生物基礎(chǔ)科研知識點(diǎn)2—如何去正確了解一個質(zhì)粒圖譜中的信息


載體主要有病毒和非病毒兩大類,其中質(zhì)粒 DNA 是一種新的非病毒轉(zhuǎn)基因載體。?
一、一個合格質(zhì)粒的組成要素 ?
復(fù)制起始位點(diǎn):Ori 即控制復(fù)制起始的位點(diǎn)。原核生物 DNA 分子中只有一個復(fù)制起始點(diǎn)。
而真核生物 DNA 分 子有多個復(fù)制起始位點(diǎn)。
抗生素抗性基因:可以便于加以檢測,如 Amp+,Kan+。?
?多克隆位點(diǎn) MCS:克隆攜帶外源基因片段?
?P/E:啟動子/增強(qiáng)子?
?Terms:終止信號?
加 poly(A)信號可以起到穩(wěn)定 mRNA 作用。?
二、如何閱讀質(zhì)粒圖譜 ?
第一步:首先看 Ori 的位置,了解質(zhì)粒的類型(原核/真核/穿梭質(zhì)粒) 第二步:再看篩選標(biāo)記,如抗性,決定使用什么篩選標(biāo)記。 ?
(1)Ampr 水解 β-內(nèi)酰胺環(huán),解除氨芐的毒性。?
?(2)Tetr 可以阻止四環(huán)素進(jìn)入細(xì)胞。?
(3)Camr 生成氯霉素羥乙?;苌?,使之失去毒性。?
(4)Neor(kanr) 氨基糖苷磷酸轉(zhuǎn)移酶 使 G418(卡那霉素衍生物)失活 ?
(5)Hygr 使潮霉素 β 失活。
?第三步:看多克隆位點(diǎn)(MCS)。它具有多個限制酶的單一切點(diǎn)。便于外源基因的插入。如果在這些位點(diǎn)外有外源 基因的插入,會導(dǎo)致某種標(biāo)志基因的失活,而便于篩選。決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。質(zhì)粒一般只能容納小于 10Kb 的外源 DNA 片段。一般來說,外源 DNA 片 段越長,越難插入,越不穩(wěn)定,轉(zhuǎn)化效率越低。?
第五步:是否含有表達(dá)系統(tǒng)元件,即啟動子-核糖體結(jié)合位點(diǎn)-克隆位點(diǎn)-轉(zhuǎn)錄終止信號。這是用來區(qū)別克隆載體與表 達(dá)載體??寺≥d體中加入一些與表達(dá)調(diào)控有關(guān)的元件即成為表達(dá)載體。選用那種載體,還是要以實(shí)驗?zāi)康臑闇?zhǔn)繩。?
? 啟動子-核糖體結(jié)合位點(diǎn)-克隆位點(diǎn)-轉(zhuǎn)錄終止信號 啟動子-促進(jìn) DNA 轉(zhuǎn)錄的 DNA 順序,這個 DNA 區(qū)域常在基因或操縱子編碼順序的上游,是 DNA 分子上可以與 RNApol 特異性結(jié)合并使之開始轉(zhuǎn)錄的部位,但啟動子本身不被轉(zhuǎn)錄。?
? 增強(qiáng)子/沉默子-為真核基因組(包括真核病毒基因組)中的一種具有增強(qiáng)鄰近基因轉(zhuǎn)錄過程的調(diào)控順序。其作用與增 強(qiáng)子所在的位置或方向無關(guān)。即在所調(diào)控基因上游或下游均可發(fā)揮作用。/沉默子-負(fù)增強(qiáng)子,負(fù)調(diào)控序列。 核糖體結(jié)合位點(diǎn)/起始密碼/SD 序列(Rbs/AGU/SDs):mRNA 有核糖體的兩個結(jié)合位點(diǎn),對于原核而言是 AUG (起始密碼)和 SD 序列。 轉(zhuǎn)錄終止順序(終止子)/翻譯終止密碼子:結(jié)構(gòu)基因的最后一個外顯子中有一個 AATAAA 的保守序列,此位點(diǎn) down-stream 有一段 GT 或 T 富豐區(qū),這 2 部分共同構(gòu)成 poly(A)加尾信號。
結(jié)構(gòu)基因的最后一個外顯子中有一 個 AATAAA 的保守序列,此位點(diǎn) down-stream 有一段 GT 或 T 富豐區(qū),這 2 部分共同構(gòu)成 poly(A)加尾信號。?
回答有人之前提出的一個問題:為什么質(zhì)粒圖譜上有的箭頭順時針有的箭頭逆時針,那其實(shí)是代表兩條 DNA 鏈,即 質(zhì)粒是環(huán)狀雙鏈 DNA,它的啟動子等在其中一條鏈上,而它的抗性基因在另一條鏈上。
三、關(guān)于載體的知識
什么是載體 即要把一個有用的基因(目的基因——研究或應(yīng)用基因)通過基因工程手段送到生物細(xì)胞(受體細(xì)胞),需要 運(yùn)載工具(交通工具)攜帶外源基因進(jìn)入受體細(xì)胞,這種運(yùn)載工具就叫做載體(Vector)?;蚬こ趟玫?Vector 實(shí)際上是 DNA 分子,是用來攜帶目的基因片段進(jìn)入受體細(xì)胞的 DNA。
2. 載體的分類 按功能分成: (1)克隆載體 都有一個松弛的復(fù)制子,能帶動外源基因,在宿主細(xì)胞中復(fù)制擴(kuò)增。它是用來克隆和擴(kuò)增 DNA 片段(基因)的載體。(所以有時實(shí)驗時擴(kuò)增效率低下,要注意是不是使用的嚴(yán)謹(jǐn)行載體);(2)表達(dá)載體 具有克隆載體的基本元件(ori,Ampr,Mcs 等)還具有轉(zhuǎn)錄/翻譯所必需的 DNA 順序的載體。 按進(jìn)入受體細(xì)胞類型分: (1)原核載體 (2)真核載體 ?(3)穿梭載體(Shuttle Vector):指在兩種宿主生物體內(nèi)復(fù)制的載體分子,因而可以運(yùn)載目的基因(穿梭往 返兩種生物之間)。穿梭質(zhì)粒含原核和真核生物 2 個復(fù)制子,以確保兩類細(xì)胞中都能擴(kuò)增。
3. 基因工程載體的 3 個特點(diǎn): (一)都能獨(dú)立自主的復(fù)制:載體 DNA 分子中有一段不影響它們擴(kuò)增的非必需區(qū)域,如 MCS,插在其中的外源 DNA 片段,能被動的跟著載體一起復(fù)制/擴(kuò)增,就像載體的正常成分一樣。 (二)都能便利的加以檢測: 如載體的藥物抗性基因,多是抗生素抗性基因,將受體細(xì)胞放在含有該抗生素培養(yǎng)板 上培養(yǎng)生長時,只有攜帶這些抗性基因的載體分子的受體細(xì)胞才能存活。 (三)都能容易進(jìn)入宿主細(xì)胞中去,也易從宿主細(xì)胞中分離純化出來。
?4. 載體的選擇和制備: 選擇載體主要依據(jù)構(gòu)建的目的,同時要考慮載體中應(yīng)有合適的限制酶切位點(diǎn)。如果構(gòu)建的目的是要表達(dá)一個特定的 基因,則要選擇合適的表達(dá)載體。 載體選擇主要考慮下述 3 點(diǎn):?
? 【1】構(gòu)建 DNA 重組體的目的,克隆擴(kuò)增/表達(dá)表達(dá),選擇合適的克隆載體/表達(dá)載體。
? 【2】.載體的類型: (1)克隆載體的克隆能力-據(jù)克隆片段大?。ù筮x大,小選?。?。如<10kb 選質(zhì)粒。 (2)表達(dá)載體據(jù)受體細(xì)胞類型-原核/真核/穿梭,E.coli/哺乳類細(xì)胞表達(dá)載體。 (3)對原核表達(dá)載體應(yīng)該注意 3 點(diǎn): ①選擇合適的啟動子及相應(yīng)的受體菌; ②用于表達(dá)真核蛋白質(zhì)時注意克服 4 個困難和閱讀框錯位; ③表達(dá)天然蛋白質(zhì)或融合蛋白作為相應(yīng)載體的參考。 ?
【3】載體 MCS 中的酶切位點(diǎn)數(shù)與組成方向因載體不同而異,適應(yīng)目的基因與載體易于鏈接,不產(chǎn)生閱讀框架錯位。 選用質(zhì)粒(最常用)做載體的 4 點(diǎn)要求: ①選分子量小的質(zhì)粒,即小載體(1-1.5 限 kb)→不易損壞,在細(xì)菌里面拷貝數(shù)也多(也有大載體); ②一般使用松弛型質(zhì)粒在細(xì)菌里擴(kuò)增不受約束,一般 10 個以上的拷貝,而嚴(yán)謹(jǐn)型質(zhì)粒<10 個。 ③必需具備一個以上的酶切位點(diǎn),有選擇的余地; ④必需有易檢測的標(biāo)記,多是抗生素的抗性基因,不特指多位 Ampr(試一試)。 無論選用哪種載體,首先都要獲得載體分子,然后采用適當(dāng)?shù)南拗泼笇⑤d體 DNA 進(jìn)行切割,獲得分子,以便于與目 的基因片段進(jìn)行連接。