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质粒提取注意事项

生物学霸

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经常提质粒吗?熟练之后,提质粒乃至质粒构建都很简单。但如果真问起一些质粒的细节,可能很多人回答不了。不信随我看看。

质粒组成要素

一个合格的质粒含有以下组成部分:

1. 复制起始位点 Ori 即控制复制起始的位点。原核生物 DNA 分子中只有一个复制起始点。而真核生物 DNA 分子有多个复制起始 位点。
2. 抗生素抗性基因 可以便于加以检测,如 Amp+ 、Kan+。
3. 多克隆位点 MCS 克隆携带外源基因片段
4. P/E 启动子/增强子
5. Terms 终止信号
6. 加 poly(A)信号 可以起到稳定 mRNA 作用

如何阅读质粒图谱

第一步:首先看 Ori 的位置,了解质粒的类型(原核/真核/穿梭质粒)。

第二步:再看筛选标记,如抗性,决定使用什么筛选标记。

1. Ampr 水解β-内酰胺环,解除氨苄的毒性。
2. tetr 可以阻止四环素进入细胞。
3. camr 生成氯霉素羟乙酰基衍生物,使之失去毒性。
4. neor(kanr)氨基糖苷磷酸转移酶 使 G418(长那霉素衍生物)失活
5. hygr 使潮霉素β失活。

第三步:看多克隆位点(MCS)。它具有多个限制酶的单一切点。便于外源基因的插入。如果在这些位点外有外源基因的插入,会导致某种标志基因的失活,而便于筛选。决定能不能放目的基因以及如何放置目的基因。

第四步:再看外源 DNA 插入片段大小。质粒一般只能容纳小于 10Kb 的外源 DNA 片段。一般来说,外源 DNA 片段越长,越难插入,越不稳定,转化效率越低。

第五步:是否含有表达系统元件,即启动子-核糖体结合位点-克隆位点-转录终止信号。这是用来区别克隆载体与表达载体。克隆载体中加入一些与表达调控有关的元件即成为表达载体。选用那种载体,还是要以实验目的为准绳。

启动子-核糖体结合位点-克隆位点-转录终止信号

1. 启动子-促进 DNA 转录的 DNA 顺序,这个 DNA 区域常在基因或操纵子编码顺序的上游,是 DNA 分子上可以与 RNApol 特异 性结合并使之开始转录的部位,但启动子本身不被转录。
2. 增强子/沉默子-为真核基因组(包括真核病毒基因组)中的一种具有增强邻近基因转录过程的调控顺序。其作用与增强子所在 的位置或方向无关。即在所调控基因上游或下游均可发挥作用。/沉默子-负增强子,负调控序列。
3. 核糖体结合位点/起始密码/SD 序列(Rbs/AGU/SDs):mRNA 有核糖体的两个结合位点,对于原核而言是 AUG(起始密码) 和 SD 序列。
4. 转录终止顺序(终止子)/翻译终止密码子:结构基因的最后一个外显子中有一个 AATAAA 的保守序列,此位点 down-stream 有一段 GT 或 T 富丰区,这 2 部分共同构成 poly(A)加尾信号。结构基因的最后一个外显子中有一个 AATAAA 的保守序列,此 位点 down-stream 有一段 GT 或 T 富丰区,这 2 部分共同构成 poly(A)加尾信号。


为什么质粒图谱上有的箭头顺时针有的箭头逆时针,那其实是代表两条 DNA 链,即质粒是环状双链 DNA,它的启动子等在其中一条链上,而它的抗性基因在另一条链上。

如何选择载体

把一个有用的基因(目的基因——研究或应用基因)通过基因工程手段送到生物细胞(受体细胞),需要运载工具(交通工具)携带外源基因进入受体细胞,这种运载工具就叫做载体(vector)。

P.S. 基因工程所用的 vector 实际上是 DNA 分子,是用来携带目的基因片段进入受体细胞的 DNA。

选择载体主要依据构建的目的,同时要考虑载体中应有合适的限制酶切位点。如果构建的目的是要表达一个特定的基因,则要选择合适的表达载体。

载体选择主要考虑下述 3 点:

1. 构建 DNA 重组体的目的,克隆扩增/表达表达,选择合适的克隆载体/表达载体。

2. 载体的类型:

克隆载体的克隆能力-据克隆片段大小(大选大,小选小)。如<10kb 选质粒。

表达载体据受体细胞类型-原核/真核/穿梭,E.coli/哺乳类细胞表达载体。

对原核表达载体应该注意 3 点:选择合适的启动子及相应的受体菌;用于表达真核蛋白质时注意克服 4 个困难和阅读框错位;表达天然蛋白质或融合蛋白作为相应载体的参考。

3. 载体 MCS 中的酶切位点数与组成方向因载体不同而异,适应目的基因与载体易于链接,不产生阅读框架错位。

选用质粒(最常用)做载体的 4 点要求:

1)选分子量小的质粒,即小载体(1-1.5 kb)→不易损坏,在细菌里面拷贝数也多(也有大载体);
2)一般使用松弛型质粒在细菌里扩增不受约束,一般 10 个以上的拷贝,而严谨型质粒 < 10 个。
3)必需具备一个以上的酶切位点,有选择的余地;
4)必需有易检测的标记,多是抗生素的抗性基因,不特指多位 Ampr(试一试)。

无论选用哪种载体,首先都要获得载体分子,然后采用适当的限制酶将载体 DNA 进行切割,获得分子,以便于与目的基因片段进行连接。

作者:amelia_yuan,经其授权转载

配图来源:网络


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