Capítulo 1: Tecnologia de PCR
1.1 Princípios da PCR
PCR (Reação em Cadeia da Polimerase), ou reação em cadeia da polimerase, refere-se à DNA polimerase catalisada pela fita parental de DNA como molde, com uma primer específico para a extensão do ponto de partida, a adição de dNTP, Mg2+ e fatores de extensão, aprimoramento de amplificação fatores. Por meio de etapas de desnaturação, recozimento e extensão, a replicação in vitro da fita filha é complementar ao DNA molde da fita parental, que pode amplificar rápida e especificamente qualquer DNA alvo in vitro.
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1.2 Classificação das DNA polimerases
A pol de DNA é uma enzima importante para celular replicação do DNA. De acordo com a estabilidade térmica, capacidade de síntese, velocidade, fidelidade e especificidade, pode ser classificada como Taq DNA polimerase, DNA polimerase de alta fidelidade, DNA polimerase de partida a quente, DNA polimerase de expansão direta, DNA polimerase de fragmentação longa enzima, DNA polimerase rápida, DNA polimerase múltipla e assim por diante.
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A mais comum delas é a Taq DNA polimerase, que tem atividade de polimerase na extremidade 5'→3' e atividade de exonuclease na extremidade 5'→3', mas não Atividade de correção final de 3'→5'. A característica mais importante do Taq é sua boa resistência ao calor, que pode suportar a desnaturação térmica etapa de PCR, tornando desnecessário adicionar mais enzima no meio do processo. No entanto, Taq tem baixa fidelidade porque não tem atividade de revisão. Sua fidelidade é alcançado principalmente pela concentração e proporção de íons de magnésio e dNTPs.
A DNA polimerase de alta fidelidade contém um centro de polimerização e um centro de clivagem, o centro de polimerização tem uma atividade de DNA polimerase 5'→3', que pode catalisar a síntese do DNA ao longo da direção de 5'→3'; o centro de clivagem tem uma atividade de exonuclease 3'→5', que pode realizar o reparo de incompatibilidades de bases. Portanto, além das características da Taq DNA polimerase, a DNA polimerase de alta fidelidade também tem atividade corretiva, responsável por excisão o incompatível nucleotídeos, garantindo assim a precisão do produto.
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O diagrama acima mostra como funciona a DNA polimerase [1].
A PCR direta (PCR direta) é uma reação que usa amostras não purificadas para amplificação por PCR e animais ou tecidos vegetais para amplificação direta. Atualmente,
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A figura acima mostra a técnica de PCR direta.
UM. Método direto: pegue uma pequena quantidade de amostra e adicione-a diretamente ao PCR Master Mix para identificação por PCR;
B. Método de lise: após a coleta da amostra, adicione-a à solução de lise para liberar o genoma, pegue uma pequena quantidade do sobrenadante de lise e adicione-a ao PCR Master Mix para identificação por PCR.
1.3 Perguntas frequentes e soluções
Dificuldade | Razão | Solução |
Sem bandas amplificadas | Problemas no sistema de eletroforese | Solucionar problemas de corante de ácido nucleico, concentração de gel e tampão de eletroforese. |
Temperatura de desnaturação imprecisa | A temperatura indicada do instrumento de PCR é consistente com a temperatura real? Se a temperatura for muito alta, a enzima é rapidamente nos primeiros ciclos; se for muito baixo, a desnaturação do molde não será completa. | |
Contaminação de protease e nuclease no sistema de reação | O sistema de reação deve ser aquecido a 95°C por 5-10 minutos antes da adição da enzima Taq. | |
Perro de rimer | Verifique a especificidade do primer ou redesenhe os primers usando o BLAST. | |
O modelo contém impurezas | Em particular, tecidos fixados em formaldeído e embebidos em parafina geralmente contêm ácido fórmico, causando depurinação do DNA e afetando os resultados da PCR. | |
Deterioração e falha do primer | Confirme se os primers sintéticos estão corretos, purificados ou inativados devido a condições inadequadas de armazenamento. | |
Menor quantidade de produto de PCR | Temperatura de recozimento inadequada | Uma reação de PCR de gradiente foi projetada para otimizar a temperatura de recozimento com um gradiente de 2 graus. |
Presença de inibidores no molde de DNA | Certifique-se de que o modelo de DNA esteja limpo. | |
Desnaturação prolongada | A desnaturação prolongada leva à inativação da DNA polimerase. | |
Extensão muito curta | O tempo de extensão é muito curto. Defina o tempo de extensão no princípio de 1kb/min. | |
Quantidade de modelo de DNA muito baixa | Aumentar a quantidade de molde de DNA. | |
Quantidade insuficiente de primers | Aumente o conteúdo do primer no sistema. | |
Número insuficiente de ciclos de PCR | Aumente o número de ciclos de reação. | |
Várias bandas | Baixa especificidade do primer | Softwares de design de primers, como BLAST e Primer, foram utilizados para verificar a especificidade do primer ou redesenhar primers. |
Número excessivo de loops | Aumente a quantidade de modelo adequadamente e reduza o número de ciclos. | |
Contaminação exógena de DNA | Garanta uma operação limpa. | |
Quantidade excessiva de modelos | A quantidade de DNA plasmídeo deve ser <50ng, enquanto o DNA genômico deve ser <200ng. | |
Muito primer | Reduza a quantidade de primers no sistema de reação. | |
A solução de reação não está bem misturada | Certifique-se de que o tampão de reação esteja completamente derretido e bem misturado. | |
mg Alta concentração | Ajuste a concentração de Mg usada adequadamente. | |
Alta dosagem de enzima ou baixa qualidade da enzima | Reduza a quantidade de enzima ou substitua-a por outra fonte. | |
Baixa temperatura de recozimento, longo tempo de recozimento e extensão | Aumente a temperatura de recozimento para reduzir o tempo de desnaturação e extensão, ou projete uma reação de PCR de gradiente para otimizar a temperatura de recozimento. | |
Problemas com a própria mistura de PCR | Se for pré-mistura de PCR, pode ser a qualidade do próprio reagente, sendo recomendável trocar o lote ou outras marcas. | |
Tamanho Errado | Ccontaminação | Limpe a bancada com novos reagentes e pontas. |
Uso incorreto de modelos ou primers | Substitua primers e modelos. | |
Genótipo | Análises de sequência e estudos BLAST foram realizados nos genes estudados. |
Capítulo 2: Eletroforese de Ácido Nucleico
2.1 Princípios da eletroforese de ácidos nucleicos
O movimento de partículas carregadas sob a ação de um campo elétrico em direção a um eletrodo oposto às suas propriedades elétricas é chamado de Eletroforese. Usando as partículas carregadas no campo elétrico mover em velocidades diferentes e alcançar a separação da tecnologia é chamada de eletroforese. A eletroforese de ácido nucleico é uma ferramenta importante para pesquisa de ácido nucleico e é um parte integrante de técnicas como sondas de ácido nucleico, amplificação de ácido nucleico e análise de sequência. A eletroforese de ácido nucleico é geralmente realizado em agarose ou géis de poliacrilamida. Diferentes concentrações de agarose e poliacrilamida podem formar géis com diferentes tamanhos de malha de peneira molecular, que podem ser usados para separar fragmentos de ácido nucleico de diferentes pesos moleculares.
2.2 Eletroforese em gel de agarose
Agarose é um polímero linear extraído de algas marinhas. A agarose é aquecida em uma solução tampão e derretida em um sol claro e transparente, que é então derramado em um molde de gelatina e solidifica para formar uma matriz sólida conhecida como gel, cuja densidade depende a concentração de agarose.
Agarose A eletroforese em gel é um tipo de método de eletroforese que utiliza agarose como meio de suporte e a principal diferença entre o analítico princípio e outro suporte eletroforese é que ele tem o dupla função de "peneira molecular" e "eletroforese". o gel é colocado no campo elétrico, sob a ação do campo elétrico, o carregado os ácidos nucleicos migram para o positivo pólo através a malha de o gel. O taxa de a migração é afetada pelo tamanho da moléculas de ácido nucleico, concentração de agarose, tensão aplicada, campo elétrico, tampão de eletroforese e quantidade de corante incorporado. Após o tempo apropriado de eletróforoeé sob condições diferentes, fragmentos de ácido nucleico com diferentes tamanhos e conformações estarão em diferentes posições no gel, atingindo assim o propósito de separação.A separação do gel de agarose tem uma ampla gama, comumente usada na recuperação de gel de corte de DNA, isolamento de DNA e usada para dar suporte se o DNA é recombinante, plasmídeo, etc. Quer o plasmídeo seja cortado ou não, diferentes concentrações de gel de agarose pode ser separado do comprimento de 200pb para 50kb de ADN fragmentos.
2.3 Métodos Experimentais
Fazendo cola
Tome como exemplo a concentração de 1%: pese 1 g de agarose, despeje em um balão cônico de 250 ml, adicione 100 ml de tampão de eletroforese 0,5×TBE e misture bem, ferva no microondas e depois deixe secar ao ar até cerca de 60 ℃, adicione uma quantidade apropriada de corante de ácido nucleico e agite bem e depois despeje em uma placa de gel limpa que já foi preparada, pegue um pente com as duas mãos para inserir na solução de gel verticalmente e aguardar gel para ser resfriado naturalmente até solidificar completamente (25-30min).
Retire o pente de cola
Transfira cuidadosamente o gel para o tanque de eletroforese (com a bandeja de gel ou apenas o gel), coloque o lado do poço da amostra no pólo negativo e adicione 0,5× TBE tampão de eletroforese até que o gel esteja cerca de 1 mm abaixo.
Adicionar amostra
Adicionar buffer de carregamento 10× (carregamento tampão) para as amostras de DNA, misture bem e, em seguida, adicione lentamente a mistura de amostra à misturabgel mesclado poços com uma pistola de pipeta, adicionando 5-10 μL de amostra por poço (não mais que 40 μL). Geralmente, o primeiro poço deve ser preenchido com marcador de DNA, o segundo com controle positivo (DNA definido), e o terceiro com controle negativo (reagente ou água), e a ordem das amostras deve ser registrada.
Eletroforese
Cubra o tanque de eletroforese, conecte o fios, ligue a energia e ajuste a voltagem da eletroforese, a corrente e tempo parâmetros. Geralmente, o a tensão não deve exceder 5 v/cm (o comprimento refere-se a a distância entre os pólos positivo e negativo do tanque de eletroforese), e o tempo de eletroforese é geralmente 15-30 minutos.
Fim da eletroforese
Remover o gel (sem bandeja de gel) e faça a imagem sob o sistema de imagem UV para obter uma imagem eletroforética nítida e, em seguida, edite a imagem eletroforética com o software de edição de imagem e rotule-o com as informações da amostra, data e operador.
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2.4 Perguntas frequentes e soluções
Dificuldade | Razão | Solução |
Banda alvo ausente | O DNA pequeno fica sem gel | Reduza o tempo de eletroforese, reduza a voltagem e aumente a concentração do gel. |
Bandas de DNA de tamanho de peso molecular semelhante não são facilmente distinguidas | Aumente o tempo de eletroforese para corresponder à concentração ideal do gel. | |
O fragmento alvo é muito grande para eletroforese convencional. | Analisado por eletroforese em gel pulsado. | |
Clipe sem propósito | O processo de PCR estava com defeito e não amplificou o produto alvo. | |
Bandas de DNA borradas | Tampão de eletroforese obsoleto | Quando o tampão de eletroforese é usado muitas vezes, a força iônica será reduzida, o valor do pH aumentará lentamente e a capacidade de lavagem será enfraquecida, afetando assim o efeito da eletroforese. Por isso, é recomendável trocar o tampão de eletroforese com frequência. |
Degradação do DNA | Evite contaminação por nuclease. | |
As condições de eletroforese utilizadas não são adequadas para eletroforese | a voltagem da eletroforese não deve exceder 20 V/cm e a temperatura deve ser <30 °C; a temperatura da eletroforese de grandes fitas de DNA deve ser <15 °C; verifique se o tampão de eletroforese usado tem capacidade de tamponamento suficiente. | |
Amostragem excessiva de DNA | Reduza a quantidade de DNA coletado no gel. | |
Amostras de DNA são muito salgadas | O excesso de sal foi removido por precipitação com etanol antes da eletroforese. | |
contaminação de proteínas | A extração de fenol antes da eletroforese remove proteínas. | |
Concentração da amostra muito alta | A concentração da amostra superior deve ser inferior a 500 ng/poço; concentrações muito altas afetarão a velocidade da eletroforese, resultando em arrastamento e desfoque. | |
Bandas fracas ou inexistentes | Tamanho de amostra de DNA insuficiente | Aumentando a quantidade de absorção de DNA |
Degradação do DNA | Evitando a contaminação do DNA por nuclease | |
Fonte de luz inadequada para corantes de ácido nucleico | Selecione a fonte de luz de comprimento de onda apropriada de acordo com as instruções do corante de ácido nucleico. | |
Bandas não separadas | falta de tempo | Aumentar o tempo de eletroforese |
Concentração de gel incorreta | A concentração de cola é muito alta, resultando em muita resistência à separação. | |
A concentração de íons de sal na amostra é muito alta | Alta concentração de íons salinos aumenta a resistência eletroforética e evita a separação de bandas, por exemplo, amostras digeridas contendo tampão de endonuclease. | |
Bandas não específicas | Contaminação por RNA | Re-preparação de amostras |
Contaminação entre amostras | Substituição da ponta durante o enchimento; evitando derramamento de amostras com volumes >40 μl. |
2.5 Eletroforese em gel de poliacrilamida
Os géis de poliacrilamida são formados pela reação química entre o monômero de acrilamida, catalisadores de polimerização em cadeia N,N,N',N'-tetrametiletilenodiamina (TEMED) e persulfato de amônio, e o agente de reticulação N,N'-metilenobisacrilamida. O monômero de acrilamida polimeriza na presença de um catalisador para formar correntes, que são reticulado por um agente de reticulação para formar um gel, cujo tamanho de poro é determinado pelo comprimento da cadeia e pelo grau de reticulação. O tamanho do poro é determinado pelo comprimento da cadeia e o grau de reticulação. O comprimento da cadeia depende de a concentração de acrilamida e o grau de reticulação do polímero podem ser alterados ajustando a proporção de acrilamida para agente de reticulação.
A eletroforese em gel de poliacrilamida pode ser usada para separar amostras baseadas em diferenças em cobrar, tamanho molecular e forma de as amostras eletroforesadas. Combina peneiramento molecular e eletrostático , e tem um poder de resolução maior do que a eletroforese em gel de agarose. Fragmentos de DNA diferindo apenas por um nucleotídeo pode ser separado.
A eletroforese em gel de poliacrilamida é usada para analisar e preparar fragmentos de DNA com menos de 1 kb de comprimento. Dependendo de o tamanho de os fragmentos de ácido nucleico a serem isolados, géis de diferente pode ser preparado.
Os intervalos de separação efetivos para diferentes concentrações de acrilamida e DNA são mostrados na tabela abaixo:
Concentrado. (%) | Faixa de separação efetiva (pb) |
3.5 | 100 a 2000 |
5 | 80 a 500 |
8 | 60 a 400 |
12 | 40 a 200 |
15 | 25 a 150 |
20 | 10 a 100 |
2.4 Diretrizes para a seleção de produtos relacionados
PCR convencional | ||||
Especificação | 10167ES | 10102ES | 10103ES | 10108ES |
Comprimento de amplificação | ≤10-15 KB-KB ... | ≤5 kb | ≤5 kb | ≤4 kb |
Tempo de extensão | 1-10 seg/kb | 30 seg/kb | 30 seg/kb | 30 seg/kb |
Estrutura final do produto | 3'-dA | 3'-dA | 3'-dA | 3'-dA |
Temperatura de recozimento | 60℃ | Tm-(2~5)℃ | Tm-(2~5)℃ | Tm-(2~5)℃ |
Faixa de compatibilidade GC | 30-70% | 40-70% | 40-70% | 30-70% |
Atividade da exonuclease 5'-3' | Presente | Presente | Presente | Presente |
PCR de colônia | Adequado | Adequado | Adequado | Adequado |
Identificação genética | Adequado | Adequado | Adequado | Adequado |
PCR multiplexado | Não adequado | Não adequado | Não adequado | PCR 3-4 plexo |
Indicador de eletroforese | Roxo-avermelhado | Azul | Incolor | Azul |
Início quente | Início quente | Não inicia a quente | Não inicia a quente | Início quente |
Pré-mistura/Kit | Pré-mistura | Pré-mistura | Pré-mistura | Pré-mistura |
PCR direto | ||||
Especificação | 10185ES | 10188ES | 10187ES | |
Tipo de produto | Amplificação direta do mouse | Amplificação direta do sangue | Amplificação direta da planta | |
Comprimento de amplificação | ≤1 kb | ≤8 kb | ≤1 kb | |
Tempo de extensão | 30 páginas/kb | 3-5 s/kb para ≤2 kb, | 60 páginas/kb | |
10 s/kb para ≤8 kb | ||||
Tempo de lise da amostra | 15 minutos | 0-3 minutos | 0-10 minutos | |
Estrutura final do produto | Ponta romba | Ponta romba | Ponta romba | |
Temperatura de recozimento | Tm-(2~5)°C | Tm-(1~2)°C | Tm-(2~5)°C | |
Faixa de compatibilidade GC | 30-70% | 30-75% | 40-65% | |
Atividade da exonuclease 5'-3' | √ | √ | √ | |
Identificação genética | √ | √ | √ | |
PCR multiplexado | 3-4 plex | |||
Amplificação de amostra direta | √ | √ | √ | |
Indicador de eletroforese | Azul | Incolor | Azul | |
Início quente | √ | √ | √ | |
Pré-mistura/Kit | Kit (com Mix) | Kit (com Mix + Buffer) | Kit (com Mix) | |
Organismos adequados | Rato, Rato | Humano, Rato, Cabra, Galinha, Porco, etc. | Arroz, milho, tabaco, colza, trigo, soja, etc. | |
Tecido/material adequado | Cauda, orelha, dedo do pé (com músculo) e outros órgãos | Sangue fresco com EDTA, heparina, citrato, etc., sangue refrigerado (congelado), manchas de sangue seco comerciais | Folhas novas, folhas velhas, mudas, caules jovens | |
Entrada de amostra | Tecido: 5-10 mg; Cauda: 1-5 mm | Sangue total: 0,5%-20%, Mancha de sangue seco: 1 mm² | Folha: 1-10 mm, Semente: 1-3 mm | |
PCR de alta fidelidade | ||||
Especificação | 10164ES | 10153ES | 10154ES | |
Comprimento de amplificação | ≤10 kb gDNA, ≤10 kb cDNA, ≤16 kb λDNA | ≤10 kb gDNA, ≤10 kb cDNA, ≤13 kb λDNA | ≤10 kb gDNA, ≤10 kb cDNA, ≤13 kb λDNA | |
Tempo de extensão | 5 segundos/kb | 30 seg/kb | 30 seg/kb | |
Fidelidade (Taq) | 83× | 83× | 83× | |
Estrutura final do produto | Ponta romba | Ponta romba | Ponta romba | |
Temperatura de recozimento | 60°C | 68°C | 68°C | |
Faixa de compatibilidade GC | 20-80% | 30-60% | 30-60% | |
Atividade da exonuclease 5'-3' | Ausente | Ausente | Ausente | |
Indicador de eletroforese | Azul | Incolor | Azul | |
Enzima única/Pré-mistura | Pré-mistura | Enzima Única | Pré-mistura | |
Tolerância | / | / | Sangue, lisado de tecido de camundongo | |
Eletroforese de Ácido Nucleico | ||||
Categoria do produto | Gato Nº. | Nome do produto | Aplicativo | |
Agarose | 10208ES | Agarose | Eletroforese de ácido nucleico de rotina | |
10221ES | Agarose de alta peneiração (grau PCR) | Adequado para separar fragmentos de DNA de 20 pb-800 pb, comparável ao gel de poliacrilamida | ||
10226ES | Comprimidos de agarose (0.5 g/comprimido) | Conveniente para aplicações de rotina de agarose | ||
Corante de ácido nucléico | 10202ES | Gel corante de ácido nucléico YeaRed (10.000× em água) | Solúvel em água, com propriedades espectrais semelhantes ao EB, excitável em luz UV de 300 nm | |
Marcador de DNA | 10510ES | GoldBand 1 kb DNA Ladder | 250-12000 bp (13 bandas) | |
10515ES | GoldBand 50 bp DNA Ladder | 50-1000 bp (14 bandas) | ||
10507ES | GoldBand 100bp DNA Ladder | 100-1500 bp (12 bandas) | ||
10516ES | GoldBand 100 bp mais DNA Ladder | 100-3000 bp (14 bandas) | ||
10517ES | GoldBand 200 bp DNA Ladder | 200-5000 bp (12 bandas) | ||
10518ES | GoldBand 500 bp DNA Ladder | 500-5000 bp (8 bandas) | ||
10501ES | Marcador de DNA GoldBand DL2000 | 100-2000 bp (6 bandas) | ||
10504ES | Marcador de DNA GoldBand DL5000 | 100-5000 bp (9 bandas) | ||
10505ES | Marcador de DNA GoldBand DL10.000 | 100-10000 bp (10 bandas) | ||
10511ES | Escada de DNA em escala real GoldBand | 100-12000 bp (20 bandas) | ||
10512ES | Marcador de DNA GoldBand DL15000 | 250-15000 bp (7 bandas) |
2.5 Publicações usando produtos de eletroforese de ácido nucléico (P(artificial)
[1] Luo J, Yang Q, Zhang X, et al. TFPI é um receptor de cripta colônica para TcdB do clado 2 hipervirulento C. difficile. Célula. 2022;185(6):980-994. e15. doi:10.1016/j.cell.2022.02.010 (IF:41.584)
[2] Huang N, Chen H, Gong H, et al. SeHed, um novo sistema de expressão gênica com peróxido de hidrogênio evocado por estresse propriedade de eliminação de ide e efeito antienvelhecimento. Transdução de sinal e terapia direcionada. 2022, 7, 235. doi: 10.1038/s41392-022-01047-2. (SE: 38.1)
[3] Zhang C, Zhou B, Gu F, et al. A inibição do micropeptídeo PACMP provoca efeitos letais sintéticos diminuindo o CtIP e poli(ADP-ribosil) ação. mol Cell. 2022;82(7):1297-1312.e8. doi:10.1016/j.molcel.2022.01.020 (SE:17.970)
[4] Zhu M, DaiX. A supressão do crescimento por níveis alterados de (p)ppGpp resulta de alocação de recursos em Escherichia coli. Nucleic Acids Res. 2019;47(9):4684-4693. doi:10.1093/nar/gkz211 (SE:11.147)
[5] Rizwan HM, Zhimin L, Harsonowati W, et al. Identificação de patógenos fúngicos para controle pós-colheita Análise comparativa de vias de decomposição e multiômicas do maracujá (Passiflora edulis) revela Roxo é mais resistente mais para patógenos do que uma cultivar amarela. j Fungi (Basel). 2021;7(10):879. Publicado em 19 de outubro de 2021. doi:10.3390/jof 7100879 (SE:5.816)
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[7] Wang T, Ren D, Guo H, et al. CgSCD1 é essencial para a biossíntese e patogenicidade da melanina de Colletotrichum gloeosporioides. patógenos. 2020;9(2) :141. publicado em 20 de fevereiro de 2020. doi:10.3390/pathogens9020141(IF:3.018) :141. publicado em 20 de fevereiro de 2020. doi:10.3390/patógenos9020141 (IF:3.018)
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2.6 Publicações usando produtos de PCR (parcial)
[1] Wang Y, Fu Z, LiX, e e outros. Citoplasmático Detecção de DNA por KU complexo em envelhecido CD4+ T célula potencializa E célula ativo ção e relacionado ao envelhecimento autoimune inflamação. Imunidade. 2021;54(4):632-647.e9. doi:10.1016/j.immu
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[2] Yang X, Gao F, Zhang W, e e outros. "Estrela" miR-34a e CXCR4 antagonista baseado nanoplex para binárioe cooperativa tratamento de migração contrapara metastático seios câncer. J Controlar Lançamento. 2020;326:615-627. doi:10.1016/j. jconrel.2020.07.029(SE:7.727)
[3] QiaoY, Você J, Gê R, e ei. Um Amostra e Detecção Microagulhamento Correção para Psoríase MicroRNA Biomarcador
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Citação:
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