做分子遗传实验时,常常需要设计引物。虽然设计引物看似简单,但对新手来说却无从入手。通常引物由正向和反向一对组成。下面介绍如何逐步设计这对引物。首先,你需要一款引物设计软件,我常用的是DNAMAN,它功能实用且易于操作,网上即可下载。有了工具后,设计便事半功倍。
1、 首先获取需要设计引物的目标基因,以下以一段GFP基因为例进行说明。可将目标基因序列保存为txt文件,或直接复制后,在DNAMAN中新建文档并粘贴进去。以下是用于引物设计的GFP基因序列。

2、 打开DNAMAN软件,依次选择菜单中的Primer→Load Primer→From Input。接着,从上一步得到的目的基因序列中,复制开头附近的20个左右碱基粘贴到输入框内(引物长度应为15-30bp,通常选择18-27bp较为合适)。例如,先测试前20个碱基是否适合作为引物,将ATTGATGTGATATCTCCACT粘贴进去,然后点击OK确认。这样即可完成引物的初步设置与验证。

3、 再次点击引物,选择熔解温度选项,打开设置对话框。在这里你能看到碱基序列、碱基数以及热力学参数,即Tm值(熔解温度)。通常,Tm值在55℃到70℃之间较为理想。PCR仪的退火温度一般比引物的Tm值低5℃左右。不过,在实际操作中,我们常将退火温度设为55℃,因此Tm值在60℃左右会更合适。

4、 上图显示,20个碱基的Tm值仅为49度,偏低,需增加碱基数。将前24个碱基粘贴进去,点击Show Tm查看引物Tm值,结果为60.3度,非常合适。至此,正向引物设计完成,保存这24个碱基序列以备用。

5、 设计反向引物时,先对目标基因序列进行反向互补处理,再参照正向引物的设计方法完成。反向互补操作可利用DNAMAN软件快速实现。
6、 启动DNAMAN后,选择左侧第一个Channel,接着点击菜单栏中的Sequence→Load Sequence→From Sequence File…,将保存有目标基因的txt文件导入软件。注意,打开txt文件时,要在打开窗口的文件类型中选择All Files,确保正确加载文件。这样可以顺利将目的基因序列导入DNAMAN进行后续操作。


7、 序列已导入首个通道,双击该通道即可查看序列的详细信息。

8、 保持Channel 1选中,依次点击Sequence和Display Sequence,打开相应对话框。

9、 在对话框中选择Reverse Complement Seq,取消其他选项,最后点击OK。

10、 这样就能获取目的基因的反向互补序列。

11、 针对这条反向互补序列,按照设计正向引物的方法进行操作即可。这里直接给出设计结果:选取前24个碱基,序列为TCAAAGATCTACCATGTACAGCTC,其Tm值为57.6,非常合适。至此,引物设计全部完成。接下来,可将前面设计的正向引物与这里的反向引物一并交给公司合成。

12、 拿到引物后,用PCR仪扩增目标基因的方法,相信实验室里总有人会操作,简单学一下就懂。若不清楚,可在下方提问,我会根据需求,再分享一篇关于使用PCR仪的经验。