連接酶鏈反應(Ligase chain reaction,LCR),是Backman1997年為檢出靶基因序列中的點突變而設計發明,并申報了ZL.1988年Landegren也進行了該項研究。1988年Backman等又因分離熱穩定的連接酶,而申報ZL,1991年Backman和Barany分別用耐熱DNA連接酶進行了LCR試驗。耐熱DNA連接酶可以在熱循環中保持活性,提高連接反應的特異性,排除了背景擴增和免除了不斷補充酶的繁瑣程序。合成一對引物A、B,它們完成覆蓋了靶序列。經退火與靶序列結合后,A、B間留下一個缺口(nick),加入連接酶封閉缺口,兩引物成靶序列完整的互補鏈。如果靶序列中有點突變,引物不能與靶序列精確結合,缺口附近核苷酸的空間結構發生變化,連接反應不能進行,變性后引物仍是兩個。Lan-degren用生物素標記引物A,用32P標記引物B。用親和素包被的瓊脂糖珠與連接產物反應,檢測其放射性。顯然,當靶序列中存在點突變時,檢測結果是陰性的。用這種方式,Landegren將人β-珠蛋白βA、βC、βS三個等位基因區別開來。Wu等人又引入PCR的原理,在連接反應后,變性、退火、再連接,少量的靶序列就被擴增出來。Barany于1991年報道了耐熱連接酶-Taq連接酶的發現及其在LCR中的應用,為LCR的實用化奠定了基礎。實際操作時引物為4個,A、 A’和B、B’,分別與靶序列的正負鏈互補。每次連接反應的產物又可在下一輪反應中當模板,靶序列以指數形式擴增出來。用上面提到的標記檢測方法,即可檢測靶序列中有無點突變。
LCR的特異性首先取決于引物與模板的特異結合,其次Taq連接酶作用的特異性,即Taq連接酶是否僅連接與靶序列完全互補的引物。實驗表明Taq連接酶的非特異活性是較低的(<1%)。控制模板、酶的濃度,使反應在接近Taq酶的溫度下進行,還可進一步降低非特異連接率。Barany用這一技術,將極少量(<200個分子)的βA、βC和βS區別開來。
LCR的擴增效率與PCR相當。由于有很高的信噪比,其敏感性也很高。用Taq連接酶做LCR只在兩個保溫點的循環(94℃、1min和65℃、4min)。產物檢測也非常方便、敏感。因此可以說LCR是目前檢測已知序列中有無點突變的最佳方法。