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分子生物学研究中质粒构建是最常用的实验技术。原理依赖于限制性核酸内切酶,DNA 连接酶和其他修饰酶的作用,分别对目的基因和载体 DNA 进行适当切割和修饰后,将二者连接在一起,再导入宿主细胞,实现目的基因在宿主细胞内的正确表达。 同源重组的基因克隆方法, 相比双酶切载体构建方法,该方法的构建过程有些不同,双酶切构建过程比较繁琐,同源重组构建过程相对简单,可以省去很多的时间和精力,但假阳性率略高。
同源重组法构建载体 首先,靶基因片段扩增引物有别于常规引物设计; 其次,载体切割过程中只需要进行单酶切; 第三,载体和目的基因片段的连接是基于同源重组而不是粘性末端互补。
采用同源重组法构建载体与常规双酶切构建载体方法不同。 首先,设计引物时上游引物5’端前面加的是酶切位点(如Hind III)及该酶切位点在pMIR reporter载体中对应前面的15个碱基载体片段,下游引物5’端前面加的是Hind III酶切位点及该酶切位点在pMIR reporter载体中对应后面的15个碱基载体片段,如此设计引物是为了保证目的片段插入载体时方向正确。 其次,载体只需要单酶切,用Hind III酶切pMIR reporter,使得pMIR reporter成为两端都带着Hind III位点的线性载体。相比双酶切切割载体,单酶切可以保证酶切后的载体都是单一的线性片段,使得后续的重组连接更准确。 第三,省去了TA克隆环节。因为PCR产物可以直接用于重组连接,不需要酶切产生粘性末端,而且重组酶的重组能力强于T4 DNA连接酶的连接能力,一般只需要一步即可重组连接成功,因此可以在重组反应之后进行测序鉴定。
详解: 基于同源基因重组原理,适用于向几乎任何载体在任何位点进行定向克隆,无需考虑插入片段自身携带的酶切位点可高效克隆 50 bp~10 kb 片段,同时构建时间也大大缩短。 1. 载体的制备一般推荐双酶切线性化,线性化完全,假阳性克隆低。酶切体系同上。 2. 对于使用重组方式连接来说,PCR 要设计引物, 设计引物时要根据质粒载体和基因序列选择合适的同源序列,通过 PCR 扩增方式进行连接,PCR 的产物要纯化。 引物设计原则简单总结一下: (1)前向引物:5’ 端--上游克隆载体末端同源序列+基因正向扩增引物--3’ 端 (2)反向引物:3’ 端--基因反向扩增引物+下游克隆载体末端同源序列--5’ 端 如果设计的基因特异插入片段扩增产物长度较长,可以选择 PCR 方式进行目的引物的扩增。 [可选 PCR 扩增体系] ddH2O 14 ul 10 x Taq buffer 2 ul 10 um DNTP 1 ul 10 um primer F 0.5 ul 10 um primer R 0.5 ul Vector 1 ul Taq 酶 1 ul [可选 PCR 扩增条件] (1)95℃:5min (2) 35cycle 95℃:30s 55℃:30s(退火温度可以根据目的引物TM值决定,一般退火温度根 据引物TM值降低5度) 72℃:40s (3)72℃:10min (4)16℃:hold PCR 扩增后,通过胶回收方式获得纯化的 PCR 产物。纯化后的 PCR 产物不需要进行酶切,直接用于重组反应。 3. 目的引物与线性载体进行重组反应。 [可选重组体系] 5 × CE II Buffer 4 μl 线性化克隆载体 50~200 ng 插入片段扩增产物 20~200 ng ExnaseII 2 μl ddH2O x ul 在冰水浴中配制,配制完成后,用移液器上下轻轻吹打几次混匀各组分,置于 37 ℃ 反应 30 min。待反应完成后,立即将反应管置于冰水浴中冷却 5 min。重组效率在反应 30 min 左右达到最高,反应时间不足或者太长都将会降低克隆效率,这样大大减少了连接时间。 4. 转化 将连接产物转化到受体菌中(一般为 DH5a),涂板,培养过夜。 5. 挑取单克隆,并鉴定 挑去平板上的单克隆培养,可以通过 PCR 或者酶切初步鉴定阳性克隆,对初步鉴定出来的阳性克隆进行测序。 最后,几个主要注意事项: 1. 载体克隆位点选择尽量选择无重复序列,且 GC 含量比较均匀的区域进行克隆。当克隆位点上下游 20 bp 区域内 GC 含量均在 40%~60% 范围之内时, 克隆效率将达到最大. 2. 最适克隆载体与插入片段摩尔比为 1:2,即最适插入片段使用量为 0.06 pmol。这些摩尔数对应的 DNA 质量可由以下公式粗略计算获得: 最适克隆载体使用量 = [0.02 × 克隆载体碱基对数] ng(0.03 pmol) 最适插入片段使用量 = [0.04 × 插入片段碱基对数] ng(0.06 pmol) 3. 双酶切 1 和 2,在设置酶切体系时要考虑酶切温度以及 Activity in NEBbuffer 的问题。 |
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