Interested Article - Виртуальная ПЦР

Виртуальная полимеразная цепная реакция (ПЦР in silico , цифровая ПЦР, электронная ПЦР, е-ПЦР) — математический метод компьютерного анализа теоретической полимеразной цепной реакции , использующий данные о нуклеотидных последовательностях праймеров (или ДНК-зондов ) для предсказания потенциальной амплификации фрагментов исследуемого генома , хромосомы , или любого другого участка ДНК .

Этот инструмент используют для оптимизации подбора праймеров или ДНК-зондов к ДНК-мишени. Праймеры анализируются на наличие участков связывания и определяется степень их комплементарности к ДНК-мишени. Некомплементарные основания в участке связывания праймера с ДНК-мишенью снижают стабильность праймера, так как снижают температуру плавления, а также некомплементарные основания в 3'-конце праймера ингибируют инициацию синтеза ДНК в ПЦР с помощью ДНК-полимеразы Taq , которая не обладает корректирующей 3',5'-экзонуклеазной активностью. Если же некомплементарные основания находятся только на 5'-конце праймера и праймер стабилен при конкретной температуре отжига, то в этом случае Taq -полимераза будет использовать данный праймер как затравку для начала синтеза ДНК, комплементарной ДНК-мишени.

Потенциально праймер с любой последовательностью нуклеотидных остатков найдёт комплементарные участки связывания на любой геномной ДНК про- или эукариот . Однако, полимеразная цепная реакция не будет проходить эффективно и синтез ПЦР-продукта будет проходить либо линейно (а не экспоненциально), либо не будет проходить вообще. Это связано, во-первых, с тем, что описано выше, для некомплементарных оснований на 3'-конце и стабильностью праймера; и во-вторых, для ПЦР необходимы два близко расположенных праймера, комплементарных обеим цепям и ориентированных 3'-концами друг к другу.

Результат ПЦР *in silico* с помощью программы jPCR . Показаны места отжига праймеров и потенциальный ПЦР-продукт

Существует большое разнообразие программ для виртуальной ПЦР, различающихся по набору функций, простоте использования, эффективности и стоимости .

Вероятно, наиболее широко используемыми являются инструмент «Electronic PCR» (электронная ПЦР) , представленный в свободном доступе на сайте Национального центра биотехнологической информации (NCBI), а также бесплатная программа компании PrimerDigital .

С другой стороны, платная программа FastPCR позволяет одновременно тестировать один праймер или набор праймеров (проб), предназначенных для амплификации множественных мишеней. Потенциальные ПЦР-продукты или сайты связывания праймеров могут быть предсказаны как для линейных, так и для кольцевых матриц, для стандартной, обратной или мультиплексной ПЦР. Программа вычислит температуру плавления для праймеров в участке связывания с ДНК-мишенью с некомплементарными основаниями и определит все потенциальные ПЦР-продукты. Можно также анализировать степень комплементарности и взаимодействие праймеров друг с другом.

Примечания

↑ Kalendar R., Lee D., Schulman A. H. Java web tools for PCR, in silico PCR, and oligonucleotide assembly and analysis (англ.) // Genomics : journal. — Academic Press , 2011. — Vol. 98 , no. 2 . — P. 137—144 . — doi : . — .
↑ Yu B., Zhang C. In silico PCR analysis (неопр.) // (англ.) ( . — 2011. — Т. 790 . — С. 91—107 . — doi : . — .
Schuler G. D. Sequence mapping by electronic PCR (англ.) // (англ.) ( : journal. — 1997. — Vol. 7 . — P. 541—550 . — doi : . — .
Rotmistrovsky K., Jang W., Schuler G. D. A web server for performing electronic PCR (англ.) // (англ.) ( : journal. — 2004. — Vol. ;32(Web Server issue) . — P. W108—12 . — doi : . — .
Bikandi J., San Millan R., Rementeria A., Garaizar J. In silico analysis of complete bacterial genomes: PCR, AFLP-PCR and endonuclease restriction (англ.) // Bioinformatics : journal. — 2004. — Vol. 20 . — P. 798—790 . — doi : . — .
Kalendar R. , Lee D. , Schulman A. H. (англ.) // Methods in molecular biology (Clifton, N.J.). — 2014. — Vol. 1116. — P. 271—302. — doi : . — .
↑ . NCBI - National Center for Biotechnology Information. Дата обращения: 30 марта 2012. 18 октября 2017 года.
. UCSC Genome Bioinformatics Group. Дата обращения: 30 марта 2012. 16 сентября 2012 года.
. PrimerDigital. Дата обращения: 30 марта 2012. 16 сентября 2012 года.
. PrimerDigital Ltd. Дата обращения: 30 марта 2012. 16 сентября 2012 года.