你输入基因名,系统帮你做什么
PrimerCat 包含三个独立工具:qPCR 引物设计、CRISPR gRNA 设计、BLAST 序列比对。每个工具的工作方式都透明可查,结果页会把推理依据一起带回来。
输入基因名称,系统自动在 NCBI 数据库里找到最合适的参考序列——不需要你自己去下载或粘贴。
不只给你一条引物或 gRNA 序列,还告诉你它为什么排在前面:Tm、GC 含量、特异性状态、跨外显子设计……每一项都列在结果页里。
筛查范围和边界会在结果里明确标注,不让你去猜「这个结果能信多少」。
qPCR 通过荧光染料或探针,在每个 PCR 循环实时监测扩增产物的积累量。荧光信号超过背景阈值时的循环数称为 Ct 值——Ct 越小,起始模板量越多。这使得 qPCR 成为检测基因表达量(mRNA 水平)的标准方法。
检测基因表达时,先用逆转录酶将 mRNA 反转录为 cDNA(互补 DNA),再以 cDNA 为模板进行 qPCR 扩增,称为 RT-qPCR。这是目前最常用的基因表达定量方法。基因组 DNA 污染是 RT-qPCR 常见干扰源,跨外显子引物设计可有效排除该干扰。
熔解温度(Tm)是引物与模板恰好半解链时的温度,决定了 PCR 最佳退火温度。G-C 碱基对(3 个氢键)比 A-T(2 个氢键)更稳定,GC 含量越高,Tm 越高。理想引物 Tm 在 58–62°C、GC% 在 40–60%,既保证与模板高效结合,也减少非特异性扩增。
基因组 DNA 含有内含子,而成熟 mRNA 经剪接已将内含子去除。将引物设计在两个相邻外显子的交界处,扩增子仅存在于 cDNA 中,而不存在于基因组 DNA——从而避免基因组 DNA 残留导致的假阳性扩增。
引物自身折叠形成的发卡结构(hairpin)会阻碍其与模板结合;两条引物相互配对形成的二聚体会竞争消耗引物,降低扩增效率。PrimerCat 通过 Primer3 的热力学模型在设计阶段筛除这类结构风险高的候选引物。
guide RNA(gRNA,约 20 nt)通过碱基互补配对定位到基因组目标位点,引导 Cas9 核酸酶在 PAM 位点上游 3 bp 处切割双链 DNA。细胞修复时发生非同源末端连接(NHEJ,产生插入/缺失突变,用于基因敲除)或同源定向修复(HDR,用于精准替换)。
PAM(原型间隔子邻近基序)是紧邻 gRNA 靶序列的短核苷酸序列,是 Cas 蛋白识别并结合 DNA 的必要条件。SpCas9 需要 NGG,SpCas9-NG 放宽为 NG,Cas12a 识别靶序列 5' 端的 TTTV。PAM 位点密度决定了给定序列可设计的 gRNA 数量上限。
NCBI RefSeq 数据库收录了经审校的基因参考转录本(NM_ 编号)和蛋白序列(NP_ 编号)。同一基因往往有多个转录本(剪接异构体)。PrimerCat 优先选取 CDS 最完整、外显子最多的主转录本作为设计模板,并在结果页注明所选转录本 ID 及选择依据。
qPCR 引物设计
输入基因名称,系统自动完成模板查找、引物生成、特异性初筛、综合排序,最后把推荐理由和设计依据一起展示给你。
系统从 NCBI RefSeq 数据库实时查询,筛选编码蛋白质的转录本,优先选 CDS 最完整、外显子最多的主要转录本作为设计模板。
基于转录本序列,在 Tm、GC%、产物长度、发卡结构和二聚体风险的约束下批量生成引物,初步按评分过滤。
所有候选引物一次性提交到本地 Bowtie2,直接与参考基因组(hg38/mm10)比对,过滤掉在基因组其他位置有高度相似命中的候选。无需 NCBI 网络连接,全程在服务器本地完成。
引物按 Tm、GC%、基因组特异性状态、跨外显子能力、二聚体风险五个维度综合排序。结果页同时展示每对引物的推荐理由和扩增子信息。
特异性筛查在基因组层面完成(本地 Bowtie2 比对 hg38/mm10),覆盖全部基因组位置,但不等同于实验室 PCR 验证。内含子区的命中会被保守标记——对以 cDNA 为模板的 RT-qPCR 影响有限,建议结合实际实验结果综合判断。
CRISPR gRNA 设计
输入基因名称或直接粘贴序列,系统扫描全部 PAM 位点、按活性打分排序,并对每条 gRNA 做本地基因组层面脱靶风险筛查。
输入基因名称,系统自动从 NCBI RefSeq 获取编码序列。也可以直接粘贴任意 DNA 序列,灵活适配不同场景。
在正链和互补链上扫描全部 PAM 位点,支持 SpCas9(NGG)、SpCas9-NG(NG)、Cas12a(TTTV)三种核酸酶。
基于 GC 含量、种子区序列特征、3' 末端偏好等序列特征对每条 gRNA 打分,按预测活性排序,把最有潜力的候选排在前面。
每条 gRNA 经本地 Bowtie2 与参考基因组(hg38/mm10)比对,允许最多 3 个错配,结果标注为低/中/高风险,并显示最高相似性命中和具体比对信息。全程在服务器本地完成,无需 NCBI 网络连接。
活性分数基于序列特征估算,不是经实验验证的预测值。脱靶筛查是初步过滤(基因组层面,≤3 错配),正式 CRISPR 实验前建议进行更严格的全基因组脱靶分析和湿实验验证。
有经验的科研用户对「保证准确」类措辞天然保持警惕。PrimerCat 的做法是:把每一步的依据和局限直接写在结果页,由用户自己判断是否足够。