连接酶链反应(Ligase chain reaction,LCR),是一种新的DNA体外扩增和检测技术,主要用于点突变的研究及靶基因的扩增.
连接酶链反应是Backman1997年为检出靶基因序列中的点突变而设计发明,并申报了专利.1988年Landegren也进行了该项研究.1988年Backman等又因分离热稳定的连接酶,而申报专利,1991年Backman和Barany分别用耐热DNA连接酶进行了LCR试验.耐热DNA连接酶可以在热循环中保持活性,提高连接反应的特异性,排除了背景扩增和免除了不断补充酶的繁琐程序.
LCR的基本原理为利用DNA连接酶.特异地将双链DNA片段连接,经变性-退火-连接三步骤反复循环,从而使靶基因序列大量扩增.其程序为:在模DNA、DNA连接酶、寡核苷酸引物以及相应的反应条件下,首先加热至一定温度下(94~95℃)使DNA变性,双链打开,然后降温退火(65℃),引物与之互补的模板DNA结合并留下一缺口,如果与靶序列杂交的相邻的寡核苷酸引物与靶序列完全互补,DNA连接酶即可连接封闭这一缺口,则LCR反应的三步骤(变性-退火-连接)就能反复进行,每次连接反应的产物又可在下一轮反应中作模板,使更多的寡核苷酸被连接与扩增.若连接处的靶序列有点突变,引物不能与靶序列精确结合,缺口附近核苷酸的空间结构发生变化,连接反应不能进行,也就不能形成连接产物.
LCR的引物是两对分别互补的引物,引物长度为20~26个,以保证引物与靶序列的特异性结合,LCR识别点突变的特异性高于PCR,其特异性首先取决于引物与模板的特异性结合,其次是耐热连接酶的特异性.LCR连接反应温度接近寡苷酸的解链温度(Tm),因而识别单核苷酸错配的特异性极高.
LCR的扩增效率与PCR相当,用耐热连接酶做LCR只用两个温度循环,94℃min变性和65℃复性并连接,循环30次左右.其产物的检测也较方便灵敏.目前该方法主要用点突变的研究与检测、微生物病原体的检测及定向诱变等,还可用于单碱基遗传病多态性及单碱基遗传病的产物诊断,微生物的种型鉴定,癌基因的点突变研究等.