопоксвирусов на

основе мультиплексной ПЦР в реальном времени

Зонд Hex

Зонд Fam

Слайд 39

Слайд 40

Схема цифровой ПЦР с использованием системы QX200™ от Bio-Rad Цифровая ПЦР

Схема цифровой ПЦР с использованием системы QX200™ от Bio-Rad

Цифровая ПЦР

Слайд 41

возможность осуществлять точный абсолютный количественный подсчет целевого фрагмента ДНК в образце;

возможность осуществлять точный абсолютный количественный подсчет целевого фрагмента ДНК в образце;
чувствительность

системы, которая позволяет детектировать единичные молекулы ДНК-мишени даже при низкой её концентрации в образце;
стабильность системы и её устойчивость к ингибиторам ПЦР

Цифровая ПЦР

Слайд 42

«Гнездовая» ПЦР Уменьшение вероятности амплификации неспецифических фрагментов В одной пробирке В

«Гнездовая» ПЦР

Уменьшение вероятности амплификации неспецифических фрагментов

В одной пробирке

В два раунда

Гнездовая ПЦР

используется для детекции ДНК в следовых количествах (1-100 копий на пробу). 
Слайд 43

«Гнездовая» ПЦР

«Гнездовая» ПЦР

Слайд 44

ПЦР + капиллярный электрофорез

ПЦР + капиллярный электрофорез

Слайд 45

Обратная транскрипция-ПЦР Схема реакции обратной транскрипции

Обратная транскрипция-ПЦР

Схема реакции обратной транскрипции

Слайд 46

Опосредованная образованием петель изотермическая амплификация LAMP (loop-mediated isothermal amplification) Bst-полимераза из

Опосредованная образованием петель изотермическая амплификация

LAMP (loop-mediated isothermal amplification)

Bst-полимераза

из Bacillus stearothermophilus, совмещающая полимеразную и хеликазную активности

исключается фаза денатурации, реакция проводится при 60–65 °С

используется четыре или шесть праймеров, что увеличивает специфичность реакции

повышается вероятность артефактов и эффекта множественности полос в электрофорезном геле

НО

Слайд 47

LAMP: регистрация результата Естественный свет УФ свет даже 5 молекул ДНК

LAMP: регистрация результата

Естественный свет

УФ свет

даже 5 молекул ДНК в 25 мкл детектируются этим

методом
Слайд 48

Сравнение эффективности LAMP с добавлением петлевых праймеров (пустые кружки) с классической LAMP (зачернённые кружки)

Сравнение эффективности LAMP с добавлением петлевых праймеров (пустые кружки) с классической

LAMP (зачернённые кружки)