菌種PCR鑒定試劑盒的靶標(biāo)片段,按?物種類型和鑒定精度(物種水平/菌株水平)?分為兩類,常用靶標(biāo)如下:
一、物種水平鑒定(區(qū)分不同菌種):通用標(biāo)準(zhǔn)靶標(biāo)
這類靶標(biāo)兼具保守區(qū)和高變區(qū),適合快速區(qū)分不同物種,是物種鑒定試劑盒最常用的設(shè)計(jì):
1.細(xì)菌/原核生物(最常用)
16S rRNA基因?:這是細(xì)菌物種鑒定的?金標(biāo)準(zhǔn)靶標(biāo)?,幾乎所有細(xì)菌PCR鑒定試劑盒都以它為核心靶標(biāo)。該序列全長(zhǎng)約1500bp,包含9個(gè)可變區(qū)(V1-V9),保守區(qū)可設(shè)計(jì)通用引物擴(kuò)增所有細(xì)菌,可變區(qū)的種間差異足夠區(qū)分絕大多數(shù)細(xì)菌物種。
補(bǔ)充靶標(biāo)?:對(duì)于16S rRNA無法區(qū)分的近緣細(xì)菌,會(huì)搭配?gyrB(DNA促旋酶B亞基)、rpoB(RNA聚合酶β亞基)、recA?等管家基因,提升區(qū)分精度,比如分枝桿菌、乳酸菌的鑒定試劑盒常用這類補(bǔ)充靶標(biāo)。
2.真菌(含酵母菌、霉菌、食用菌)
ITS序列(內(nèi)轉(zhuǎn)錄間隔區(qū))?:這是真菌物種鑒定的?標(biāo)準(zhǔn)通用靶標(biāo)?,被國(guó)際真菌條形碼聯(lián)盟推薦為首選。ITS序列位于核糖體RNA操縱子上,分為ITS1和ITS2兩段,進(jìn)化速率快,種間差異遠(yuǎn)大于種內(nèi)差異,能精準(zhǔn)區(qū)分絕大多數(shù)真菌物種,90%以上的真菌PCR鑒定試劑盒都用這個(gè)靶標(biāo)。
補(bǔ)充靶標(biāo)?:酵母菌鑒定會(huì)額外搭配?28S rRNA D1/D2可變區(qū)?,提高近緣酵母菌的區(qū)分能力;部分絲狀真菌會(huì)用β-tubulin(微管蛋白基因)作為補(bǔ)充靶標(biāo)。
3.病毒(病原菌種鑒定)
直接選擇對(duì)應(yīng)病毒?種/型特異性保守功能片段?:比如新冠病毒用ORF1ab、N基因,HPV病毒用L1衣殼蛋白基因,HIV用gag、pol基因,這類靶標(biāo)特異性極強(qiáng),不會(huì)和其他物種發(fā)生交叉反應(yīng)。
二、菌株水平鑒定(區(qū)分同一物種下的不同菌株):高分辨率靶標(biāo)
要區(qū)分同一菌種內(nèi)的不同菌株(如致病菌分型、耐藥株鑒定、工程菌鑒定),需要分辨率更高的多態(tài)性靶標(biāo),常用類型:
1.毒力/抗性特異性基因
針對(duì)致病菌的不同菌株,直接以特有毒力基因、耐藥基因?yàn)榘袠?biāo),比如:
大腸桿菌O157:H7鑒定靶標(biāo)為?志賀毒素基因stx?;
結(jié)核分枝桿菌耐藥株鑒定靶標(biāo)為?rpoB基因(利福平耐藥)、katG基因(異煙肼耐藥)?;
這類靶標(biāo)只需擴(kuò)增出對(duì)應(yīng)片段,就能直接鑒定出目標(biāo)菌株。
2.可變數(shù)目串聯(lián)重復(fù)序列(VNTR)
同一物種不同菌株,基因組中相同位置的串聯(lián)重復(fù)序列拷貝數(shù)不同,擴(kuò)增后片段長(zhǎng)度存在差異,通過電泳條帶長(zhǎng)度即可區(qū)分菌株,是流行病學(xué)溯源、分枝桿菌分型試劑盒最常用的靶標(biāo),比如結(jié)核分枝桿菌VNTR分型試劑盒,就選用12-15個(gè)VNTR位點(diǎn)組合鑒定菌株。
3.多位點(diǎn)序列分型(MLST)靶標(biāo)
選取7-10個(gè)保守管家基因(比如gapdh、aroA、gmhD等)的保守片段,不同菌株的這些基因存在穩(wěn)定的單核苷酸多態(tài)性(SNP),擴(kuò)增測(cè)序后比對(duì)等位基因譜,即可區(qū)分不同菌株,常用于致病菌菌株溯源、分型試劑盒。
4.基因組特異性插入/缺失片段
不同菌株會(huì)存在獨(dú)特的基因插入缺失差異,針對(duì)菌株特有的片段設(shè)計(jì)引物,只有目標(biāo)菌株能擴(kuò)增出產(chǎn)物,直接實(shí)現(xiàn)分型,常見于工程菌、疫苗株的鑒定試劑盒。
三、特殊菌種的其他常用靶標(biāo)
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