一般PCR方法在扩增大片段DNA时的局限性 通常所用的PCR方法都在两个方面有局限,即目标产物精确程度和合成片段的大小。Pfu(Pyrococcus furiosus)DNA聚合酶,具有完整的3'外切酶校读活性(3'-editing-exonuclease),可以将每个循环中碱基的错配率由10*-4降到10*-3,从而提高PCR产物的准确性。但它在扩增1.5-2.0kb片段时,效率比Klentaq l(Taq DNA聚酶N-末端缺失突变体,类似于E.coli DNA聚合酶I Klenow片段)或AmpliTaq(全长的Taq DNA聚合酶)等聚合酶差;在扩增5.0-7.0kb片段时亦不比各种形式的Taq DNA聚合酶(如Ampli Taq、Klentaq 1、Klentaq 5等N-末端缺失的变异株)有明显优越之处。因而以往的PCR反应产物限制在5.0kb以内。超出这一范围,PCR扩增反应效率将明显下降,同时产物会降解。即使将延伸时间定为30分钟(10倍于通常所需)亦无改进。 利用两种DNA聚合酶进行较大片段DNA的扩增 美国华盛顿大学医学院的Barnes WM等对前述问题进行了深入系
PCR技术(多聚酶链式反应)是现代分子生物学的一个巨大突破,它能在体外迅速、 大量、灵敏地扩增基因片段。可是,经PCR技术扩增的大量相关基因片段如何能有效 拼接,却是一个很值行探讨的问题。传统的方法是引入限制性内切酶位点,这不但操 作繁杂,而有时为了构建限性位点还会影响解读三联密码的正确性。本介绍两种基因 拼接的新方法,即SOE和SDL法,就能巧妙地解决这个问题。 SOE法 1989年,Horton等人提出了SOE法(Gene splicing by over lap extension),即通 过复制时DNA链的交错延伸不实现基因拼接。本法可分四步进行。 1、引物设计:引物a和d是常规引物;b的左半段为常规引物,右半段为基因Ⅱ的引 物序列;c同理;则b和c的部分碱基可互补配对。 2、基因I、Ⅱ分别扩增,产物相应为片段A、B和C、D. 3、两种产物混合,经变性及退火处理,A链和D链部分碱基互补配对,成杂交链。 4、在DNApolymeraseI作用下,A和D链互为引物和模板,合成出A'D'链,即为基因I 和基因Ⅱ的接接产物。若在引物中引入突变的碱基序列,则在接接产物中,将按预先 设计
进化遗传学具有两个并列的研究方向:系统发育的重建和种群分析。自1962年, Zuckerkandl和Pauling提出蛋白质序列和基因序列的比较可以象分子种一样用于标志 现存物种分化的时间以来,各种生化方法被用于系统发育的研究。在最初二十年内, 同功酶的电泳分析、免疫学比较和蛋白质序列分析被广泛地应用。而最近,DNA-DNA 杂交和核糖体RNA序列分析为分类学做出了重要贡献。这些技术大多有局限性,因为 它们是估计而不是直接测量序列的差别。 那些把注意力集中在同功酶的分析及细胞核和细胞器DNAs限制图谱分析上的种群生物不需要具有更高分辩率的方法。直到如今,要获得比几个典型生物更多的序列数 据都是不现实的。在筛选克隆文库、制作克隆子的图谱及测序上所需的努力过大,以 至对特定物种进行更多的个体检测是不可能的。聚合酶链瓜在克服了用于进化研究的 传统DNA分析法的局限性。 通用引物 初看,对序列了解得不够好象限制了PCR的应用,因为对序列的某些了解是设计 PCR引物所必需的。幸好,有一种获得新物种引物序列的快速方法。通过选择广泛保 留在不同物种中的序列,可设计出通用引物,用于扩增一个特定细胞核
高等生物遗传图谱的构建依赖于选择性杂交后代的分析或者通过家系分析法来计 算连锁关系。对人类而言仅后者是可行的。使用长度多态性限制片段(RFLPS)在构 建人连锁图谱方面已取得长足的进步。为了对带有与已知表现型相关的RFLP标记的基 因进行定位,首先得建立间隔约10CM的遗传标记束(平均1CM等于1%重组),这样没 有基因离标记RFLP的距离会超过5CM.可靠的统计表明家系分析能够检测的遗传间距 精确到1cM(1cM相当于1000kb的DNA.分析更小的遗间距需要检测家族内大量的个体, 而这实际上是行不通的。 最近发展了一种不依赖遗传交叉或家系分析的方法检测遗传标记间的重组频率。 具体方法是直接决定配子(精子)的基因型是亲本型还是重组型。这通过确定两个等位 基因中哪一个存在于双杂合男性精子上的两个基因座点其中之一来完成。根据上述方 法确定的重组精子的数量被总检测精子数除就可估计出重组频率。已知聚合酶反应在 体外扩增基因能够使DNA扩增109倍,因此该技术有可能分析精子中单分子靶DNA.以 这种方式研究数千个人精子就有可能构建比家系分析要精确得多的遗传图谱。该方法 提供了一个独物的手段来
最常用的基因分离方法需要建立组织或细胞RNA的cDNA库,然后用抗体或 DNA探针筛选出感兴趣的基因。虽然这个方法已成功地克隆了大量基因,但建立和筛 选CDNA库是一项非常耗时。费力的工作,而且用寡聚核苷酸作探针进行筛选需大量蛋 白质序列结构的资料。聚合酶链的反应(PCR)方法可使一种特异DNA扩增几百万倍, 并已成为分子克隆和诊断的十分有用的工具。最近,TAQDNA聚合酶的使用极大地简化 了PCR方法。该酶在75℃左右有很宽的最适温度区,在小于95℃以下重复保温仍能存 活,更重要的是,该酶活性高,无外切酶活性,因此理论上不用通过建立和筛选基因 库的所用步骤就能从序列编码的基因作模板以探索一种简单。快速的基因分离方法。 下面我们将描述在鉴定南美蝙蝠唾液腺外分泌蛋白中使用的方法和过程。 Dr.S.Gardell(MSDRL,WestPoint,PA)纯化了从南美蝙蝠唾液腺中分离的一种外 分泌蛋白,因此其部分肽序列(GlyLeuGlyCysAspLeuMet)是开始本实验的关键。为检 验不用传统筛选方法即能克隆该蛋白基因的假说,我们采取了如下策略: 1、在Lambdagt22中建立一个在
PCR的假阳性问题是在PCR诞生之初就被深刻认识到了,同时由于造成假阳性的因素相对单一,因此假阳性并不是困惑检验工作的主要原因。如果一个项目只是阳性率高敏感性好的话,那么可以认为其阴性结果具备很高的可排除性,仍然有相当的临床适用价值。但PCR的假阴性在检验工作中仍很严重,并且用些因素经常被人忽略,严重的影响了PCR的使用。可以想象一种假阳性和假阴性都很高的项目,有什么样的诊断价值。 造成PCR假阴性的原因是复杂的,也是多样的。主要有: 1、PCR仪本身的质量问题 PCR仪设计原理上的差异和经常出现的质量问题(如:温控不准等)给临床带来了诸如非特异性扩增(假阳性)、扩增效率下降(假阴性)等问题。 2、离心机问题 离心机的质量或使用不正确,造成离心标本模板没有分离出来造成假阴性,窃以为这是最易被忽视的问题。其时离心机使用问题不仅在PCR,在整个检验工作中都是最易被忽视的问题,只是因为在其他工作中不象PCR那样明显影响检测结果罢了。离心机是常用的固液分离设备,其利用离心过程中的离心力而将密度不同的物质分离出来。因此离心机的关键在于离心加速度而不是转速,根据牛顿定律可知离心力加速度与转速和有效
基因突变(gene mutation)是遗传病和肿瘤发生的根本原因,检测与遗传病及恶 性肿瘤发生有关的突变基因(mutant gene)是分子生物学,医学遗传学及肿瘤学研究 的热点,它对阐明遗传病和肿瘤发生的分子生物学基础及其诊断和早期诊断具有重要 \意义,分子生物学技术的发展,尤其是PCR技术的出现及近年来以PCR技术为基础, 结合传统技术的突变基因分析方法为人们提供了许多快速、简便、准确的基因分析途 径,并取得了令人瞩目的成果。 基因突变是癌基因激活,抗癌基因失活及遗传病发生的根本原因,从广义的角度 来看,基因突变包括点突变,染色体突变和基因组突变三种形式,只是它仍所涉及的 范围不同,后两种基因突变涉及的基因较多,可通过光学显微镜分析细胞有丝分裂中 期的染色体而检出.亦可在间期用标记探针检出,点突变通常的涉及的范围较少,它 是肿癌和遗传病发生的主要分子改变,因此,它是基因分析的主要研究内容.不同类 型的基因突变有不同的检测途径,大致方法包括:应用基因探针直接检测;应用PCR 技术检测;利用探针技术进行分析。 PCR在突变基因检测时的应用 利用核酸探针及Southern印迹杂交技术进
1、逆转录PCR(RT-PCR)用来扩增RNA的方法。 2、竞争逆转录PCR(competitive reverse transcription-polymerase chain rection C-RT-PCR)低丰度RNA定量的好方法。 3、多重PCR(multiples PCR)在同一PCR体系中加入多对引物可用于基天长度很长,发生多处缺失的检测。扩增同一模板的几个区域。 4、多种PCR可同时加入多套以生物素标记的引物起进手PCR反应。 5、反向PCR(iverse polymerase chain reaction)对一个已知的DNA片段两侧的未知序列进行扩增和研究。 6、不对称PCR在扩增循环中引入不同引物浓度,以得到单链DNA并进行列测定,以了解目的基因的序列。 7、锚定PCR(anchored polymerase chain reaction)帮助克服序列未知或序列未全知带来的障碍。在未知序列未端添加同聚物尾序,将互补的引物连接于一段带限制性内切酶位点的锚上,在锚引物和基因另一侧特异性引物的作用下,将未知序列扩增出来。 8、着色互补试验或荧光PCR(color comp
1.RNAi: 近年来的研究表明,一些小的双链RNA可以高效、特异的阻断体内特定基因表达,促使mRNA降解,诱使细胞表现出特定基因缺失的表型,称为RNA干扰(RNA interference,RNAi,也译作RNA干预或者干涉)。它也是体内抵御外在感染的一种重要保护机制。 2.siRNA: siRNA(small interfering RNAs)是一种短片断双链RNA分子,能够以同源互补序列的mRNA为靶目标降解特定的mRNA,这个过程就是RNA干扰途径(RNA interference pathway)。 3.RISC: 在RNAi效应阶段,siRNA双链结合一个核酶复合物从而形成所谓RNA诱导沉默复合物(RNA-induced silencing complex, or RISC)。激活RISC需要一个ATP依赖的将siRNA解双链的过程。激活的RISC通过碱基配对定位到同源mRNA转录本上,并在距离siRNA3'端12个碱基的位置切割mRNA(3, 18, 27, 29)。尽管切割的精确机制现在还是未知,研究表明每个RISC都包含一个siRNA和一个不同于Dicer的
RNA干扰在人类T细胞的应用 在2006年3月24日的Journal of Immunological Methods杂志上,来自费城儿童医院的一个研究组使用RNA干扰技术对人类T细胞进行了操作。这项新的技术进展奖可能使生物学研究人员更广泛地利用RNA干扰。 T细胞是流通于血液中的重要免疫细胞,并且在自身免疫疾病、传染疾病和一些癌症中起到重要作用。之前的一些研究显示,T细胞很难利用RNAi技术进行改造,因为它比其他类型的细胞活动性等大。这种新方法获得的结果可与利用合成小干扰RNA的传统技术想媲美(传统技术非常昂贵)。研究人员希望这种新技术能够成为免疫学研究者提供一种新的工具。 RNA干扰是一种抑制靶标基因活动的过程。近年来,RNA干扰(RNAi)已经成为研究基因在正常生物过程和疾病中如何行使功能。RNAi在细胞中能自然发生,该过程是短小的RNA序列(siRNA)抑制来自特定基因的信号。这种叫做基因沉默的过程能抑制基因制造出它的产物。身体通常利用RNAi过程来抵御敌对病毒的活动。 由Finkel领导的研究组希望能够通过降低成本以及适用范围来使RNAi技术扩展为能够为研究人员广泛使用
人、小鼠和大鼠的多种组织来源的高质量mRNA,经电泳分离后预转于尼龙膜上预制的即用型Northern杂交膜,免去RNA电泳操作过程 可检测范围:0.5-10kb 可重复使用 提供ExpressHybTM快速杂交液样品 可靠的优良品质 从1991年始,公司就向广大的生命科学研究者提供高质量的预制杂交膜。而MTN™膜更是在国际著名的学术期刊上有将近3000篇文献引用。 严谨的制作过程 1.由人、小鼠和大鼠的组织经Oligo(dT)-Cellulose 多次层析获取mRNA。 2.mRNA的变性胶电泳验证。以确保得到的是纯净、未受破坏的mRNA,并且保证Genomic DNA的含量小于1%。(尽管Total RNA可以用来mRNA代替制作MTN™膜,Clontech公司的膜仍然mRNA,使灵敏度提高约50倍,并大降低非特异选民性背景。实验重复性非常好,您可信赖。) 3.变性胶甲醛/1.2%琼脂糖电泳分离mRNA。(每个泳道含大约2μg的组织特异性mRNA,并且保证每个泳道可见β-action信号) 4.转于带正电的尼龙膜. 多重的实验信息 1.由于内参RNA分子量Marker,实验结果可推算
电泳前半小时进行以下工作: 1.检查冷凝系统,确认管道连接密闭,不漏气。 2.在电泳槽内加入约2.2升合适的电泳液。 3.接通主机和冷凝泵电源,开启主机开关,主机自检结束后,开启冷凝系统开关按“set temp”键调节需要的电泳温度,按“actual temp”显示实际温度。调节泵的速度为“100”左右。 半小时后: 4.将加好样的凝胶连同底座一起放入电泳槽内的黑色方框内,并保证电泳液超过胶面1~2mm,盖好电泳槽盖,将冷凝泵速度调节至“50”,以防凝胶被冲走。 5.在主机上设置电泳程序(最简单的办法是按“auto algorithum”键,键入欲得到的线性范围的最大和最小kb数,确认所有给出参数),按“start”键,即可进行电泳。此时可观察到电泳槽内电极开始出现气泡。 6.电泳开始后,“high voltage”灯亮,此时切不可打开电泳槽盖进行操作,以免发生触电危险。 7.电泳结束后,“high voltage”灯灭。先依次关掉冷凝系统,主机开关,然后可取出凝胶,最后放出使用过的电泳液。若长时间不用,需用蒸馏水冲洗电泳液循环系统,晾干。 8.使用结束,请做好使用记录。
(一)第一向等电聚焦 1. 从冰箱中取-20℃冷冻保存的水化上样缓冲液(I)(不含DTT,不含Bio-Lyte)一小管(1ml/管),置室温溶解。 2. 在小管中加入0.01g DTT, Bio-Lyte 4-6、5-7各2.5ml,充分混匀。 3. 从小管中取出400ml水化上样缓冲液,加入100ml样品,充分混匀。 4. 从冰箱中取-20℃冷冻保存的IPG预制胶条(17cm pH 4-7),室温中放置10分钟。 5. 沿着聚焦盘或水化盘中槽的边缘至左而右线性加入样品。在槽两端各1cm左右不要加样,中间的样品液一定要连贯。注意:不要产生气泡。否则影响到胶条中蛋白质的分布。 6. 当所有的蛋白质样品都已经加入到聚焦盘或水化盘中后,用镊子轻轻的去除预制IPG胶条上的保护层。 7. 分清胶条的正负极,轻轻地将IPG胶条胶面朝下置于聚焦盘或水化盘中样品溶液上,使得胶条的正极(标有+)对应于聚焦盘的正极。确保胶条与电极紧密接触。不要使样品溶液弄到胶条背面的塑料支撑膜上,因为这些溶液不会被胶条吸收。同样还要注意不使胶条下面的溶液产生气泡。如果已经产生气泡,用镊子轻轻地提起胶条的一端,上下移动胶
Clontech公司最新推出的Living Colors Fluorescent Timer,是唯一一种能随着时间的延长而由绿色变为红色的的荧光蛋白报告基因。这种颜色可变的荧光蛋白为实时研究启动子的调控时效提供了可能:在活细胞或者活的生物体内,你不但可以看到某个启动子什么时候、在什么位置开始启动基因的表达,还可以观察到它什么时候关闭表达――这在以前是不可能实现的――而且由于这种报告基因是荧光蛋白,这种监测可以直接进行而无需其它更多的步骤或者辅助因子。 这种叫Fluorescent Timer的荧光蛋白是以前Clontech的红色荧光蛋白DsRed的突变型,在表达后大约3小时由绿色荧光变为红色荧光。(Clontech公司此前提供4种不同颜色的荧光蛋白,分别为绿色(EGFP,加强型绿色荧光蛋白)、蓝色(ECFP)、黄色(EYFP)、红色(DsRed),其中蓝色(ECFP)和黄色(EYFP)是绿色(EGFP)的突变型,而红色(DsRed)则为来源不同的另一种蛋白)。只要检测红、绿光的比率(重叠时为黄色),就可以推测出这个启动子开启和关闭的时间,也就可以确定目的蛋白的表达时间和存在时间。
基因是细胞内DNA分子上具有遗传效应的特定核苷酸序列的总称,是具有遗传效应的DNA分子片段。基因控制蛋白质合成,是不同物种以及同一物种的不同个体表现出不同的性状的根本原因,即所谓"种瓜得瓜,种豆得豆","一母生九子,九子各不同"。基因通过DNA复制及细胞分裂把遗传信息传递给下一代,并通过控制蛋白质的合成使遗传信息得到表达。 基因克隆技术包括了一系列技术,它大约建立于70年代初期。美国斯坦福大学的伯格(P.Berg)等人于1972年把一种猿猴病毒的DNA与λ噬菌体DNA用同一种限制性内切酶切割后,再用DNA连接酶把这两种DNA分子连接起来,于是产生了一种新的重组DNA分子,从此产生了基因克隆技术。1973年,科恩(S.Cohen)等人把一段外源DNA片段与质粒DNA连接起来,构成了一个重组质粒,并将该重组质粒转入大肠杆菌,第一s次完整地建立起了基因克隆体系。 一般来说,基因克隆技术包括把来自不同生物的基因同有自主复制能力的载体DNA在体外人工连接,构建成新的重组DNA,然后送入受体生物中去表达,从而产生遗传物质和状态的转移和重新组合。因此基因克隆技术又称为分子克隆、基因的无性繁殖、基因操
“多莉”的诞生,意味着人类可以利用动物的一个组织细胞 ,像翻录磁带或复印文件一样,大量生产出相同的生命体,这无疑是基因工程研究领域的一大突破。 人们剪下植物枝条,扦插到土里,不久就会发芽,长出新的植株,这些植株是遗传物质组成完全相同的植株,这就是“克隆 ”。还有将马铃薯等植物的块茎切成许多小块进行繁殖,由此而长出的后代也是“克隆 ”。所有这些都是植物的无性繁殖,或称为“克隆 ”,它非常普遍,几乎每个人都曾见过。 在动物界也有无性繁殖,不过多见于非脊椎动物,如原生动物的分裂繁殖、尾索类动物的出芽生殖等。但对于高级动物,在自然条件下,一般只 能进行有性繁殖,所以要使其进行无性繁殖,科学家必须经过一系列复杂的操作程序。在本世纪50年代,科学家成功地无性繁殖出一种两栖动物—非洲爪蟾,揭开了细胞 生物学的新篇章。 英国和我国等国在80年代后期先后利用胚胎细胞作为供体,“克隆 ”出了哺乳动物。到90年代中期,我国已用此种方法“克隆 ”了老鼠、兔子、山羊、牛、猪5种哺乳动物。 19隆”出一只基因结构与供体完全相同的小羊“多莉”(Dolly),世界舆论为之哗然。“多莉”的特别之处在于它的生命的诞生没
利用计算机来协助克隆 基因,称为“电子”基因克隆 (sillcon cloning),是与定位克隆 、定位候选克隆 策略并列的方法之一,即采用生物信息学的方法延伸EST序列,以获得基因部分乃至全长的cDNA序列。EST数据库的迅速扩张,已经并将继续导致识别与克隆 新基因策略发生革命性变化。 1 EST序列的获取 利用计算机来协助克隆的第一步是必须获得感兴趣的EST,在dbEST数据库中找出EST的最有途径是寻找同源序列,标准:长度≥100bp,同源性50%以上、85%以下。可通过数个万维网界而使用BLAST检索程度实现,其中最常用的如NCBI(National center for Biotechnology Information)的eneBank、意大利Tigem的ESTmachine(包括EST提取者和EST组装机器)、THC(Tentative human Consensus Sequences)数据库、ESTBlast检索程序——通过英国人类基因组作图项目资源中心(Human genome Mapping Project Resource Center,HGMP—RC)服务器
DNA 分子是分子生物学研究的基本材料,依不同的实验目的可采取不同的抽提方法获取数量和质量不等的 DNA 。 实验目的:了解植物 DNA 抽提的主要方法,掌握 CTAB 法快速抽提水稻 DNA 。 实验材料及试剂: 水稻叶片,1.5 × CTAB ,氯仿 / 异戊醇 (24:1) ,95% 乙醇或无水乙醇等 实验原理:植物 DNA 的抽提常采用两种方法: (1)SDS 法: 离子去污剂,过程长,纯度高; (2)CTAB 法:该方法简便、快速,DNA 产量高 ( 纯度稍次,适用于一般分子生物学操作 ) 。CTAB 是一种非离子去污剂,植物材料在 CTAB 的处理下,结合 65℃ 水浴使细胞裂解、蛋白质变性、DNA 被释放出来 。CTAB 与核酸形成复合物,此复合物在高盐 (>0.7mM ) 浓度下可溶,并稳定存在,但在低盐浓度 ( 0.1-0.5mM NaCl )下CTAB- 核酸复合物就因溶解度降低而沉淀,而大部分的蛋白质及多糖等仍溶解于溶液中。经离心弃上清后,CTAB- 核酸复合物再用 70 - 75% 酒精浸泡可洗脱掉 CTAB 。再经过氯仿 / 异戊醇 (24:1) 抽提去
[原理] DNA是通过异羟基洋地黄毒苷(digoxigenin,Dig)配基标记的脱氧尿嘧啶核苷三磷酸(dUTP)随机插入结合而被标记。dUTP通过间臂连结类固醇半抗原异羟基洋地黄毒苷酸基,形成Dig-dUTP,杂交反应后,杂交的靶DNA通过酶联免疫法与一个抗体复合物[抗异羟基洋地黄毒苷配基碱性磷酸酶复合物(Dig)Ap]结合,接着在5-溴-4氯-3-吲哚磷酸盐(X-磷酸盐)和硝基四氮唑蓝(NBT)存在下,由酶催化反应,在杂交部位形成蓝紫色带或颗粒。 [操作] 1.转移 通过打点吸渍、噬菌斑或Sonthern印迹转移等方法,把被测的DNA转移到硝酸纤维膜或尼龙膜上。 2.标记探针 取微型离心管于冰上,依次加入:lμg新鲜变性的DNA;2μl六聚核苷酸混合物;2μl dNTP标记用混合物;加无菌双蒸水至 19μL;加 lμl DNA聚合酶大片段。37℃保温 1小时至20小时,加入 2μl EDTA(0.2 mol/L),终止反应,加 2μL 4mol/L LiCl,75μl预冷的乙醇沉淀DNA,- 70℃ 30分钟或-20℃ 2小时、离心收集沉淀物,真空干燥后加 50μl TE溶解
采用地高辛高效标记混合物(ROCHE) 标记DNA探针 将10 ng~3μg的DNA探针(基因组、质粒或基因片段)用蒸馏水稀释至16μl 煮沸10分钟使DNA变性,迅速放在冰上冷却,以防其重退火。 加入4μl地高辛高效标记混合物,振荡混匀 37℃下过夜培养 加入2μl 0.2M EDTA (pH 8) 使反应停止,并于65℃ 下10min加热降低其活性。 使用前煮沸探针10-20min 使用过的探针可以储存在-20℃的杂交缓冲液中,并能重复使用。 将DNA从凝胶转移到膜上 将凝胶在合适的电压下进行电泳得到单一的带型;染色并照相以参考大小。 小片段转移较有效。对于大的DNA片段,可增用短波透射仪进行2分钟的紫外切割步骤 将凝胶转移至可密封的Tupperware 塑料容器中 传统的转移方法 室温下在0.25的盐酸中培养40分钟(要盖住凝胶),使之脱去嘌呤 将2X置于MilliQ溶液中漂清 将2X置于变性溶液中培养20min以附着在脱嘌呤位点 在中性溶液中培养30min 如图所示,采用20X SSC作为转化溶液,进行毛细管转化 转化过夜(48小时脉冲场凝胶