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PKR2016--KAPA 第二代基因工程酶用戶指南

更新時間:2025-06-11      點擊次數(shù):43
PKR2016--KAPA 第二代基因工程酶用戶指南
產(chǎn)品概述
PKR2016--KAPA 第二代基因工程酶是羅氏旗下 KAPA Biosystems 推出的高性能分子生物學(xué)工具酶系列,專為各類核酸擴增與修飾反應(yīng)設(shè)計 。該系列酶基于先進的蛋白質(zhì)工程技術(shù)開發(fā),涵蓋了 DNA 聚合酶、逆轉(zhuǎn)錄酶等多種類型,可廣泛應(yīng)用于 PCR、qPCR、二代測序(NGS)文庫構(gòu)建、cDNA 合成等科研領(lǐng)域,以的性能為科研人員提供精準(zhǔn)、高效的實驗解決方案。
技術(shù)原理
DNA 聚合酶工作原理
KAPA 第二代 DNA 聚合酶通過定向進化和蛋白質(zhì)工程技術(shù)改造,具備的結(jié)構(gòu)與功能 。其核心活性區(qū)域經(jīng)過優(yōu)化,能夠特異性識別 DNA 模板鏈,并以 dNTPs 為原料,在引物的引導(dǎo)下,按照堿基互補配對原則,沿 5'→3' 方向合成新的 DNA 鏈 。
該酶具有 3'→5' 外切酶活性,這種校對功能可實時監(jiān)測新合成 DNA 鏈的堿基配對情況 。當(dāng)遇到錯配堿基時,3'→5' 外切酶活性會將錯配堿基切除,然后 DNA 聚合酶繼續(xù)延伸,有效降低了 PCR 過程中的錯誤摻入率,顯著提升擴增產(chǎn)物的準(zhǔn)確性。例如在長片段 PCR 擴增中,普通 DNA 聚合酶可能因錯誤累積導(dǎo)致產(chǎn)物失真,而 KAPA 第二代 DNA 聚合酶憑借校對功能,能確保長片段 DNA 的準(zhǔn)確擴增。
逆轉(zhuǎn)錄酶工作原理
KAPA 第二代逆轉(zhuǎn)錄酶同樣經(jīng)過精心改造,可高效地以 RNA 為模板合成 cDNA 。它對各種復(fù)雜 RNA 結(jié)構(gòu)具有良好的耐受性,能夠克服 RNA 二級結(jié)構(gòu)的阻礙,實現(xiàn)從 5' 端到 3' 端的完整逆轉(zhuǎn)錄 。
該酶具備較強的熱穩(wěn)定性,在較高溫度下仍能保持活性,相比傳統(tǒng)逆轉(zhuǎn)錄酶,可采用更高的反應(yīng)溫度,減少 RNA 二級結(jié)構(gòu)對逆轉(zhuǎn)錄的干擾,提高 cDNA 合成的效率和完整性 。同時,通過優(yōu)化酶與底物的結(jié)合能力,增強了對低豐度 RNA 的捕獲和逆轉(zhuǎn)錄能力,適用于微量 RNA 樣本的 cDNA 合成。
產(chǎn)品特點
  1. 高保真性:KAPA 第二代基因工程酶的 DNA 聚合酶憑借 3'→5' 外切酶校對活性,其保真性比普通 Taq 酶高出數(shù)倍 。在基因克隆、SNP 分析等對序列準(zhǔn)確性要求的實驗中,能有效減少突變產(chǎn)生,確保實驗結(jié)果的可靠性。

  1. 高效擴增:酶的反應(yīng)速度快,可在較短時間內(nèi)完成擴增反應(yīng) 。例如在 qPCR 實驗中,能快速達到指數(shù)擴增階段,縮短實驗周期。同時,對復(fù)雜模板(如富含 GC 區(qū)域、高 AT 區(qū)域、含有重復(fù)序列的模板)具有良好的擴增能力,在面對具有特殊結(jié)構(gòu)的 DNA 模板時,仍能高效完成擴增。

  1. 廣泛的應(yīng)用兼容性:適用于多種實驗應(yīng)用場景,無論是常規(guī) PCR、熒光定量 PCR,還是二代測序文庫構(gòu)建、數(shù)字 PCR 等前沿技術(shù),都能提供穩(wěn)定可靠的支持 。并且兼容不同品牌和類型的 PCR 儀,方便科研人員根據(jù)實驗室現(xiàn)有設(shè)備進行實驗。

  1. 低抑制劑敏感性:對常見的 PCR 抑制劑(如血液中的血紅蛋白、土壤中的腐殖酸、植物樣本中的多糖多酚等)具有較強的耐受性 。在直接以臨床樣本、環(huán)境樣本等復(fù)雜樣品為模板進行擴增時,無需繁瑣的樣本純化步驟,簡化實驗流程,同時保證擴增效率和準(zhǔn)確性。

  1. 穩(wěn)定的性能:采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝和質(zhì)量控制體系,確保不同批次的酶在活性、保真性和擴增效率等方面具有高度一致性 ??蒲腥藛T進行重復(fù)性實驗或長期研究時,無需擔(dān)心因酶的批次差異影響實驗結(jié)果,提高實驗的可重復(fù)性和可比性。

使用方法
實驗前準(zhǔn)備
  1. 酶的檢查與保存:收到 KAPA 第二代基因工程酶后,立即檢查包裝是否完好,確認標(biāo)簽信息完整,包括產(chǎn)品名稱、貨號、濃度、有效期等 。將酶短暫離心(低速,如 2000 - 3000 rpm,離心 1 - 2 分鐘),使附著在管蓋上的酶液集中于管底。未開封的酶應(yīng)儲存于 - 20℃冰箱,避免反復(fù)凍融;開封后的酶若短期使用(1 - 2 周),可保存于 4℃冰箱,長期不用仍需放回 - 20℃冰箱 。

  1. 試劑準(zhǔn)備

  • 緩沖液:根據(jù)實驗類型和酶的使用說明,準(zhǔn)備配套的反應(yīng)緩沖液 。如 PCR 反應(yīng)通常需要含有 Mg2?的緩沖液,Mg2?濃度會影響酶的活性和擴增效果,需嚴(yán)格按照推薦濃度配制。

  • dNTPs:準(zhǔn)備適量的脫氧核糖核苷三磷酸(dNTPs),確保其純度和濃度準(zhǔn)確 。dNTPs 濃度過高可能導(dǎo)致錯配率上升,過低則影響擴增效率,一般使用濃度為 200 - 250 μM。

  • 引物:設(shè)計并合成特異性引物,引物的質(zhì)量和濃度對實驗結(jié)果至關(guān)重要 。使用前需對引物進行濃度測定和稀釋,常規(guī) PCR 引物終濃度一般為 0.2 - 0.5 μM,qPCR 引物濃度可根據(jù)預(yù)實驗優(yōu)化調(diào)整。

  1. 樣本準(zhǔn)備

  • DNA 樣本:確保 DNA 樣本純度和濃度符合實驗要求 。可通過瓊脂糖凝膠電泳檢測 DNA 完整性,分光光度計測量 DNA 濃度和純度(A260/A280 比值應(yīng)在 1.8 - 2.0 之間)。若樣本存在雜質(zhì)(如蛋白質(zhì)、RNA 等),需進行進一步純化,如使用 DNA 純化試劑盒處理。

  • RNA 樣本:對于逆轉(zhuǎn)錄實驗,RNA 樣本的質(zhì)量直接影響 cDNA 合成效果 。提取的 RNA 需進行完整性檢測(如電泳觀察 28S 和 18S rRNA 條帶)和濃度測定,盡量避免 RNA 降解。同時,需去除樣本中的基因組 DNA 污染,可采用 DNase I 處理。

實驗操作步驟
  1. PCR 實驗

  • 反應(yīng)體系配制:在無菌 PCR 管中,按照以下順序依次加入各成分(以 50 μL 體系為例):

  • 10×KAPA PCR Buffer:5 μL

  • dNTPs Mix(2 mM):5 μL

  • 上游引物(10 μM):1 μL

  • 下游引物(10 μM):1 μL

  • DNA 模板:適量(根據(jù)模板濃度調(diào)整,一般為 1 - 100 ng)

  • KAPA DNA 聚合酶(如 KAPA HiFi HotStart ReadyMix 中已含酶):根據(jù)產(chǎn)品說明添加

  • 超純水:補足至 50 μL

  • 混合均勻:用移液器輕輕吹打或振蕩 PCR 管,使反應(yīng)體系充分混合,短暫離心(2000 - 3000 rpm,1 - 2 分鐘),使液體集中于管底 。

  • 反應(yīng)程序設(shè)置:將 PCR 管放入 PCR 儀,設(shè)置反應(yīng)程序。一般包括預(yù)變性(95℃,3 - 5 分鐘)、變性(95℃,15 - 30 秒)、退火(根據(jù)引物 Tm 值調(diào)整,一般為 55 - 65℃,15 - 30 秒)、延伸(72℃,根據(jù)片段長度調(diào)整,一般為 1 分鐘 /kb),進行 30 - 40 個循環(huán),最后 72℃延伸 5 - 10 分鐘 。

  • 運行反應(yīng):確認 PCR 儀參數(shù)設(shè)置無誤后,啟動反應(yīng)。反應(yīng)過程中可通過 PCR 儀實時監(jiān)測熒光信號(如進行 qPCR 時),反應(yīng)結(jié)束后,取出 PCR 產(chǎn)物進行后續(xù)分析,如瓊脂糖凝膠電泳檢測擴增產(chǎn)物大小和產(chǎn)量。

  1. 逆轉(zhuǎn)錄實驗

  • 反應(yīng)體系配制:在無菌 PCR 管中配制反應(yīng)體系(以 20 μL 體系為例):

  • 5×KAPA RT Buffer:4 μL

  • dNTPs Mix(10 mM):1 μL

  • Random Hexamers 或 Oligo (dT) 引物(10 μM):1 μL

  • RNA 模板:適量(根據(jù) RNA 濃度調(diào)整,一般為 1 - 1000 ng)

  • KAPA Reverse Transcriptase:1 μL

  • RNase - free Water:補足至 20 μL

  • 混合均勻:充分混勻反應(yīng)體系后,短暫離心 。

  • 反應(yīng)程序設(shè)置:將 PCR 管放入 PCR 儀,設(shè)置逆轉(zhuǎn)錄反應(yīng)程序。一般為 25℃孵育 5 分鐘(引物退火)、42℃孵育 30 - 60 分鐘(逆轉(zhuǎn)錄反應(yīng))、85℃孵育 5 分鐘(滅活逆轉(zhuǎn)錄酶) 。

  • 后續(xù)處理:逆轉(zhuǎn)錄完成后,得到的 cDNA 可直接用于后續(xù)的 PCR、qPCR 等實驗,或儲存于 - 20℃冰箱備用 。

實驗后處理
  1. 產(chǎn)物分析:根據(jù)實驗?zāi)康?,?PCR 或逆轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物進行分析 。如通過瓊脂糖凝膠電泳觀察產(chǎn)物條帶大小和亮度,判斷擴增或逆轉(zhuǎn)錄是否成功;進行測序分析,驗證產(chǎn)物序列的準(zhǔn)確性;使用 qPCR 對產(chǎn)物進行定量分析等。

  1. 廢棄物處理:實驗過程中產(chǎn)生的含有酶、試劑、樣本的廢棄物,應(yīng)按照實驗室生物安全和化學(xué)廢棄物處理規(guī)定進行分類處理 。對于含有 DNA 或 RNA 的樣本,需進行高壓滅菌或化學(xué)消毒處理后再丟棄,防止生物污染。

  1. 酶的保存:實驗結(jié)束后,剩余的酶按照規(guī)定的儲存條件保存 。若酶液出現(xiàn)渾濁、沉淀等異?,F(xiàn)象,可能已變質(zhì),應(yīng)停止使用并更換新酶。

注意事項
  1. 酶的使用

  • 從冰箱取出酶后,應(yīng)立即置于冰上操作,避免在室溫下長時間放置導(dǎo)致酶活性下降 。使用時,采用 “冰上配制反應(yīng)體系" 的方式,最后加入酶并迅速混勻,減少酶暴露在常溫下的時間。

  • 嚴(yán)格按照產(chǎn)品說明書推薦的用量使用酶,過量使用酶可能會增加非特異性擴增的風(fēng)險,而用量不足則可能導(dǎo)致擴增效率低下 。

  • 不同類型的 KAPA 基因工程酶有各自的適用范圍和最佳反應(yīng)條件,在進行實驗前,務(wù)必仔細閱讀說明書,了解酶的特性和使用要求 。

  1. 反應(yīng)體系優(yōu)化

  • 引物設(shè)計是實驗成功的關(guān)鍵因素之一,需遵循引物設(shè)計原則,確保引物的特異性和有效性 。在進行新的實驗時,建議設(shè)計多對引物進行預(yù)實驗,篩選出最佳引物對。

  • 反應(yīng)體系中的 Mg2?濃度、dNTPs 濃度、引物濃度等參數(shù)可能需要根據(jù)具體模板和實驗?zāi)康倪M行優(yōu)化 。可通過梯度實驗,探索各參數(shù)的最佳組合,以獲得理想的實驗結(jié)果。

  • 對于復(fù)雜模板或擴增難度較大的片段,可嘗試添加輔助試劑(如甜菜堿、DMSO 等),改善擴增效果,但需注意輔助試劑的濃度可能會對酶活性產(chǎn)生影響,需謹(jǐn)慎優(yōu)化 。

  1. 實驗操作規(guī)范

  • 在整個實驗過程中,嚴(yán)格遵守?zé)o菌操作規(guī)范,使用無菌的 PCR 管、移液器吸頭、試劑等,避免外源核酸污染,防止假陽性結(jié)果的出現(xiàn) 。

  • 操作過程中,盡量減少反應(yīng)體系暴露在空氣中的時間,避免水分蒸發(fā)和試劑揮發(fā),影響反應(yīng)體系的準(zhǔn)確性 。

  • 對于需要多次使用的試劑(如 dNTPs Mix、引物等),應(yīng)進行分裝保存,避免反復(fù)凍融,防止試劑降解影響實驗結(jié)果 。

  1. 安全防護:實驗過程中使用的酶、試劑等可能具有一定的毒性或刺激性,操作時需佩戴手套、口罩等防護裝備 。如不慎接觸到皮膚或眼睛,應(yīng)立即用大量清水沖洗,并根據(jù)情況就醫(yī)。同時,注意實驗室通風(fēng)良好,防止有害氣體積聚。

常見問題及解決方法
  1. 無擴增產(chǎn)物

  • 原因:可能是引物設(shè)計不合理、模板質(zhì)量不佳、酶活性喪失、反應(yīng)體系成分缺失或濃度不當(dāng)、反應(yīng)程序設(shè)置錯誤等 。

  • 解決方法:重新設(shè)計引物,通過 BLAST 等工具驗證引物特異性;對模板進行純化或重新提取,確保模板質(zhì)量;檢查酶的儲存條件和有效期,確認酶活性正常;仔細核對反應(yīng)體系成分,確保各成分添加準(zhǔn)確且濃度合適;檢查 PCR 儀反應(yīng)程序設(shè)置,如預(yù)變性、退火、延伸溫度和時間是否正確,必要時進行優(yōu)化調(diào)整 。

  1. 非特異性擴增

  • 原因:引物濃度過高、退火溫度過低、Mg2?濃度過高、酶用量過多、模板雜質(zhì)過多等 。

  • 解決方法:降低引物濃度,重新進行實驗;提高退火溫度,通過梯度 PCR 確定最佳退火溫度;適當(dāng)降低 Mg2?濃度;減少酶的用量;對模板進行進一步純化,去除雜質(zhì)干擾 。

  1. 擴增效率低

  • 原因:模板濃度過低、引物效率低、dNTPs 濃度不足、酶活性下降、反應(yīng)時間不足等 。

  • 解決方法:增加模板上樣量;優(yōu)化引物設(shè)計或更換引物;檢查 dNTPs 濃度,確保其充足;確認酶的儲存和使用條件,必要時更換新酶;適當(dāng)延長延伸時間或增加循環(huán)次數(shù) 。

  1. 逆轉(zhuǎn)錄效率低

  • 原因:RNA 模板質(zhì)量差、逆轉(zhuǎn)錄引物選擇不當(dāng)、逆轉(zhuǎn)錄酶活性不足、反應(yīng)溫度不合適等 。

  • 解決方法:重新提取高質(zhì)量的 RNA 模板,避免 RNA 降解;根據(jù) RNA 樣本類型選擇合適的引物(如 Random Hexamers 適用于各種 RNA,Oligo (dT) 適用于真核 mRNA);檢查逆轉(zhuǎn)錄酶的儲存條件和有效期,確保酶活性正常;優(yōu)化逆轉(zhuǎn)錄反應(yīng)溫度,可嘗試提高或降低反應(yīng)溫度進行預(yù)實驗 。



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