Bst DNA Polymerase大片段：等温扩增之王

 

 

在分子生物学飞速发展的今天，聚合酶链式反应（PCR）技术因其高效的特异性DNA扩增能力而家喻户晓。然而，PCR技术对精密温度循环仪的依赖限制了其在资源有限环境下的应用。正是在这一背景下，一种名为环介导等温扩增（LAMP） 的革命性技术应运而生，而驱动这项技术的核心引擎，便是Bst DNA聚合酶大片段。

 

 一、核心特性与功能

 

Bst DNA聚合酶大片段拥有一系列使其成为理想等温扩增工具的独特属性：

 

1.强大的链置换活性（Strand Displacement Activity）：

    这是其最关键的特性。在复制DNA时，Bst聚合酶能够在不需要解旋酶（Helicase）辅助的情况下，主动“推开”下游的双链DNA，持续合成新链。这一能力是LAMP等技术实现指数级扩增的基石，因为它允许引物在恒温条件下不断与模板结合并延伸，形成复杂的茎环结构。

 

2.卓越的热稳定性（Thermostability）：

    其最适反应温度通常在60-65°C之间。在这一高温下工作，不仅能保证反应的高效性，还能抑制非特异性扩增，提高反应的特异性和产量。同时，高温下操作也减少了由样本中复杂二级结构带来的问题。

 

3.缺乏5'→3'外切酶活性（Lack of 5'→3' Exonuclease Activity）：

    如前所述，这一“缺陷”反而成了优势。它确保了扩增过程中的DNA链完整性，不会被自身降解，使得长片段的扩增更加高效可靠。

 

二、常规PCR VS 等温扩增技术 (IAT) 对比

PCR是实验室的“黄金标准”；IAT是现场应用的“利器”。

常规PCR：在进行实验室基础研究（如克隆、定量PCR、测序），需要最高灵活性、超高通量和标准化分析时，PCR是不二之选。

等温扩增技术 (IAT)：目标是现场快速检测 (POCT)、床边诊断、资源有限地区的应用，或者需要极短时间内在样本源头获得结果时，IAT（如LAMP）具有无可比拟的优势。

特性	常规PCR技术	等温扩增技术 (IAT)	对比说明
扩增温度	需要三个不同温度（通常为90-95°C, 50-65°C, 70-75°C）。	仅需一个恒定温度（通常为60-65°C，取决于技术类型）。	IAT对设备的要求大幅降低。
设备需求	必需精密的热循环仪 (PCR仪)，价格昂贵。	无需热循环仪，仅需一个简单的恒温设备（如水浴锅、金属浴、恒温箱甚至手持式加热器）。	IAT极大地降低了设备成本和门槛，便于现场检测。
反应速度	相对较慢。通常需要1-3小时，因为时间耗费在温度升降过程中。	非常快速。通常在5-60分钟内即可完成扩增，省去了变温时间。	IAT在速度上具有显著优势，更适合快速出结果的应用场景。
引物设计	相对简单。通常只需设计1对（2条）特异性引物。	通常更复杂。例如LAMP技术需要设计4-6条引物识别靶序列上6-8个特定区域。	PCR的引物设计更通用简便；IAT的引物设计更复杂，但特异性可能更高。
产物检测	主要通过琼脂糖凝胶电泳，产生特定大小的条带。也可用荧光探针（qPCR）。	方法多样：可通过浊度（焦磷酸镁沉淀）、荧光染料（嵌入双链DNA）、侧向流动试纸条 (LFD) 肉眼判读。	IAT的检测方法更简单，更易于实现结果的可视化，适合非专业人员使用。
灵敏度	极高（可达单拷贝）。	极高（与PCR相当，甚至在某些情况下更优）。	两者均具有极高的灵敏度，足以满足绝大多数检测需求。
特异性	高。通过控制退火温度来提高特异性。	非常高。尤其是像LAMP这类多引物技术，识别位点多，特异性极强。	两者特异性都很好，IAT的多引物设计为其提供了独特的高特异性机制。
抗干扰能力	相对较弱。对样本中抑制物（如血红蛋白、肝素等）比较敏感，常需纯化核酸。	相对更强。对复杂样本（如血液、土壤、植物组织）中抑制剂的耐受性更好。	IAT更适合处理粗提样本，甚至可以直接裂解后加样，简化了前处理步骤。

 

 三、总结与展望

 

Bst DNA聚合酶大片段作为分子生物学工具库中的一颗明星，成功地将DNA扩增技术从实验室的精密仪器中解放出来，推向田间地头、边境口岸、社区诊所甚至家庭。它不仅是科学基础研究的有力工具，更是推动精准医疗、现场公共卫生防控和全球健康公平性的关键技术之一。

随着蛋白质工程技术的进步，未来必将出现性能更优的Bst酶突变体，如具有更快扩增速度、更强抗干扰能力或更高保真度的新变体。Bst DNA聚合酶大片段及其代表的等温扩增技术，将继续在生命科学和医疗诊断领域扮演不可或替代的关键角色。

 

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生物活性：

Experimental design, in a 25μl system, using the same amount (0.1ng) of pCMV-Cre-EGFP as the template, using different amounts of this product or Bst DNA polymerase of Competitor, primer: 1.6µM FIP/BIP, 0.2µM F3/B3, 0.4µM Loop F/B, 1.4mM dNTP each, MgSO4 was added to 1X Bst Reaction Buffer (2mM MgSO4) until the final concentration reached 8mM, and incubated at 65ºC for 1 hour. Inactivation was heated at 80ºC for 20 minutes and then tested by 2.0% agarose gel electrophoresis.

As shown in the figure, this product has comparable enzyme activity compared with Competitor N's products.

Lane 1 Negative Control-1(negative control with no added enzyme only)

Lane 2 Negative Control-2(only negative controls without templates)

Lane 3 UA070061- Bst DNA Polymerase, Large fragment 8U

Lane 4 competing product N 8U

 

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