Виртуальная ПЦР

Виртуальная полимеразная цепная реакция (in silico ПЦР, цифровая ПЦР, электронная ПЦР, е-ПЦР) — математический метод компьютерного анализа теоретической полимеразной цепной реакции, используя список последовательностей праймеров (или проб) для предсказания потенциальной амплификации ДНК исследуемого генома, хромосомы, кольцевой ДНК или любого другого участка ДНК ^[1][2][3][4].

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

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

Результат in silico ПЦР с помощью программы jPCR ^[5]. Показаны положение связывание праймеров и их потенциальный ПЦР продукт.

In silico (виртуальная) ПЦР помогает в подборе и анализе пар праймеров для прогнозирования продуктов ПЦР для линейной или кольцевой ДНК молекулы ^[5],^[4].

Некоторые пакеты программ предлагают набор различных функций, простота их использования, эффективность и стоимость. ^[6][7]

Наиболее широко используемый будет электронная ПЦР ^[6], в свободном доступе из Национальный центр биотехнологической информации (NCBI) на сайте, а также бесплатная программа компании PrimerDigital ^[8].

С другой стороны, FastPCR ^[9] полу-коммерческая программа, позволяет одновременное тестирование один праймер или набор праймеров (проб) на одной или на списке последовательностей ДНК мишеней или на хромосомах. Вероятные ПЦР продукты или потенциальные комплементарные сайты связывания для праймеров или проб могут быть найдены как для линейной так и для кольцевой ДНК для стандартной или обратной ПЦР, а также для мультиплексной ПЦР. Программа вычислит температуру плавления для праймеров в участке связывания с ДНК мишенью с не комплементарными основаниями и определит все потенциальные ПЦР продукты. Можно так же анализировать взаимодействие и степень комплементарности праймеров друг с другом.

Примечания

1. ↑ Schuler GD (1997). «Sequence mapping by electronic PCR». Genome Res 7: 541-550. DOI:10.1101/gr.7.5.541. PMID 9149949.
2. ↑ Rotmistrovsky K, Jang W, Schuler GD (2004). «A web server for performing electronic PCR». Nucleic Acids Res ;32(Web Server issue): W108-12. DOI:10.1093/nar/gkh450. PMID 15215361.
3. ↑ Bikandi J, San Millan R, Rementeria A, Garaizar J (2004). «In silico analysis of complete bacterial genomes: PCR, AFLP-PCR and endonuclease restriction». Bioinformatics 20: 798-790. DOI:10.1093/bioinformatics/btg491. PMID 14752001.
4. ↑ ^{1 2} Yu B, Zhang C (2011). «In silico PCR analysis». Methods Mol Biol 790: 91-107. DOI:10.1007/978-1-61779-176-5_6. PMID 21779992.
5. ↑ ^{1 2} Kalendar R, Lee D, Schulman AH (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.
6. ↑ ^{1 2} Electronic PCR. NCBI - National Center for Biotechnology Information. Проверено 30 марта 2012.
7. ↑ UCSC Genome Bioinformatics. UCSC Genome Bioinformatics Group. Архивировано из первоисточника 16 сентября 2012. Проверено 30 марта 2012.
8. ↑ jPCR. PrimerDigital. Архивировано из первоисточника 16 сентября 2012. Проверено 30 марта 2012.
9. ↑ FastPCR. PrimerDigital Ltd. Архивировано из первоисточника 16 сентября 2012. Проверено 30 марта 2012.

Онлайн программы для in silico ПЦР

• PrimerDigital | Инструменты онлайн для ПЦР, in silico ПЦР и анализ праймеров
• Electronic PCR
• In silico simulation of molecular biology experiments