RACE技术
RACE的简介.
通过PCR的方法获得全长cDNA：
利用胶回收试剂盒回收cDNA。此试剂 盒适合回收2.5kb以下的RACE产物； 对于长的片段，可以通过电洗脱获得好 的结果。如果你选择使用其他的纯化方 法，最后用Tricine－EDTA buffer 30μl重新悬浮DNA样品。 将全长的cDNA克隆到T/A型的 PCR克 隆载体中。
对于5‘端的RACE产物，我们建议挑取至 少8－10个不同的克隆以获得5‘端的最大 可能性的序列。（反转录并不总是进行到 mRNA模板的5’末端，尤其是长模板。 另外，T4 DNA聚合酶会移走5‘末端的0 －20个碱基。） 一旦鉴定了含有插入片断的克隆，应该获 得多的序列信息。理想的是，可以对整个 开放读码框进行测序。包括5‘和3‘的非翻 译区。
通过PCR的方法获得全长cDNA：
在1.2%的琼脂糖凝胶上分析5μl的样品。 通常情况下，可以见到一条单一带，如果 这样，利用胶来纯化全长的cDNA。 制备1.2%的TAE buffer制备琼脂糖凝胶。 不使用TBE buffer，TBE的胶很难制备全 长的cDNA。 将剩下的45μl反应物点样，选用适当的 marker。 利用长波紫外观察cDNA（≧300nm）切 下全长的cDNA。注意：应该尽量减少紫 外对cDNA的照射。
谢谢大家！
如果要用重叠片段来检测设计的引物， GSp1和GSp2之间至少是100－200碱基。 只有这样才可以用扩增的产物来鉴定设计 的引物是否正确。 降落PCR可以明显的增加RACE PCR产物 的特异性。在最开始的循环中，退火温度 高于AP1引物的Tm值，可以增加对特异性 条带的扩增。随后的退火和延伸的温度降 回到AP1的温度，可以进行随后的PCR循 环。
RACE技术原理
RACE的基本概念 不同厂家RACE试剂盒的介绍 RACE技术的关键环节
存在的问题及解决办法
RACE的基本概念
cDNA末端快速扩增(rapid amplification of cDNA ends, RACE)技术是基于PCR技术由已知的部分
cDNA序列来获得完整cDNA序列的一种方法，
在PCR反应中有足够的全长产物能被探测。
TdT加尾反应及其替代反应
第三，若目的cDNA中含有与多聚尾互补的几个核苷酸同 聚区，则在合成第二条cDNA链时引物的延伸会从内部序 列而不是末端序列开始，产生非全长的第二条cDNA链。
我们所使用Invitron公司的RACE试剂盒，采用PCR介导的
连接反应，在一定程度上避免了以上的问题。
RACE试剂盒中末端转移的是多聚C尾，这样在反转录合 成第一链时5’端多聚G的二级结构影响反转录的彻底进行，
会产生提前终止反应。我们改进了加尾的程序，用TdT酶 加上多聚T尾，结果降低了反转录的难度，两个基因最终 均获得了完整的5’末端。
RACE引物的设计
在实验过程中总结如下经验：
1.
2.
引物不能设计在保守区简并引物区。
2.
反转录提前终止
模板中有特殊的二级结构，反转录提前终止。通过提高 反转录的温度，加大反转录的反应体系以及反转录过程 中一直保持已变性的RNA模板处于50℃以上，避免以解
开二级结构的RNA再恢复原来的结构，以达到5’末端。
提供一种改进的反转录方法
1. 2.
3. 4.
5. 6.
7.
在RNase-free的0.2 mL Eppendorf 管中加入以下成分： Oligo(dT)(0.5μg) 1μL Total RNA(4~5μg) 3μL DEPC-H2O To 25 μL 混匀，70℃保温10min；50℃保温5min；稍微离心一下。 在混合物中，依次加入以下成份： 10X SSⅡ（ SSⅢ ）Buffer 5.0μL 10mM dNTP mix 1.0μL 0.1M DTT 2.0μL RNase Inhibitor(40U/μL) 1.0μL DEPC-H2O To 24 μL 轻轻混合，在50℃保温5min后，在50℃下将3号管中的混合成分移入 2号管中。 每个反应加入1μL SuperScriptTM Ⅱ（SSⅢ ），轻轻混匀，50℃反应 50min。 70℃放置15min以终止反应。 -20℃保存。
RACE技术及其在植物基因研究中的应用
这些方法在编辑基因方面具有高准确性和高效率，可以实现对基因组的精细 操作。然而，基因编辑技术也存在一定的局限性，如潜在的脱靶效应、伦理问题 和技术成本高等。
二、药用植物中的应用
基因编辑技术在药用植物领域的应用主要涉及中药材、西药和保健品等方面。
1、中药材
中药材是中医临床用药的主要来源，但其品质和产量的不稳定一直是制约中 医临床疗效的瓶颈。基因编辑技术可以通过精准改良中药材的基因组，提高药材 的疗效和产量。例如，利用CRISPR-Cas9技术对人参基因组进行编辑，成功实现 了提高人参皂苷含量的目标。
RACE技术在植物基因研究中的 应用
1、基因功能分析
RACE技术可以帮助研究人员克隆植物基因，并通过同源重组、转基因等方法 研究基因的功能。例如，通过克隆植物抗病基因，利用RACE技术可以确定该基因 的全序列，进而研究其作用机制和抗病机理。
2、基因表达研究
RACE技术可以用于研究植物在不同生长发育阶段或不同环境条件下的基因表 达模式。研究人员可以通过比较不同样本中基因的表达水平，了解该基因在植物 生长和发育过程中的作用。
RACE技术及其在植物基因研究 中的应用0Fra bibliotek 引言目录
02 RACE技术概述
03 RACE技术在植物基因 研究中的应用
04 RACE技术的实验案例
05 结论
06 参考内容
引言
随着生物技术的不断发展，研究人员越来越多的使用各种新技术来研究植物 基因的特性和功能。其中，RACE（Rapid Amplification of cDNA Ends）技术 是一种广泛使用的基因克隆和表达分析方法。本次演示将介绍RACE技术的原理、 流程及其实验步骤，并探讨该技术在植物基因研究中的应用及优势和不足。
race技术
race技术简介Race技术是一种用于并发编程中的竞态条件检测技术。
竞态条件是指多个线程或进程同时访问共享资源时可能引发的不确定行为。
Race技术旨在通过检测和定位竞态条件，帮助开发人员找出并发程序中的潜在问题并进行修复，提高程序的并发性能和可靠性。
背景在多线程或多进程编程中，线程或进程之间共享资源是非常常见的情况。
然而，当多个线程或进程同时访问并修改同一共享资源时，会引发竞态条件。
竞态条件可能导致程序的行为变得无法预测，从而引发错误和异常。
传统的调试工具无法准确地捕捉并发程序中的竞态条件。
因此，开发人员需要借助专门的竞态检测工具来分析和检测并发程序中的竞态条件。
Race技术的原理Race技术的实现原理通常基于两种方法：静态分析和动态检测。
静态分析静态分析是指在编译阶段分析程序的源代码，通过静态分析工具检测潜在的竞态条件。
静态分析可以查找代码中的潜在问题，如未同步的共享资源访问、没有正确加锁或解锁等。
静态分析可以在编码前发现潜在的竞态条件，减少运行时出错的可能性。
然而，由于静态分析无法获得程序的动态执行信息，它可能会导致一定的误报和漏报。
动态检测动态检测是指在程序运行时通过监控共享资源的访问和修改，来检测并发程序中的竞态条件。
动态检测可以提供更准确的竞态条件信息，并帮助开发人员定位问题所在。
动态检测通常使用基于日志或采样的方法。
基于日志的方法会记录并发程序中的共享资源访问和修改序列，并通过分析记录的日志来检测竞态条件。
这种方法对程序的性能有一定的影响，因为需要记录大量的日志。
采样方法是指定期间隔对并发程序进行采样，记录共享资源的访问和修改情况。
通过对采样数据进行分析，可以检测到竞态条件。
采样方法对程序的性能影响较小，但可能会遗漏一些竞态条件。
Race技术的应用Race技术可以应用于各种类型的并发程序，包括多线程程序、多进程程序和分布式系统。
在以下情况下，Race技术尤为重要：•并发性能调优：通过检测并发程序中的竞态条件，可以定位和解决性能瓶颈，提高并发程序的性能和响应速度。
cDNA+末端快速扩增技术(+RACE)+的优化与改良
cDNA末端快速扩增技术(RACE)的优化与改良李关荣1,2,鲁 成2,夏庆友2,向仲怀2(1.西南农业大学农学与生命科学学院,中国重庆 400716;2.西南农业大学蚕学与生物技术学院,中国重庆 400716)摘 要:cDNA末端的快速扩增(RACE)法是延伸已知部分外显子序列和克隆全长cDNA基因的主要方法之一.广泛用于许多已知功能基因片段的进一步延伸和全长cDNA的克隆.但由于其过程复杂、涉及多步连续的酶促过程,如反转录、Td T加尾、第二链合成、RACE-PC R扩增及RACE产物克隆等,在实际应用中有许多问题和相当难度.主要针对RACE各步骤中存在的问题进行了分析,并对其优化和改良进行了综述.关键词:cDNA末端的快速扩增法;优化;改良中图分类号:Q781 文献标识码:A文章编号:1007-7847(2003)03-0189-09The Optimization and Improvement of Rapid Amplificationof cDNA Ends(RACE)LI Guan-rong1,2,LU Cheng2,XIA Qing-you2,XIANG Zhong-huai2(1.College of Agronomy and Li f e Sciences,Southwest Agricultu ral University,Chon gqin g400716,China;2.College o f Sericultu re an d Biotechnology,Southwest Agricultura l Un iversity,Chon gqin g400716,China)Abstract:Rapid amplification of cDNA ends(RAC E)is one of the main methods for extending partially known e xon sequence and cloning of its ful-l length cDNA.It has been widely used in further extending of functional fra gments of genes of interests especially the cloning of the ful-l length cDNAs.RACE involves multiple enzyme-catalyzed processes,such as reverse transcription,TdT tailing,the sec ond-strand cDNA synthesis,RACE-PCR a mplification and the cloning of RACE products,which in practice have many problems and difficulties.These problems are analyzed in depth and the optimiza tions and improvements on each of the processes are revie wed. Key words:RACE;optimization;improve ment(Life Science Research,2003,7(3):189~197)cDNA末端快速扩增(Rapid Amplification of cDNA Ends,RACE)是扩增在mRNA的3 -末端或5 -末端的未知序列和已知部分外显子序列间的核酸序列的方法.此种单边特异性的扩增又称为 单边PC R (One-sided PC R)或锚定PCR(Anchored PC R).通常扩增复杂混合物中相对较少的目标分子的PCR要求扩增序列段的两个序列特异性引物,但为了扩增和鉴定未知序列区域,此种要求就构成了严重的局限.3 -和5 -RACE法提供了解决此问题的可能方法.这两种方法的结合可望获得全长cDNA基因.1 RAC E技术的原理及步骤3 -RACE利用mRNA3 -末端天然存在的Poly第7卷 第3期2003年9月 生命科学研究Life Science ResearchVol.7 No.3Sep.2003收稿日期:2003-04-01;修回日期:2003-08-08基金项目:国家自然科学基金资助项目(30070580)作者简介:李关荣(1963-),男,四川营山人,西南农业大学副教授,博士,主要从事生物化学与功能基因克隆研究,Tel:+86-023-********,E-mail:lgrxn@(A)尾作为PCR扩增的通用引发点.首先用反转录酶和Oligo-dT接头引物对mRNAs进行反转录,使之转换为cDNA.然后,用一个能与已知外显子序列区退火的基因特异引物(GSP)和定位在Poly(A)尾部的接头引物直接进行PCR,扩增特异cDNA.这样,就能捕获位于外显子和Poly(A)尾之间的未知3 -mRNA序列.5 -RACE是一种从低拷贝信息中分离和鉴定5 -末端未知序列的方法.Frohman和Loh都综述过此法[1,2].尽管不同的使用者采用的具体的步骤略异,但策略是一致的.第一链cDNA的合成使用基因特异的反义寡核苷酸(GSP1)引发,使特异的mRNA及其相关家族转换为c DNAs,使完全延伸到5 -末端的潜力达到最大.第一链cDNA产物经纯化,去除未渗入的dNTPs和GSP1,用末端脱氧核糖核酸转移酶(TdT)在cDNA的3 -末端加同聚尾[poly(T)或Poly(C)].最初,加尾后的cDNA用3个引物的混合物(在GSP1的3 -末端退火的基因特异性引物GSP2、互补的含同聚尾的锚定引物和相应的接头引物)进行PC R扩增.这使mRNA的5 -末端和GSP2间的未知序列得以扩增.RACE方法多用于传统cDNA克隆方法不易检测或挑战性极大的稀有mRNA的扩增和克隆. RACE也可用于已有的cDNA文库.随机六聚体引发合成的c DNA也曾用于5 -RACE从单一第一链反应中扩增和克隆了多个基因.RACE产物可直接测序,勿需任何中间克隆步骤;或用于制备探针.3 -RACE和5 -RAC E的产物可以结合得到全长cDNA.RACE法还可与外显子捕获法结合鉴定未知编码区序列.RACE法的重要特征是在PCR中使用一个根据mRNA的已知序列而设计的基因特异引物(GSP)和一个与mRNA的Poly(A)尾互补的 通用引物 (3 -RACE)或与添加在cDNA的3 -末端的同聚尾互补的 通用引物 (5 -RAC E).因同聚物不是良好的PCR引物,为了便于RACE产物的克隆,通用引物的5 -末端常引入一个限制性位点.用于RACE-PCR的cDNA模板可用Oligo-dT引物(3 -和5 -RACE),也可用与mRNA中的已知序列互补的引物(仅5 -RACE).在RACE-PCR产物复杂时,可取一等分的产物用第二个(在第一个引物内)特异的引物和原来的通用引物进行第二轮PC R,此为所谓的Nested PCR.2 RACE步骤的优化和改良2.1 反转录影响RACE结果的最关键步骤是mRNA的反转录合成第一链cDNA.这在克隆全长mRNA的5 -末端时尤其突出,因为不完全的cDNA仍然可以用TdT加尾和其后被PCR扩增.这些不完全分子与全长分子具有相同的末端,它们和全长分子都可以在PCR中扩增.这些不完全cDNA的存在,极大降低甚至不能产生代表全长cDNA的PCR产物,因为在有异质和具相同末端底物的PC R反应液中,较小的DNA分子较易发生扩增[3].因此,应当优化反转录过程,尽可能地避免不完全cDNAs的产生,因而必须使用高质量的、未被降解的mRNA.常用一步分离法[4],从组织或少量组织培养细胞中提取总RNA,对于大量的组织培养细胞,可采用胞质RNA制备方法制备[5].还有人建议用oligo(dT)-cellulose或用试剂盒纯化RNA,去掉非腺苷酸化的RNAs.使用poly(A)-mRNA可以避免含内含子序列的c DNAs的产生和克隆.如果材料足够,可用与RACE等量的RNA样品进行电泳、Northern印迹.用已知cDNA序列做探针检测,以证实目的序列存在且并未明显降解.但是,即使高质量的mRNA,在反转录过程中也会产生许多不完整的cDNAs.通常认为,这种切短的cDNAs的产生是由于反转录酶在有稳定的二级结构的mRNA区不能继续进行聚合反应所致[6]. GC AU比率高的转录本及含有稳定的二级结构区,更有可能产生切略了的cDNAs.在反转录过程中降低mRNAs二级结构稳定性的一个有效方法是在反应前提高反应混合物的温度(37~42 ).嗜常温的反转录酶(AMV-RT和MMLV-RT)只能在低于大约50 的温度下起作用.现已有热稳定的DNA聚合酶,可以在很高的温度下(60~70 )有活性.在此温度下,RNA的二级结构不稳定,反转录可以更容易进行到mRNA分子的5 -末端.在某些条件下,可以反转录mRNA的嗜热DNA聚合酶主要有rTth(PE公司)和TetZ(Amersham).甚至Taq酶也有表现出反转录酶活性的报道.虽然r Tth酶较嗜常温的反转录酶对二级结构不敏感[7],但也有不足.首先,r Tth主要是一个DNA 指导的DNA聚合酶,其最适温度在70 ,与嗜常温的反转录酶的操作温度相比,更有利于DNA的去稳定.因此,更有可能引发污染的基因组DNA发190 生 命 科 学 研 究 2003年生延伸.DNA的污染问题可以通过用RNase-free DNase进行预处理而很容易避免[8].其次,高于15 min的反转录反应,在最适聚合酶活性所要求的高温和二价阳离子(Mn2+)的存在下,由于RNA的快速水解,偏向于产生切略的cDNAs.部分降解的RNAs分子可以引发反转录,产生不完全的cDNAs.此种现象可能会导致rTth产生长于1kb的cDNA 的合成能力下降,因为长的延伸需要长的温育时间,而时间的延长又会增加模板降解(水解).因此,反转录的时间应控制在15min之内,需要反转录的区域应控制在最小长度.因此,在用RACE扩增、克隆5 -末端时,反转录应采用特异引物而不是oligo (dT),且此引物应尽可能定位在远离部分cDNA的5 -末端,以便保留足够的序列以设计两个PCR内引物和第3个检测特异PCR产物的Southern杂交区.另外,因为全长cDNA只有在酶分子和模板分子的比例为1或较高的情况下才能有效产生,在反转录反应中不应使用过量的RNA或cDNA引物.究竟多少量的RNA才会造成模板过剩,只能通过经验确定.有证据表明,对大多数方法中引物浓度可以在数个数量级内变化.2.2 TdT加尾和第二链cDNA的合成标准的RACE要求把第一链cDNA用TdT酶加上一个脱氧核糖核酸同聚尾[1,2,9].然后此同聚尾作为下步与锚多聚连接物杂交的底物.锚多聚连接物有一个3 -末端同聚物锚(N)15,可与cDNA的同聚尾互补,然后由锚(N)15引发第二链cDNA的合成.但此法也可能失败或促进无关产物的形成.为了使同聚加尾成功,反转录后自由的核苷酸和过剩的cDNA引物必须除去.如果自由的核苷酸未除去,它将被TdT加入到3 -末端cDNA尾中去,从而干扰互补同聚物尾与锚引物的杂交.如果不除去过剩的cDNA引物,其3 -末端将与c DNA末端竞争加尾,从而降低cDNA加尾的效率.加尾的cDNA 引物还可以与加尾的锚引物退火,与cDNA发生竞争,从而降低第二链cDNA合成的效率.这些小分子将会在下步用锚引物PCR反应中作为退火和延伸的底物,降低PCR的效率[10].为了去除过剩的自由核苷酸和引物,可采用分子排阻类方法如Centricon microc oncentrator(Amicon)[7].但更简便、更经济有效的方法是使用1 4体积的10mol L醋酸胺和3倍体积的100%的乙醇的两步沉淀法.5 -RACE加尾一个主要问题是所有的cDNAs,无论是不是全长,都被TdT加尾.一旦锚引物加到第二链合成中,这些切略了的cDNAs会在PCR中与全长产物竞争扩增[7].如果切略了的cDNA比全长cDNAs短得多的话,它们就可发生趋向性扩增[3],使得PCR反应不能积累足量的全长cDNA,因而不能检测到目的产物,降低这些切略了的cDNAs产生的唯一方法是优化反转录过程[7].另一个导致切略cDNAs产生的原因可能存在于第二链合成中.如果目标cDNA含有与anchor (N)15同聚尾互补的数个核苷酸构成的同聚物区,第二链合成就可从这个内部序列处引发,而不是从末端同聚区,从而会产生切略的第二链.Anchor(N)15的内部引发可以用许多方法克服.因为A T配对比G C配对的氢键要弱得多,使用A和T同聚物尾趋向于产生较少的内部引发[7,8].但是,对于富含AT的基因组中,anchor(N)15的内部引发率却较高[11].另一种降低非特异性的anchor (N)15引发的方法是在第二链合成中避免使用太多的引物或太低的杂交温度.2.3 加尾的其它替代方法上述加尾策略本身存在许多缺陷,有几个研究组独立地设计了RACE技术的改良方法以绕过cDNA的TdT介导的加尾.所有这些改良方法都使用RNA ligase以共价方式把寡核苷酸锚连在cDNA 的5 -末端[12~15]或直接连接在起始RNA群上[11,16,17].因此这些策略既可消除TdT加尾这一步,又可消除Anchor(N)15引发的第二链cDNA的合成.这样,Anchor(N)15的内部引发可能性就得以完全消除[15].在把Anchor直接连接在RNA上的方法中,从理论上讲,具有3 -末端anchor序列的任何切略cDNAs的产生都得以避免[11].有几个研究组发表了把DNA锚定寡核苷酸连接在cDNA上的方法[12~15].此种RACE变种通常称为锚连接PCR (Ligation-anchored PC R,LA-PCR)[12,13]或称单链cDNA末端的单链连接(Single-strand ligation to ss-cDNA ends,SLIC)[14,15].连接反应是通过T4RNA连接酶催化进行的,此酶具有连接单链脱氧核糖核酸和核糖核酸的能力[18].然后,使用特异的3 -末端引物和锚引物,连接了锚的cDNA可直接用于PCR 扩增,这与标准的RACE法相同.寡核苷酸锚在用于连接反应前,必须作两个修饰改变.首先,必须使其5 -末端磷酸化,才能使其成为T4RNA连接酶的底物[18].这可通过在合成寡核苷酸时或通过T4多核苷酸激酶和ATP的酶学方191第3期 李关荣等:cDNA末端快速扩增技术(RACE)的优化与改良法而完成[12];其次,寡核苷酸锚的3 -末端必须封闭,以避免形成寡核苷酸锚的串联体.这一种修饰也可以在体外合成中通过用已封闭了的氨基核苷酸类似物作为最后的碱基或在寡核苷酸合成后,用TdT介导的方法在其3 -末端加上一个双脱氧核苷酸[14,15]而实现;另一个要求是,c DNA合成使用的寡核苷酸必须具有一个5 -末端羟基,这样cDNA分子的5 -末端才不会成为RNA连接酶的底物[12,14]. cDNA合成后,RNA模板可通过化学方法用NaOH 在高温下处理降解.碱处理把RNA水解为带5 -OH 和3 -P或2 -P的核糖核苷酸,RNA的转化产物不是T4RNA ligase的底物[13].通过上述步骤除去或钝化了连接反应的所有竞争性抑制剂后,连接酶的唯一底物就只有寡核苷酸锚和cDNA分子的3 -OH.然后,连接了锚的c DNA就可用特异的3 -末端引物和锚引物直接进行PC R扩增.尽管LA-PCR避免了在第二链合成中由于第一链cDNA分子的内部同聚物与Anchor(N)15的退火产生的切略cDNAs,但其它产生切略cDNAs的途径仍存在.严格地讲,cDNA合成中产生的任何不完整的第一链cDNAs都将作为T4RNA连接酶的底物,都有寡核苷酸锚连在其3 -末端,PCR仍然可以扩增这些切略了的cDNAs.相反,RNA连接酶介导的RACE(RLM-RACE)[11],也称反转录连接介导PCR(RLPCR),可以避免所有5 -末端切略的产生.在此法中,RNA寡核苷酸锚序列被连接到mRNA的5 -末端.然后,此锚修饰了的mRNA反转录产生第一链cDNA,后者用3 -末端特异引物和一个DNA锚引物进行PCR 扩增[11,16,17,19],因为只有完全延伸为全长的cDNA 才具有3 -末端锚序列,在PCR中切略了的cDNA 将不会被扩增.切略cDNAs产生的唯一途径是在PC R过程中DNA锚引物的非特异性内部退火所致.此类问题可以通过仔细设计引物和调节PCR 参数而避免.在制备用于RLM-RACE的mRNAs时, mRNA必须用酶学或化学方法处理[16,17,19,20],除去共价交联在所有mRNA转录本5 -末端上的7-MeGppp帽子结构.化学方法去帽采用 -消除法: RNA通过用高碘酸钠 SDS和甘油的顺序处理而被氧化.氧化了的mRNAs然后用环己酰胺处理以去除7-Me G帽子.去帽后留在5 -末端的焦磷酸基团用CIP处理除去后,再用T4多核苷酸激酶和ATP 重新加上一个磷酸基团,使其5 -末端成为T4多核苷酸激酶的底物(5 -末端焦磷酸不是T4RNA ligase 的底物)[18].化学去帽的主要缺点是,降解的RNAs 和非mRNAs都可被多核苷酸激酶磷酸化,产生连接反应不需要的底物[11],非mRNAs将竞争RNA 锚引物,这可能导致mRNAs连接效率的降低.但更有害的是可能降解的mRNAs,其5 -末端也连有锚引物,在反转录时,此切略了的mRNAs会产生具3 -末端锚的切略的cDNAs,后者会在PC R中扩增.酶学方法去帽步骤少,避免了化学去帽的不足[11].RNA样品首先用碱性磷酸酶处理,除去所有降解了的RNAs和不具帽的RNAs的5 -末端磷酸基团[16,19],通过热钝化或用酚-氯仿抽提,使碱性磷酸酶失活后[16],其中的mRNAs用烟酸焦磷酸酶(TAP)处理去帽,此酶水解mRNA帽的三磷酸桥上的磷酸苷键[20].这样,TAP处理后,在去帽的mRNAs上留下了一个5 -P,因此只有具帽的mRNA 的5 -末端才转化成T4RNA ligase的底物.切略了的mRNAs却留下了5 -OH,锚引物不能与之连接.这样,只有未降解的mRNAs模板的全长cDNAs延伸产物的3 -末端才有锚引物序列[16].RNA寡核苷酸锚引物既可化学合成[16],也可通过用带有适当启动子(T7、T3和SP6)的线性化质粒模板的体外转录而合成[11,17].在这两种方法中,合成后的RNA寡核苷酸都不需要对其5 -末端进行修饰,因为体外转录产物已经具有了一个5 -末端PPP基团,而化学合成产物有一个5 -OH,它们都不是RNA ligase的底物.因此避免了RNA寡核苷酸锚的串联体的形成.从理论上讲,RNA寡核苷酸锚引物的长度不限,只要有数个核苷酸保证PCR 反应的特异性就行.通常用30nt长,只是要控制其内部二级结构的形成和与mRANs群体中的部分互补序列的退火,因为它们会造成连接反应的效率降低.设计RNA锚引物也应遵循通常的PC R引物设计原则.一旦设计和合成了适合的RNA寡核苷酸锚引物后,就可通过T4RNA ligase将其连接到磷酸化的mRNAs上去.有人曾报道,在连接反应中添加PEG 8000至终浓度25%可以增强连接效率.为了阻止mRNAs的环化,可在去帽前在其3 -末端加pCp[16]或用高碘酸钠处理RNA以除去3 -OH[17].在使用RLM-RACE扩增、克隆转录本的3 -末端的过程中,把DNA或RNA寡核苷酸锚连接到mRNAs分子的3 -末端.尽管DNA寡核苷酸在RNA 连接反应中不是有效的受体,但却是良好的供192 生 命 科 学 研 究 2003年体[18],因此,可采用更易操作的DNA锚替代RNA 锚.如果用DNA锚,则可简单地用T4多核苷酸激酶磷酸化后,然后用T4RNA ligase将之连接在mRNA的3 -末端上.反转录是由另一与连接上的锚完全互补的DNA寡核苷酸引发的,PCR使用锚互补部分作为3 -末端引物和一个与已知cDNA序列互补的5 -末端引物[11,17].因为3 -末端锚是连接在mRNA的尾部的,在整个RACE产物中都保留了完整的mRNA尾.因此,除了能够明确确定克隆的转录本的完整3 -末端外,还可获得转录本3 -末端的有关生化信息.感兴趣的研究者可以根据各个克隆确定Poly(A)尾的长度及其长度的变化.同时还可确定特定转录本中是否具有经典的多腺苷酸化信号[11,17].2.4 PCR扩增关于PCR扩增技术及其参数的优化有很多的文献论述,本部分重点讨论某些简化和增强PCR 重复性的参数以及在PC R中遇到的问题的克服. 2.4.1 PCR的忠实性问题cDNAs的PCR扩增中的一个值得考虑的重要问题是聚合酶的忠实性.因为RACE技术是为确定未知cDNA序列设计的,必须注意使在PCR中引入的突变最少.现已有具3 5 校对核酸外切酶活性的商品嗜热聚合酶可供使用,如pfu(Stratagene)和Vent(Ne w England Biolabs)等.在这两种酶中,p fu的忠实性最高,每掺入一个核苷酸的突变率为1.6 10-6[21].据报道,Taq聚合酶的核苷酸误掺频率为2.5 10-5,比p fu高12倍左右[21].pfu酶还具有特别高的热稳定性,在95 ,60min仍有95%的活性[21].因此,可使用更高变性温度和变性时间的PC R循环而不会明显影响其聚合酶活性.Barnes报道[22],p fu和Klen Taq1(一种遗传修饰了的Taq聚合酶)以1:15混合,其忠实性几乎与pfu本身一样高,扩增时间比两酶单独使用要高得多.因此认为,反应混合物中的少量的pfu足以除去此Taq酶所添加的误配碱基,进而继续推断,PC R扩增通常只限于10kb以内的模板,因为Taq酶过早地终止了引物的延伸.因此,当大于10kb的分子作为PCR 模板时,此种误掺发生频率太高,理想的产物不能有效扩增.p fu聚合酶的校对活性的加入足以克服此种障碍.为了增加PCR反应的产率和特异性,已经设计了一些方法,先把不含模板[23]或模板和聚合酶或活性酶的其它PCR组分混合,只有当混合物预热到引物退火温度以上时,再加入这些组分.有人认为此种 热启动 (hot start)法能防止在室温装配试剂过程中事先变性的模板与引物发生非特异性退火,从而改善引物与模板相互作用的特异性[23]. Taq聚合酶延伸模板的速度较慢,室温下每分钟约15nt[21],因此,非特异性的引物与模板退火或引物与引物配对,在试剂装配和进一步的PCR扩增中都会延伸,从而产生高背景的非特异性产物[23].因为p fu在低温下的聚合酶和外切酶活性低得可以忽略[21],所有PC R的反应组分都可在冰上(或在处于4 的PCR仪)上装配,而不必担心非特异退火的引物或引物与模板被此酶的3 5 校对核酸外切酶活性的降解.由于pfu具有高耐热性,初始变性温度高达98 ,5min,而不会引起酶活性明显降低,尽管长的变性时间可导致PCR模板的损害.因此整个反应混合物都可在严谨的条件下变性,然后立即冷却到适宜温度,使引物退火和延伸.这样,模板的复性和非特异性引物的退火均达到最小化.2.4.2 引物的设计引物设计是另一个对PCR结果有重大影响的参数.PC R技术的使用者有许多经验规则,但却无实验证据[3].但还是有几个基本的规律和计算方法,能使研究者成功地设计出产生理想的PCR产物而无或低背景的引物.引物的正确设计与扩增分子的长度有某种依赖性,200~400bp的长度在PCR中扩增效率最高.许多设计算不上很好的引物,在此大小范围内仍能扩增出理想的产物[3].因理想的全长RACE产物的大小在PCR进行前大都未知,设计的引物应当尽可能符合许多优化参数.首先,应避免使用3 -末端有互补性的引物对,以防止引物二聚体的形成.即使3 -末端仅有几个互补碱基,仍可产生引物二聚体,因为Taq酶延伸引物速度快;同时,还应避免使用3 -末端有自我互补的引物,因此种引物将会以自己为模板而延伸.另外,所有PCR引物的3 -末端应设计为不稳定,以使从非目标部位引发降到最低.在目的位点杂交的稳定性是由引物的5 -末端和中部区域决定的,引物是连续延伸的.相反,如果引物与非目的位点序列有短的互补,不稳定的3 -末端在这个短暂杂合未结束前,不可能非特异性地退火和被延伸.Rychlick根据最近邻核苷酸分析创建了一个DNA双链形成的自由能值表,这些值可用于估算给定序列的DNA双链的稳定193第3期 李关荣等:cDNA末端快速扩增技术(RACE)的优化与改良性.Rychlick建议一个特异引物的3 -末端的5个碱基的稳定性不能超过-9kcal mol,这就是说,3 -末端的5个碱基不能超过两个G或C.他还建议,对于小于500bp的位点的扩增,引物长度应保持较短(16~18nt),而长的位点(5kb)的扩增应用较长的引物(大约20nt).尽管这些原则在使用含有克隆接头引物时,难以达到,但与目的分子互补的引物区应控制在16~18nt范围内.引物的GC AT比率要尽可能接近模板的GC AT比率.虽然RACE目的位点的大多数碱基对组成未知,但其GC AT比率却可以通过已知cDNA序列或目的基因组的GC AT比率而估算.2.4.3 PCR参数PC R参数显著影响特定PCR扩增的成败,特别是目的位点的大小有数千个碱基时[22].变性循环必须有足够高的温度和足够的时间,才能至少使目的分子的小段成功变性.从理论上讲,要实现最佳的PCR效率,只有所有的目的分子在每个变性循环中都变性才可能.但是,特别值得考虑的是, DNA脱嘌呤的速度随温度的升高和pH的降低而升高.在PCR中,在25 ,pH8.3的Tris buffer,当温度达到94 以上时pH将降低(在95 时pH值将降到6.1).当遇到一个脱嘌呤点时,Taq酶就不能继续延伸引物[22].据Barnes计算,PCR扩增目标在kb级或更小范围内脱嘌呤发生明显.因此,变性次数(时间)应当控制在成功PC R的最小要求内.94 ,10s这样短的变性循环曾用于成功扩增20kb以上的目的片段,加入助溶剂如甘油、DMSO 改进了这些实验的产率,这可能是由于降低了解链温度的原因.Cheng等也指出,PCR反应中高温的危害性,可通过使用在变性循环中pH稳定的PCR buffer而减低[27].如果使用一个温度系数比Tris小的buffer(如Tricine,Bicine,EPPS),在变性中就可以采用较高的温度,脱嘌呤的发生就会降低.对一特定PCR引物对,有许多计算理想杂交温度的公式[24,25].据报道,理想的杂交温度的计算也要求采用模板核苷酸的最近邻分析[3].但是,他们认为,如果引物设计适当,使其3 -末端不稳定,引物退火的最适温度范围相当宽.Schaefer发现,即使是最简单的退火温度估算公式:[2 (A T)+4 (G C)]-5=T Hyb对大多数引物都很适用[26].在此公式中,引物退火温度通过赋予每个A或T2 和每个G或C4 来计算.然后杂交温度计为低于退火温度的5 [24].在可能的情况下,最好使用退火温度相当的引物对.Cheng等报道,当使用退火温度为68 的引物时,变性温度为94 、退火 延伸温度都为68 的双温热循环效果都很好[27].在扩增目的片段时,一般每个kb需要延伸1min,尽管对于数个kb的目的片段的扩增,可能要求更长的延伸时间.在目的片段大小不清的RACE扩增中,要求的最大延伸时间可以通过Northern杂交中mRNA 转录本的大小估算.2.4.4 增加特异性除非RAC E克隆的目的c DNA很丰富,一次PC R扩增,通常不能产生足以用于克隆的理想产物.在RACE中,产生的许多非目的cDNAs的5 -末端都有锚定引物序列,这与使用两个特异的引物的PC R相比,RACE-PCR扩增的效率要低些,因为有相当量的锚定引物消耗在与非目的cDNAs序列的退火和后来的延伸中.非目的单链cDNAs的积累,增加了特异3 -末端引物的非特异性退火和聚合酶延伸的可能性,从而产生可在以后的循环中竞争核苷酸、聚合酶分子和两个引物的底物.但是,第一次PCR产物可经过纯化除去残留的引物后,使用锚定引物和另一个与第一次PCR 产物的cDNA序列互补的特异3 -末端引物进行第二次PCR扩增[2,9,19].Frohman报道,如果两次PCR 扩增的循环总数达到60个的话,理想的RAC E产物就会在琼脂糖胶上,经溴乙锭染色表现出特异的带.另一种可以增强特异PCR产物的产率的方法称为亲和捕获(Affinity capture).此种方法有许多变化,但其基本方法涉及到使用特异交联在亲和基质上的一个标签寡核苷酸(Tagged oligo)来捕获理想的产物.如与目标cDNA序列互补的生物素化的oligo在溶液中与变性的cDNA杂交后,杂合体用Streptavidin亲和柱捕获,然后用适当条件洗脱除去非特异退火的杂合体.这样明显富积了的特异目的cDNA序列就从柱上洗脱下来,再用于PCR扩增. 2.4.5 RAC E产物的克隆一旦获得可以检测到的RACE产物,就必须进行纯化、回收和克隆.因为PCR产物在经酚 氯仿抽提和乙醇沉淀的回收过程中,有相当大的损失[28],最好使用专门的试剂盒回收.纯化的产物可用适当的限制酶切割,在低熔点琼脂糖胶上电泳,直接连接到测序载体中.虽然有RAC E产物直接用于测序的报道[9],但由于有替代的转录起始位点[11,16]和反转录酶合成的第一链cDNA的3 -末端有非模板指194 生 命 科 学 研 究 2003年。
瞬转过表达测序
瞬转过表达测序全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：瞬转过表达测序（Rapid amplification of cDNA ends, RACE）是一种用于确定基因的末端序列以及寻找基因的转录起始位点的技术。
利用RACE技术，研究人员可以快速准确地获得目标基因的全长序列信息。
本文将介绍瞬转过表达测序的原理、步骤和应用。
一、原理瞬转过表达测序是一种基于PCR扩增的技朮，用于扩增未知序列的末端。
它利用了mRNA转录的3'多聚腺苷酸尾巴和5'端的未知序列，通过扩增这两个端点，从而获得目标基因的全部序列信息。
RACE技术的原理如下：将mRNA转录为cDNA，其中含有未知的末端序列。
然后，通过加入多聚C或多聚G的引物，可以选择性地扩增3'末端或5'末端的序列。
通过PCR扩增和测序，可以获得目标基因的全部序列信息。
二、步骤瞬转过表达测序的步骤如下：1. cDNA合成：将mRNA转录为cDNA，即合成第一链。
通常采用逆转录酶和随机引物对mRNA进行逆转录。
2. RACE反应：根据目标基因的末端序列信息，设计特异性引物。
如果要扩增3'末端，可以加入多聚C引物；如果要扩增5'末端，可以加入多聚G引物。
3. PCR扩增：将cDNA与特异性引物进行PCR扩增，得到预期大小的产物。
4. 凝胶电泳：将PCR产物进行凝胶电泳分析，确认扩增的目的片段。
5. 测序：对扩增的片段进行测序，获得完整的基因序列信息。
三、应用瞬转过表达测序技术在生物学研究中有着广泛的应用，包括：1. 确定基因的未知序列：RACE技术可以帮助研究人员获得目标基因的未知序列信息，为进一步的研究奠定基础。
2. 寻找基因的转录起始位点：通过RACE技术，可以确定基因的5'端序列，从而找到转录起始位点。
3. 进化研究：瞬转过表达测序技术可以用于研究物种之间的基因序列差异，从而揭示生物进化的规律。
4. 新基因的发现：通过RACE技术，可以发现新的基因，为生物学研究提供新的研究对象。
RACE技术
RACE技术RACE的扩增原理图RACE(rapid-amplificationofcDNAends)是通过PCR进行cDNA末端快速克隆的技术，通过PCR技术实现的，无须建立cDNA文库，可以在很短的时间内获得有利用价值的信息。
RACE是基于PCR技术基础上由已知的一段cDNA片段，通过往两端延伸扩增从而获得完整的3'端和5'端的方法。
RACE技术-主要分类一般分5-和3-RACE两种。
3-RACE较简单，首先将mRNA或总RNA用PolyT引物反转录，根据一般基因具有polyA 尾巴的特点，选用特异引物(根据已知序列设计)和PolyT引物PCR即可。
大多实验者反映一次PCR可以搞定。
5-RACE相对较难，目前流行几种5-RACE。
其一为加接头(传统)，根据接头引物和自己设计特异引物PCR，可以设计巢式PCR二次扩增。
另外，有利用反向PCR技术，连接成环在PCR。
还有，GENE公司一种smartRACEPCR，利用反转酶末断加C特点,直接加上多G接头，转换模板而无需用连接酶加接头。
RACE技术-发展历史RACE技术经典的RACE技术是由Frohman等(1988)发明的一项技术，主要通过RT-PCR技术由已知部分cDNA序列来得到完整的cDNA5’和3’端，包括单边PCR和锚定PCR。
该技术提出以来经过不断发展和完善，克服了早期技术步骤多、时间长、特异性差的缺点(Frohman等，1995：Schaefer，l995：Chen，1998：Bespalova等，1998：Matz等1999)。
对传统RACE技术的改进主要是引物设计及RT-PCR技术的改进：改进之一是利用锁定引物((lockdockingprimer)合成第一链cDNA,即在oligo(dT)引物的3′端引入两个简并的核苷酸【5′-Oligo(dT)16_30MN-3′,M=A/G/C;N=A/G/C/T】，使引物定位在poly(A)尾的起始点，从而消除了在合成第一条cDNA链时oligo(dT)与poly(A)尾的任何部位的结合所带来的影响；改进之二是在5‘端加尾时，采用poly(C)，而不是poly(A)；改进之三是采用RNaseH一莫洛尼氏鼠白血病毒(MMLV)反转录酶或选择嗜热DNA聚合酶可能在高温h(60度-70度)有效地逆转录mRNA，从而消除了5‘端由于高CC含量导致的mRNA二级结构对逆转录的影响；改进之四是采用热启动PCR(hotstartPCR)技术和降落PCR(touchdownPCR)提高PCR反应的特异性。
race实验原理
race实验原理摘要：一、实验背景1.实验目的2.实验意义二、实验原理1.实验基本流程2.实验核心方法3.实验关键参数三、实验应用1.实验领域2.实验实例3.实验成果四、实验展望1.实验局限性2.实验改进方向3.实验未来前景正文：一、实验背景随着科技的快速发展，人工智能、大数据等领域的研究日益深入。
在这些领域中，有一种名为“race”的实验，它旨在通过模拟人类认知过程，探究人类思维的奥秘。
本文将为您详细介绍race 实验的原理。
二、实验原理1.实验基本流程race 实验是一种基于认知神经科学、计算机科学等多个学科的实验方法。
实验过程中，参与者需要完成一系列与认知能力相关的任务，如记忆、决策等。
通过记录参与者在实验中的脑电波、眼动等生理信号，研究者可以分析人类认知过程的神经机制。
2.实验核心方法实验核心方法为脑电波信号的分析。
脑电波信号可以反映大脑神经活动的实时状态，通过分析这些信号，研究者可以了解参与者在进行不同认知任务时的神经活动特点。
此外，眼动信号的分析也是实验的重要部分，它可以反映参与者的注意力和视觉搜索策略。
3.实验关键参数实验关键参数包括实验任务的设计、实验环境的设置以及实验数据的分析方法。
任务设计需要充分考虑人类认知过程的特点，以保证实验的有效性；实验环境的设置要尽量模拟现实场景，以减少外部因素对实验结果的影响；数据分析方法需要结合实验目的，选择合适的统计和建模技术。
三、实验应用1.实验领域race 实验广泛应用于心理学、神经科学、人工智能等领域，为研究人类认知过程提供了有力的工具。
2.实验实例以心理学为例，研究者可以通过race 实验探究人类记忆、决策等认知过程的神经机制。
在神经科学领域，实验可以帮助研究者了解大脑不同区域的功能和相互联系。
在人工智能领域，实验可以为机器学习、自然语言处理等领域的研究提供启示。
3.实验成果通过race 实验，研究者们取得了一系列重要成果，如揭示了人类认知过程的神经机制、提出了新的学习算法等。
5’-race鉴定转录起始位点的原理
5’-race是一种用于鉴定RNA转录起始位点的实验技术，它可以帮助研究者确定基因的启动子区域和转录调控元件，对于理解基因表达调控机制具有重要意义。
本文将介绍5’-race的原理及其在实验中的应用。
一、什么是5’-race？5’-race是Rapid Amplification of cDNA Ends的缩写，翻译为cDNA末端快速扩增。
该技术最早由Frohman等人于1988年提出，并在随后的研究中不断完善和应用。
5’-race主要用于鉴定mRNA的5’端序列，揭示RNA的转录起始位置，并发现新的调控元件。
二、5’-race的原理1. 引物连接：5’-race首先通过连接一个短寡核苷酸引物到RNA的5’端，同时进行逆转录反应以合成cDNA。
这个引物称为内引物。
2. 增大cDNA：在反转录后，通过PCR技术进行cDNA的快速扩增，采用一个外引物和内引物的连接引物结合进行扩增。
3. 清除非特异产物：将PCR产物纯化后，对于其中非特异扩增的产物进行去除，留下特异的5’端cDNA。
4. 提取cDNA：将特异5’端cDNA变性后进行连接进行克隆。
5. 测序：对克隆产物测序，最终得到RNA的转录起始位点。
三、5’-race的应用1. 确定基因启动子区域：通过5’-race技术可以鉴定基因的转录起始位点，从而确定基因的启动子区域，帮助研究者进一步分析基因的转录调控机制。
2. 发现新的转录起始位点：对于未知基因或未知转录本，5’-race可以帮助研究者发现新的转录起始位点，进一步研究其功能及调控机制。
3. 肿瘤基因的研究：在肿瘤基因研究中，通过5’-race技术可以鉴定肿瘤相关基因的启动子区域和转录调控元件，对于肿瘤的发生和发展具有重要意义。
四、5’-race的优势与局限1. 优势：5’-race技术可以在较短的时间内鉴定RNA的转录起始位点，帮助研究者快速了解基因的转录调控机制。
2. 局限：5’-race技术对于RNA的质量和纯度要求较高，同时在设计引物和PCR条件优化上也需要一定的技术经验。
cDNA末端快速扩增技术RACE
SMART RACE cDNA synthesis Kit
碱基互补 配对原则
AT之间 之间 形成两个氢键 GC之间 之间 形成三个氢键
poly(C)替代 替代poly(A) 替代 增加5′ 接头与cDNA 第一链的结合牢固性 增加 接头与
增加模板中有效双链丰度
提高目的基因获取几率
SMART RACE cDNA synthesis Kit原理 原理
cDNA末端快速扩增技术 cDNA末端快速扩增技术 (rapid amplification of cDNA en
♥ ♥ ♥ ♥ 技术背景 基本RACE 基本RACE 原理和方法 样品要求 RACE 产物的鉴定和全长 cDNA 的获得
技 术 背 景
RACE流程 流程
（1） ）
RNase H
（2） ）
5′-RACE法 5′-RACE法 原理图
（3） ）
（4） ）
样品要求： 样品要求：
提取Total RNA的材料要新鲜，采样后立即放入 的材料要新鲜， ◇ 提取 的材料要新鲜 液氮中速冻或加入样品稳定剂。 液氮中速冻或加入样品稳定剂。 ◇ Total RNA无降解，OD260/280=1.8 ~ 2.0。 无降解， 无降解 。 提供尽量多的实验材料： ◇ 提供尽量多的实验材料：3′ RACE Total RNA＞ ＞ 15 µg；5′RACE Total RNA＞25 µg。如果基因 ； ＞ 。 的含量较低或者未知序列较长， 的含量较低或者未知序列较长，样品量需相应 增加。 增加。
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RACE技术第一 RACE的简介目前,全长基因的获得是生物工程及分子生物学研究的一个重点。
尽管已经有多种方法可以获得基因的全长序列，但在很多生物研究中，由于所研究的目的基因丰度较低，从而使得由低丰度mRNA通过转录获得全长cDNA很困难。
近年来发展成熟的cDNA末端快速扩增(RACE)技术为从低丰度转录快速获得全长cDNA提供了一个便捷的途径。
cDNA 末端快速扩增(rapid amplification of cDNA ends,RACE)技术是一种基于mRNA 反转录和PCR技术建立起来的、以部分的已知区域序列为起点,扩增基因转录本的未知区域,从而获得mRNA(cDNA)完整序列的方法。
简单的说就是一种从低丰度转录本中快速增长cDNA5’和cDNA3’末端，进而获得获得全长cDNA简单而有效的方法，该方法具有快捷、方便、高效等优点,可同时获得多个转录本。
因此近年来RACE技术已逐渐取代了经典的cDNA文库筛选技术,成为克隆全长cDNA序列的常用手段。
随着分子生物学技术的发展，科学家结合其他不同的分子生物学技术对最初的RACE 技术进行了改进，从而丰富了ＲＡＣＥ技术的类型。
目前使用的RACE技术包括：经典RACE、Adapter Ligated RACE、RLM-RACE、Cap-switching RACE、环形RACE、RAC-RACE和T-RACE等等，但没有一种RACE技术适合克隆所有类型的RNA。
因此，本文将通过介绍各种RACE技术的发展、原理及应用，比较认识各种RACE技术的优缺点，并对RACE的前景进行讨论。
第二RACE的原理1.经典RACERACE 是采用PCR 技术由已知的部分cDNA 顺序来扩增出完整cDNA5’和3’末端,是一种简便而有效的方法, 又被称为锚定PCR (anchoredPCR)和单边PCR(one2side PCR)。
①3’RACE的原理一)加入oligo(dT)17和反转录酶对mRNA进行反转录得到(-)cDNA；二)以oligo(dT)l7和一个35bp的接头(dT17-adaptor)为引物，其中在引物的接头中有一在基因组DNA中罕见的限制酶的酶切位点。
这样就在未知cDNA末端接上了一段特殊的接头序列。
再用一个基因特异性引物(3 amp)与少量第一链(-)cDNA退火并延伸，产生互补的第二链(+)cDNA。
三)利用3amp和接头引物进行PCR循环即可扩增得到cDNA双链。
扩增的特异性取决于3amp的碱基只与目的cDNA分子互补．而用接头引物来取代dT17一adaptor则可阻止长(dT)碱基引起的错配。
②5’RACE的原理5’RACE与3’ RACE略有不同。
首先，引物多设计了一个用于逆转录的基因特异引物GSP-RT；其次，在酶促反应中增加了逆转录和加尾步骤，即先用GSP-RT逆转录mRNA获得第一链(-)cDNA后，用脱氧核糖核酸末端转移酶和dATP在cDNA5’ 端加poly(A)尾，再用锚定引物合成第二链(+)cDNA,接下来与3’ RAC E过程相同。
用接头引物和位于延伸引物上游的基因特异性引物(5amp)进行PCR扩增。
全长cDNA的获得通过RACE方法获得的双链cDNA可用限制性内切酶酶切和southem 印迹分析并克隆。
通常的克隆方法是同时使用一个切点位于接头序列上的限制性内切酶和一个切点位于扩增区域内的内切酶。
由于大多数非特异性扩增的cDNA产物不能被后一个限制性内切酶酶切，因而也就不会被克隆．从而增加了克隆的选择效率。
还可以用在基因特异性引物的5’端掺人一个限制性内切酶的酶切位点的方法来克隆。
最后，从两个有相互重叠序列的3’和5’RACE产物中获得全长cDNA。
或者通过分析RACE产物的3’和5’端序列，合成相应引物来扩增mRNA的反转录产物，从而获得全长cDNA。
第三RACE的应用RACE技术主要是应用于对全长cDNA序列的获得，但对该技术进行一定的修改后，也可在其它方面显示出极高的应用价值。
首先，RACE技术可用于cDNA文库的构建及筛选。
Belyavaasky等(1989)用10个骨髓瘤细胞分离的总RNA，通过TdT加同聚尾、(dT)16引物反转录，接着用(dC)13和锚定引物扩增的方法建立了一个106克隆的cDNA 文库。
同时，用该方法构建文库的优点是它们都只需要很少量的实验材料。
建喜等(2001)利用RACE技术从已经构建的cDNA 文库中成功克隆了家兔精子膜蛋白基因。
其次，应用RACE克隆已知片段的旁侧内部序列(neighboring internal sequence)。
Fritz等(1991)以及Struck等(1994)分别用该法获得了3’端和5’端的旁侧序列。
Zhang (1996)应用LA-PCR方法获得了特异基因的5’末端非编码和编码序列,省去了构建及筛选基因组文库的麻烦。
王东等(2003)利用RT-PCR和RACE技术从玉米中获得一个长度为2469bp F2KP蛋白基因的cDNA克隆。
此外，RACE技术还可用于克隆同源基因的同源片断，为寻找同基因提供了一种方法。
除此之外,Whitcomb等设计的随机引物/锚定PCR能对克隆质粒载体上的靶序列进行定点删除，采用(N)10锚随机引物和变性的质粒DNA进行杂交,然后通过T7聚合酶来延伸,这样单链DNA就可被一随机引物和一基因特异性引物扩增,一端可达到缺失删除,缺失的片段可达2Kb。
Balavoine应用连接介导PCR从一种扁虫中克隆得到8个分别属于Hox,msh,NK-1和NK-2的含同源盒的片段，说明RACE可用于克隆同源基因的同源片段，为寻找同源基因提供了一种手段。
RACE技术与生物信息学,例如EST库相结合,具有快速,高效克隆新基因的特点,为快速钓取基因家族候选新成员提供新思路,如果一个基因是多基因家族的一个成员,用基因特异引物(GSP)可能同时扩增几个高度同源的Cdna.李红等利用一条cDNA作为探针,通过BLASTN从GenBank 中整合出了7条更长的EST,通过设计引物,利用RACE扩增,得到了7条新基因.相比单纯寻找新基因的全长,此种方法的结合充分利用了信息巨大的基因资源库,得到了更多的信息,获得新基因速度更快，效果更高,属一种颇具规模化的方法,很有应用前景。
总之,随着RACE技术的不断改进和完善,优化PCR扩增的条件以提高扩增的效率和忠实性，RACE技术必将在基因克隆以及基因家族和基因表达变化等研究中发挥极大的作用。
第四 RACE的优点与局限性RACE技术相对于其他方法克隆全长cDNA来说具有价廉、简单和快速等特点。
用RACE获得cDNA克隆只需几天的时间，而且对丰度很低的起始反应物质，照样能迅速反馈是否有目的产物生成。
因此，可根据不同的RNA制备来修订反转录条件，以满足全长cDNA的获得。
同时，通过RACE技术获得5’端调控序列和多聚腺苷化信号序列的信息，有助于选择引物以用于转录模型非常复杂的基因中扩增cDNA的亚群。
另外，RACE技术能产生大量独立克隆，这些克隆可用来证实核苷酸序列，并使得被选择性剪接或开始用于很少使用的启动子的特殊转录物的分离成为可能。
RACE技术从理论上来说是很简单的，但是实际操作中会面临许多技术上的难题。
许多研究人员发现，利用RACE来获得全长基因并非如想像中那般成功,甚至经常会发生错误的扩增和克隆结果, 多数情况下,5’端的编码区经常会由于反转录过程的不彻底而丢掉,特别是由于有大的转录物或者存在复杂的二级结构的时候,而且连接反应通常是特异性差效率很低,这样PCR成功进行就不能保证.尤其在长片段扩增时,PCR就显得不那么有效.例如几个Kb 片段的产物就需要优化改变扩增条件，而且扩增结果经常出现非特异性扩增条带,使得选择目的条带变得十分困难,而对于丰度较低,长度较长的基因RACE方法困难更大,这是困扰研究人员的一大难题。
由于RACE扩增中经常出现由于引物的不匹配而导致的非特异性扩增,有时需要进行几轮巢式扩增来达到获得特异性扩增的目的,然而多轮扩增又容易提高PCR反应的错误发生率,由于这些原因,利用RACE技术通常不易获得所希望的结果。
尽管RACE技术在应用中取得了很大的成功．但在实际操作过程仍有不少局限性。
一般来说导致失败的原因主要有二：第一，在逆转录、TdT加尾、PCR扩增这三个连接的酶促反应过程中，任何一步的失败都会导致前功尽弃；第二，即便是上述反应平稳顺利．但结果也通常会出现一些非特异性产物或非全长的产物。
因此，要保证RACE技术的顺利进行，还需从不同方面进行改良优化。
附注：2.Adapter Ligated RACE在获得mRNA的过程中由于一些人为或非人为因素的影响，容易产生很多断裂的ｍＲＮＡ短片段，或多或少会影响到后续的工作。
1996年，Chen chik等将Adapter Ligated PCR 技术与RACE技术结合，称为Adapter Ligated RACE。
这种技术利用T4连接酶将接头与ｃＤＮＡcDNA两末端连接。
在PCR循环的退火步骤中，由于短cDNA的退火温度低，两端接头容易发生退火，形成锅柄状结构，两端接头结合阻止引物与模板结合，终止PCR反应。
长cDNA的退火温度高，不易形成锅柄状结构，因此引物可以与接头结合，实现延伸。
Adapter Ligated RACE对模板结构没有太高的要求，并可以减少短cDNA的扩增，让长片段cDNA的克隆在扩增反应中占主导，从而尽可能多地得到目的基因的序列信息，但并不一定能够克隆到目的基因的全长信息。
3.RLM-RACERLM-RACE同样是为了解决RNA断裂产生的副反应。
由于５′端断裂的mRNA没有帽子结构，利用这个特点，事先加入牛小肠碱性磷酸酶（calf intesting alkaline phosphatase,CAP）将断裂mRNA５′末端暴露的磷酸基团切除，再加入烟草酸焦磷酸酶（tobacco acid pyrophosphatase,TAP）。
TAP具有切除mRNA帽子结构的催化活性，能够使mRNA５′端暴露一个磷酸基团，接着在T4连接酶的催化下将衔接头与经过活化的mRNA ５′端连接，而经过钝化的mRNA是不能与衔接头连接的。
经过这样处理后，便可以扩增目的mRNA５′端片段，最后进行RT-PCR.RLM-RACE通过自身的设计特点，巧妙地将完整的目的mRNA从众多mRNA片段中扩增出来，但是在扩增过程中需用到多种酶类，较复杂繁琐。
4.Cap-switching RACECap-switching RACE第一步以polyT作为引物对mRNA 的３′端克隆。
当新合成的cDNA延伸到mRNA５′帽子结构时，加入莫洛尼鼠白血病病毒逆转录酶（moloney murine leukemia virus reverse transcriptase,MMLV reverse transcriptase）在cDNA３′端加入若干个胞嘧啶。