Primer Premier 引物设计

Primer Premier4.0是由加拿大的Premier公司开发的专业用于PCR或测序引物以及杂交探针的设计，评估的软件，和Plasmid Premier2.02一起是该公司推出的最新的软件产品。其主要界面同样也是分为序列编辑窗口（Genetank），引物设计窗口（Primer Design），酶切分析窗口（Restriction Sites）和纹基分析窗口（Motif）。这里我们主要介绍其引物设计功能，其他功能的介绍请参看Plasmid Premier2.02。 打开程序首先进入的是序列编辑参看，与Plasmid Premier相比，其多了一个语音校正的功能，即在输入序列的时候，程序自动将碱基读出，以便用户进行校正，保证输入的正确和快速。 点击该界面的按钮即可进入到程序的引物设计窗口。 该界面共分为四层，最上面一层左面是5个控制按钮，用于实现引物设计中的各种功能，包括引物自动寻找，寻找结果查看和引物编辑；右边是观察两个引物在模板上结合位置的直观图以及对正链还是负链引物进行选择；第二层是显示模板和引物序列及二者间的配对情况的显示；第三层是显示两个引物的各种参数，包括给引物的打分，引物以及产物的起始位置、长度、Tm值、GC％消光系数、简并性；最后一层是给出的有关于引物的二聚体结构、发卡结构、错配情况和引物间二聚体结构的预测，左边是显示是否存在以上各种对PCR扩增有影响的结构，右边显示的是这些结构的位置，结构细节和稳定能，利用这些参数可以对引物作出可靠的评价。 下面是根据模板序列寻找引物的界面，在该界面中可以设定所要搜索的引物的类型，包括PCR引物，测序引物和杂交探针以及引物所在的链；另外也能设定搜索引物的范围，以及最终PCR产物的长度和引物的长度等。 并通过来点击按钮来设置一些搜寻参数： 这些参数包括引物的Tm值，GC比，有简并性碱基，3’端稳定性，引物的稳定性，重复序列，二聚体/发卡结构和与模板及可能的杂质DNA（需要从另外的序列文件中读入）之间的错配情况，这些参数的设定可以根据要求变化，程序本身根据一定的标准分成从极高严谨性到极低严谨性5个档次。该程序对引物的自动搜索过程是采用的排除法，根据用户设定的引物范围和产物长度所规定区域内，所有的符合设定的引物长度的寡核苷酸都被视为可能的引物，然后根据以上各个参数逐步去除不符合条件的寡核苷酸，经过这种层层剔除的筛选，最终找到符合用户所设定标准的引物，如果找不到合适的引物可以逐步降低要求来进行进一步搜寻。 搜寻到引物结果最终显示在下面的窗口中： 在结果窗口中给出了程序给该对引物的打分（rating）和上下游引物的起始位置和长度以及产物的长度。通过直接点击各对引物在相应引物搜寻界面中相应的显示引物的各种信息。包括其各种参数和各种可能存在的不利结构。 其中用File菜单中的Parameter命令可以对系统参数，PCR反应条件和程序打分系统进行设置，以帮助用户根据自己的特殊要求来进行引物设计，其中反应条件按照引物浓度，单价离子浓度，Mg离子浓度，Na盐浓度等。而打分系统是参照的以下公式： 利用该打分系统可以为对引物进行有效评估和和在引物之间进行对比选择提供有效的有效的依据。 最后还可以在利用引物编辑窗口对程序自动找到的或手工找到的引物序列进行编辑，以便用户能在引物引入突变及加入特定的酶切位点，并对修改后的序列的二聚体结构、发卡结构和错配进一步评估。其中是对修改后的引物再次搜寻找出其最合适的引发位置。 除了以上的直观地对引物进行基本的设计和评估功能外，该程序还提供了多种数据报告，主要通过Report菜单和Graph菜单中命令来实现： 另外，Primer Premier在引物设计上一个比较独到的功能，就是能辅助进行巢式PCR引物设计，在首先进行了引物自动搜索后，即可通过Function菜单中Multiplex/Nested Primer命令进入巢式PCR引物设计，通过点中代表各个引物的三角号来选择引物，然后根据最下面的窗口中各个引物之间的二聚体形成情况来判断引物是否适合于作为巢式PCR的引物。另外该菜单中的Database命令可以让用户建立自己的引物数据库，方便于查找和对照。 整体而言，Primer Premier这个软件在引物设计方面还是比较优秀的，能够对全面的给出一个引物的各种参数，并在多个必需的方面对引物作出有效的评价，但是在程序设计中还有一些不足，例如在错配情况中，只对是否存在错配作出了预测，也给处理错配的稳定性，但是错配对PCR的影响还需要根据错配是否发生在引物的3’来判断，3’发生的错配要比其他位置的错配对引物的引发效率的影响大的多，所以在使用中应当结合着错配的具体配对情况来综合分析，这方面程序未能进行量化，只有通过用户根据经验判断；另外，程序对于产物的Tm值和引物Tm值之间的差异也为能给出评价，如果二者差异较大（如>22℃），则容易造成退火时引物－模板和模板－模板退火之间的竞争。而在结果输出方面，该程序也只能以图文格式打印，无法转换成文本格式。