ПЦР in silico
Вычислительные инструменты

In silico PCR [1] относится к вычислительным инструментам, используемым для расчета теоретических результатов полимеразной цепной реакции (ПЦР) с использованием заданного набора праймеров ( зондов ) для амплификации последовательностей ДНК из секвенированного генома или транскриптома . [2] [3] [4] [5]

Эти инструменты используются для оптимизации дизайна праймеров для целевых последовательностей ДНК или кДНК . Оптимизация праймеров преследует две цели: эффективность и селективность. Эффективность включает в себя учет таких факторов, как содержание GC, эффективность связывания, комплементарность, вторичная структура , а также отжиг и точка плавления (Tm) . Селективность праймеров требует, чтобы пары праймеров не связывались случайно со случайными сайтами, отличными от целевой цели, и пары праймеров не должны связываться с консервативными областями семейства генов. Если селективность плохая, набор праймеров будет амплифицировать несколько продуктов помимо целевой цели. [6]

Пример результата ПЦР in silico с использованием программного обеспечения FastPCR [7] [8] .

Разработка соответствующих коротких или длинных пар праймеров является лишь одной из целей прогнозирования продукта ПЦР. Другая информация, предоставляемая инструментами ПЦР in silico , может включать определение местоположения праймера, ориентации, длины каждого ампликона , моделирование электрофоретической подвижности, идентификацию открытых рамок считывания и ссылки на другие веб-ресурсы. [7] [8] [9]

Доступно множество программных пакетов, предлагающих различные балансы набора функций, простоты использования, эффективности и стоимости. [10] [11] [12] [13] [14] Primer-BLAST широко используется и доступен бесплатно на веб-сайте Национального центра биотехнологической информации (NCBI). С другой стороны, FastPCR, [10] коммерческое приложение, позволяет одновременно тестировать один праймер или набор праймеров, разработанных для мультиплексных целевых последовательностей. Оно выполняет быстрое выравнивание без пропусков для проверки комплементарности праймеров целевым последовательностям. Вероятные продукты ПЦР можно найти для линейных и кольцевых шаблонов с использованием стандартной или обратной ПЦР , а также для мультиплексной ПЦР . Dicey [15] — это бесплатное программное обеспечение , которое выводит продукты ПЦР in-silico из наборов праймеров, предоставленных в файле FASTA . Он быстрый (благодаря использованию FM-индекса генома ) и может учитывать температуру плавления праймера и допустимые расстояния редактирования между праймерами и локациями попаданий в геном. VPCR [3] запускает динамическую симуляцию мультиплексной ПЦР, позволяя оценить количественные эффекты конкуренции между несколькими ампликонами в одной реакции. UCSC Genome Browser предлагает isPCR, который обеспечивает графический, а также текстовый вывод для просмотра продуктов ПЦР на более чем 100 секвенированных геномах.

Праймер может связываться со многими предсказанными последовательностями, но только последовательности без или с небольшим количеством несовпадений (1 или 2, в зависимости от местоположения и нуклеотида) на 3'-конце праймера могут быть использованы для полимеразного удлинения. Последние 10-12 оснований на 3'-конце праймера чувствительны к инициированию полимеразного удлинения и общей стабильности праймера на сайте связывания матрицы. Эффект одного несовпадения на этих последних 10 основаниях на 3'-конце праймера зависит от его положения и локальной структуры, что снижает связывание праймера, селективность и эффективность ПЦР. [7] [9]

Ссылки

  1. ^ Синонимы: цифровая ПЦР, виртуальная ПЦР, электронная ПЦР, е-ПЦР
  2. ^ Шулер, ГД (1997). «Картирование последовательностей с помощью электронной ПЦР». Genome Research . 7 (5): 541– 550. doi :10.1101/gr.7.5.541. PMC  310656. PMID  9149949.
  3. ^ ab Lexa, M.; Horak, J.; Brzobohaty, B. (2001). «Виртуальная ПЦР». Биоинформатика . 17 (2): 192– 193. doi :10.1093/bioinformatics/17.2.192. PMID  11238077.
  4. ^ Ротмистровский, К.; Джанг, В.; Шулер, Г.Д. (2004). «Веб-сервер для проведения электронной ПЦР». Nucleic Acids Research . 32 (выпуск веб-сервера): W108 – W112 . doi :10.1093/nar/gkh450. PMC 441588. PMID 15215361  .  
  5. ^ Bikandi, J.; Millan, RS; Rementeria, A.; Garaizar, J. (2004). «Анализ in silico полных бактериальных геномов: ПЦР, AFLP-ПЦР и эндонуклеазная рестрикция». Биоинформатика . 20 (5): 798–799 . doi : 10.1093/bioinformatics/btg491 . PMID  14752001.
  6. ^ Boutros, PC; Okey, AB (2004). «PUNS: Транскриптомная и геномная in silico ПЦР ​​для улучшенного дизайна праймеров». Биоинформатика . 20 (15): 2399–2400 . doi : 10.1093/bioinformatics/bth257 . PMID  15073008.
  7. ^ abc Календар, Р.; Ли, Д.; Шульман, А.Х. (2011). «Java web tools for PCR, in silico PCR, and oligonucleotide assembly and analysis». Genomics . 98 (2): 137– 144. doi :10.1016/j.ygeno.2011.04.009. PMID  21569836.
  8. ^ ab Kalendar, R; Lee, D; Schulman, AH (2014). "Программное обеспечение FastPCR для ПЦР, in silico PCR и сборки и анализа олигонуклеотидов". Методы клонирования и сборки ДНК . Методы в молекулярной биологии. Т. 1116. С.  271–302 . CiteSeerX 10.1.1.700.4632 . doi :10.1007/978-1-62703-764-8_18. ISBN  978-1-62703-763-1. PMID  24395370.
  9. ^ ab Yu, B.; Zhang, C. (2011). "In Silico PCR Analysis". Инструменты In Silico для обнаружения генов . Методы в молекулярной биологии. Том 760. С.  91– 107. doi :10.1007/978-1-61779-176-5_6. ISBN 978-1-61779-175-8. PMID  21779992.
  10. ^ ab "FastPCR". PrimerDigital Ltd.
  11. ^ "Oligomer Web Tools". Oligomer Oy, Финляндия. Архивировано из оригинала 2014-03-27 . Получено 2014-03-27 .
  12. ^ "Электронная ПЦР". NCBI - Национальный центр биотехнологической информации.
  13. ^ "UCSC Genome Bioinformatics". Группа UCSC Genome Bioinformatics.
  14. ^ Gulvik, CA; Effler, TC; Wilhelm, SW; Buchan, A. (2012). "De-MetaST-BLAST: Инструмент для проверки наборов вырожденных праймеров и интеллектуального анализа данных общедоступных метагеномов". PLOS ONE . 7 (1): e50362. Bibcode : 2012PLoSO...750362G. doi : 10.1371/journal.pone.0050362 . PMC 3506598. PMID  23189198 . 
  15. ^ Рауш, Тобиас. "Dicey". Github . Получено 27 февраля 2024 г.
  • Веб-инструменты для ПЦР, количественной ПЦР, ПЦР in silico и олигонуклеотидов
  • Моделирование in silico экспериментов по молекулярной биологии
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=In_silico_PCR&oldid=1265086132"