技能篇之分子生物学常用小软件分享

1. PCR 引物设计-Primer Primer

primer-design

Primer Premier 软件的主要功能分四种：引物设计、限制性内切酶位点分析、DNA 基元（motif）查找和同源性分析功能。此外，该软件还有一些特殊功能：简并引物设计，序列”朗读”、DNA 与蛋白序列的互换、语音提示键盘输入等等。

目前最常用的版本是 Primer Primer5.0，新版已更新到6.24且更加智能。其实小编也只是用过比较常规的模板，比如常规 PCR 引物设计。更多的功能还希望同学们多多留言与我一起分享心得。

在这里推荐几个常用的引物设计 站：

① Primer3/Primer3Plus — 使用广泛、操作简单

http://bioinfo.ut.ee/primer3/

② Primer-BLAST — NCBI 的引物设计和特异性检验工具

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/tools/primer-blast/

用于在线设计聚合酶链反应（PCR）的特异性寡核苷酸引物，这个工具同时兼具了Primer3 和 NCBI 的 Blast 功能。

③ GeneFisher —简并引物的设计工具

http://bibiserv.techfak.uni-bielefeld.de/genefisher2/

引物设计的注意事项

① 引物的长度一般为15-30 bp，最好在18~24 bp，因为太短易形成错配(False priming) 降低特异性，而太长也会降低特异性，并且降低产量。

② 引物在模板内最好具有单一性，也就是说在模板内部没有错配。特别是3’端，一定要避免连续4个以上的碱基互补错配。

③ 引物序列的 GC 含量最好在40％一60％，且上下游引物序列 GC 含量的差异不要太大，3’端最后5个碱基最好不要富含 GC，特别是连续3个的 G 或 C。

④ 引物所在的模板区域应该位于外显子区，最好跨越一个内含子区，这样便于对扩增出来的片段进行功能鉴定和表型分析。

⑤ 如果以 DNA 为模板设计引物，产物长度在100—600 bp 比较理想。而以 mRNA 为模板设计引物时，产物长度在150—300 bp 比较理想。

⑥ 5’ 端对 PCR 影响不太大，可以引进修饰位点和标记物。

2. 质粒图谱查询 — Vector NTI

Vector NTI Advance

和 Primer Premier 5 一样，是很多的分子生物学实验室的标配。Vector NTI 最新的版本11.5是2010年发布，更多版本的请参照链接
https://www.thermofisher.com/cn/zh/home/life-science/cloning/vector-nti-software.html

3. 质粒图谱查询 — Snapgene

Snapgene 可以做质粒图谱、直观的查找酶切位点、标记基因片段属性、直观查看引物所在位置，查看开放阅读框所编码氨基酸，还可以进行多序列比对、自动引物设计、支持 Gibson Assembly、直接导入 Genbank 序列 等。当然正版软件价格也很贵，单一授权$350/年，或$750/永久。详情可登录官 进行查询：
http://www.snapgene.com/products/snapgene/about_snapgene/

融合克隆模拟–质粒图谱分析

Snapgene 功能十分强大，比如可以用来模拟建立克隆，这使得我们设计建立克隆方案更加简便，如果克隆过程设计方案有缺陷，我们可以借助模拟发现并做出纠正。 Snapgene 可以模拟的标准限制性克隆，也可以模拟融合克隆。上图就是在 product 选项卡点击 Choose Overlapping PCR Primers，即可设计好引物，形成融合后的质粒图谱。

4. 蛋白相关

与核酸序列一样，蛋白质序列的检索往往是进行相关分析的第一步，由于数据库和 络技校术的发展，蛋白序列的检索是十分方便，将蛋白质序列数据库下载到本地检索和通过国际互联 进行检索均是可行的。

① 由 NCBI 检索蛋白质序列

http://www.ncbi.nlm.nih.gov:80/entrz/query.fcgi?db=protein

② 利用 SRS 系统从 EMBL 检索蛋白质序列

http://srs.ebi.ac.uk，可利用 EMBL 的 SRS 系统进行蛋白质序列的检索。

③ 蛋白质功能预测

基于 NCBI/BLAST软件的蛋白序列同源性分析类似于核酸序列同源性分析，可以直接将待分析的蛋白质序列输入 NCBI/BLAST （www.ncbi.nlm.gov/blast），选择程序 BLASTP进行分析。

5. 数据分析 – Origin

Origin，也有小伙伴叫它橙子，是由 OriginLab 公司开发的一个科学绘图、数据分析软件，只支持在 Microsoft Windows下运行，支持各种各样的 2D/3D 图形。Origin 中的数据分析功能包括统计，信 处理，曲线拟合以及峰值分析；支持多种格式的数据，包括 ASCII、Excel、DIADem、NetCDF、SPC 等等。曲线拟合是采用基于 Levernberg-Marquardt 算法（LMA）的非线性最小二乘法拟合。翻译过来就是操作简单，页面简洁，适合初学者使用。

不过，因为 Origin 的专案档（.pro）是封闭格式，并且只支援 Windows 这个操作系统，是其较大的缺点。因此 络上也有不少免费及开源或自由软件实作出类似功能的软件。其中以 LabPlot（基于 KDE 函式库）以及 QtiPlot（基于 QT 开发的）为较为知名的同类软件，因此在实验室数据分析方面的工作，小伙伴也可以考虑这两套软件。