三、RACE 的應用
RACE技術主要是應用于對全長cDNA序列的獲得,但對該技術進行一定的修改后,也可在其它方面顯示出極高的應用價值。
首先,RACE技術可用于cDNA文庫的構建及篩選。Belyavaasky等(1989)用10個骨髓瘤細胞分離的總RNA,通過TdT加同聚尾、(dT)16引物反轉錄,接著用(dC)13和錨定引物擴增的方法建立了一個106克隆的cDNA
文庫。同時,用該方法構建文庫的優點是它們都只需要很少量的實驗材料。建喜等(2001)利用RACE技術從已經構建的cDNA
文庫中成功克隆了家兔精子膜蛋白基因。
其次,應用RACE克隆已知片段的旁側內部序列(neighboring internal
sequence)。Fritz等(1991)以及Struck等(1994)分別用該法獲得了3’端和5’端的旁側序列。Zhang
(1996)應用LA-PCR方法獲得了特異基因的5’末端非編碼和編碼序列,省去了構建及篩選基因組文庫的麻煩。王東等(2003)利用RT-PCR和
RACE技術從玉米中獲得一個長度為2469bp
F2KP蛋白基因的cDNA克隆。此外,RACE技術還可用于克隆同源基因的同源片斷,為尋找同基因提供了一種方法。
除此之外,Whitcomb等設計的隨機引物/錨定PCR能對克隆質粒載體上的靶序列進行定點刪除,采用(N)10錨隨機引物和變性的質粒DNA進行雜交,然后通過T7聚合酶來延伸,這樣單鏈DNA就可被一隨機引物和一基因特異性引物擴增,一端可達到缺失刪除,缺失的片段可達2Kb。Balavoine應用連接介導PCR從一種扁蟲中克隆得到8個分別屬于Hox,msh,NK-1和NK-2的含同源盒的片段,說明RACE可用于克隆同源基因的同源片段,為尋找同源基因提供了一種手段。
RACE技術與生物信息學,例如EST庫相結合,具有快速,高效克隆新基因的特點,為快速釣取基因家族候選新成員提供新思路,如果一個基因是多基因家族的一個成員,用基因特異引物(GSP)可能同時擴增幾個高度同源的Cdna.李紅等利用一條cDNA作為探針,通過BLASTN從GenBank中整合出了7條更長的EST,通過設計引物,利用RACE擴增,得到了7條新基因.相比單純尋找新基因的全長,此種方法的結合充分利用了信息巨大的基因資源庫,得到了更多的信息,獲得新基因速度更快*效果更高,屬一種頗具規模化的方法,很有應用前景。
總之,隨著RACE技術的不斷改進和完善,優化PCR擴增的條件以提高擴增的效率和忠實性,RACE技術必將在基因克隆以及基因家族和基因表達變化等研究中發揮極大的作用。
四、RACE 的優點與局限性
RACE技術相對于其他方法克隆全長cDNA來說具有價廉、簡單和快速等特點。用RACE獲得cDNA克隆只需幾天的時間,而且對豐度很低的起始反應物質,照樣能迅速反饋是否有目的產物生成。因此,可根據不同的RNA制備來修訂反轉錄條件,以滿足全長cDNA的獲得。同時,通過
RACE技術獲得5’端調控序列和多聚腺苷化信號序列的信息,有助于選擇引物以用于轉錄模型非常復雜的基因中擴增cDNA的亞群。另外,RACE技術能產生大量獨立克隆,這些克隆可用來證實核苷酸序列,并使得被選擇性剪接或開始用于很少使用的啟動子的特殊轉錄物的分離成為可能。
RACE
技術從理論上來說是很簡單的,但是實際操作中會面臨許多技術上的難題。許多研究人員發現,利用RACE來獲得全長基因并非如想像中那般成功,甚至經常會發生錯誤的擴增和克隆結果,多數情況下,5’端的編碼區經常會由于反轉錄過程的不徹底而丟掉,特別是由于有大的轉錄物或者存在復雜的二級結構的時候,而且連接反應通常是特異性差效率很低,這樣PCR成功進行就不能保證.尤其在長片段擴增時,PCR就顯得不那么有效.例如幾個Kb片段的產物就需要優化改變擴增條件,而且擴增結果經常出現非特異性擴增條帶,使得選擇目的條帶變得十分困難,而對于豐度較低,長度較長的基因RACE方法困難更大,這是困擾研究人員的一大難題。由于RACE擴增中經常出現由于引物的不匹配而導致的非特異性擴增,有時需要進行幾輪巢式擴增來達到獲得特異性擴增的目的,然而多輪擴增又容易提高PCR反應的錯誤發生率,由于這些原因,利用RACE技術通常不易獲得所希望的結果。
盡管RACE技術在應用中取得了很大的成功.但在實際操作過程仍有不少局限性。一般來說導致失敗的原因主要有二:第一,在逆轉錄、TdT加尾、PCR擴增這三個連接的酶促反應過程中,任何一步的失敗都會導致前功盡棄;第二,即便是上述反應平穩順利.但結果也通常會出現一些非特異性產物或非全長的產物。因此,要保證RACE技術的順利進行,還需從不同方面進行改良優化。