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同源重組法質(zhì)粒構(gòu)建的實驗步驟及注意事項

嘉峪檢測網(wǎng)        2024-12-12 08:58

同源重組法質(zhì)粒構(gòu)建在基因功能研究、蛋白表達(dá)和純化的等方面具有廣泛的應(yīng)用。內(nèi)容包括了基因的敲除、敲低以及過表達(dá)等等,用于研究基因的功能、表達(dá)調(diào)控機(jī)制以及對細(xì)胞生理過程和表型的影響。另外通過優(yōu)化啟動子、核糖體結(jié)合位點等表達(dá)元件,以及選擇合適的宿主細(xì)胞,利用同源重組法構(gòu)建表達(dá)載體,使目的蛋白在宿主細(xì)胞中大量表達(dá),從而達(dá)到目的蛋白表達(dá)和純化的目的。

 

 

 

通過同源重組構(gòu)建重組 MVA 載體

 

相較于傳統(tǒng)酶切傳統(tǒng)酶切法依賴于限制性內(nèi)切酶對DNA的特異性切割而言,同源重組法質(zhì)粒構(gòu)建基于DNA分子間的同源序列進(jìn)行重組。因此這里主要介紹同源重組法質(zhì)粒構(gòu)建的實驗步驟和注意事項等。

 

一、流程圖

 

 

二、實驗步驟

 

1.獲取插入目的片段:

 

(1)引物設(shè)計:在插入片段正反向擴(kuò)增引物的5’端引入線性化載體兩末端同源序列,使擴(kuò)增后的插入片段5'和3'最末端分別帶有和線性化克隆載體兩末端對應(yīng)一致的同源序列,長度一般為15-20bp,不包括酶切位點。

 

引物設(shè)計原則:同源臂+酶切位點+特異性引物(目的片段的一段序列),計算退火溫度時只計算基因特異性擴(kuò)增序列的Tm值,引入的同源序列和酶切位點不參與計算。

 

此時可以借助SnapGene軟件進(jìn)行協(xié)助,從NCBI獲取到自己基因的目的片段序列導(dǎo)入SnapGene,在添加同源臂和酶切位點會更加直觀,同時可以看見引物對的Tm值。

 

(2)PCR擴(kuò)增:使用高保真聚合酶擴(kuò)增插入片段,無需考慮產(chǎn)物末端有無A尾。為確保最優(yōu)條件,可先設(shè)置梯度PCR確定最佳退火溫度,再根據(jù)高保真聚合酶的特性配置PCR體系,并依據(jù)擴(kuò)增片段的大小設(shè)置合適的延伸時間,確定最佳的PCR條件。

 

2.獲取線性載體:

 

(1)選擇克隆位點:挑選合適的克隆位點對載體進(jìn)行線性化,優(yōu)先選擇無重復(fù)序列且載體克隆位點上下游20bp區(qū)域內(nèi)GC含量在40%-60%之間的位點。

 

(2)選擇線性化方式:可采用限制性內(nèi)切酶消化或反向PCR擴(kuò)增。使用限制性內(nèi)切酶消化時,推薦雙酶切方法使載體線性化完全,可以保證載體線性化完全;若使用單酶切線性化,則需適當(dāng)延長酶切時間以減少環(huán)狀質(zhì)粒殘留。而采用反向PCR擴(kuò)增制備線性化載體時,要使用高保真聚合酶進(jìn)行擴(kuò)增,減少擴(kuò)增突變的引入。

 

3.膠回收純化:

 

根據(jù)載體和插入片段的大小確定相應(yīng)濃度的膠進(jìn)行膠回收。膠回收完成后瓊脂糖凝膠電泳驗證回收產(chǎn)物,用分光光度計(如 Nanodrop)檢測插入片段和線性化載體的濃度以定量。

 

4.重組反應(yīng):

 

(1)稀釋:計算重組反應(yīng)所需的線性化載體和插入片段所需DNA量,并進(jìn)行稀釋擴(kuò)大吸取量,確保各組分加入量不低于1ul。

 

(2)配置反應(yīng)體系:冰上配置反應(yīng)體系,用移液器輕輕吸打混勻,短暫離心將反應(yīng)液收集至管底,另外酶置于冰上保存并最后加入。

 

(3)反應(yīng):將反應(yīng)體系置于PCR儀器中,37℃反應(yīng)30min,然后降至4℃或立即置于冰上冷卻。重組產(chǎn)物可于-20℃存放一周,待需要時解凍轉(zhuǎn)化。

 

5.重組產(chǎn)物轉(zhuǎn)化:

 

(1)解凍感受態(tài)細(xì)胞:冰上解凍感受態(tài)細(xì)胞,如常用DH5α感受態(tài)細(xì)胞。

 

(2)加入重組產(chǎn)物:取適量重組產(chǎn)物加入到感受態(tài)細(xì)胞中,輕輕混勻,冰上靜置30min。需注意重組產(chǎn)物轉(zhuǎn)化體積最多不應(yīng)超過所用感受態(tài)細(xì)胞體積的1/10。

 

(3)熱激與復(fù)蘇:42℃水浴熱激45s后,立即置于冰上冷卻3min,再加入新鮮LB培養(yǎng)基,37℃,200rpm搖菌復(fù)蘇1h。

 

(4)涂板培養(yǎng):將菌液離心,棄掉部分上清,用剩余培養(yǎng)基將菌體重懸,用無菌涂布棒在含有正確抗性的平板上輕輕涂勻,37℃培養(yǎng)箱中倒置培養(yǎng)12~16h。

 

6.重組反應(yīng)產(chǎn)物鑒定:

 

(1)菌落PCR鑒定:挑取LB板上的單克隆若干個進(jìn)行菌落PCR鑒定,擴(kuò)增引物盡量選擇載體部分序列上的引物,根據(jù)擴(kuò)增產(chǎn)物的大小和使用的酶確定延伸時間和PCR程序,瓊脂糖凝膠電泳檢測克隆正確時應(yīng)有長度略大于插入片段大小的條帶出現(xiàn)。

 

(2)測序鑒定:對菌落PCR鑒定為陽性的菌落,可進(jìn)一步接種培養(yǎng)后提取質(zhì)粒進(jìn)行酶切鑒定或者直接測序鑒定,以確保重組質(zhì)粒的準(zhǔn)確性。

 

三、注意事項

 

(1)引物設(shè)計:同源臂的長度一般為15-20bp,且GC含量應(yīng)在40%-60%之間;計算引物Tm值時,僅考慮特異性引物部分,不包括同源臂和酶切位點。若引物長度超過40bp,在引物合成時可選用PAGE純化方式,以提高陽性克隆率。

 

(2)模板選擇:進(jìn)行PCR擴(kuò)增插入片段時,若目的片段較難擴(kuò)增,可先使用不帶同源臂的引物克隆目的片段,再以膠回收產(chǎn)物為模板,用帶有同源臂的引物進(jìn)行二次PCR擴(kuò)增,但要注意此方法可能會引入較多突變。

 

(3)酶切與線性化:使用限制性內(nèi)切酶進(jìn)行載體線性化時,要確保酶切完全,可通過延長酶切時間或采用雙酶切方法來實現(xiàn)。若使用單酶切線性化載體,需注意原生環(huán)狀質(zhì)粒殘留可能導(dǎo)致轉(zhuǎn)化不準(zhǔn)確 。

 

(4)片段純化:膠回收過程中要使用新的刀片,防止外源DNA污染。同時,要確保膠回收產(chǎn)物的質(zhì)量和濃度,以便后續(xù)準(zhǔn)確計算使用量。

 

(5)比例與用量:嚴(yán)格按照載體與插入片段的最適摩爾比1:2來計算和使用兩者的量,以提高重組效率。若使用未經(jīng)純化的線性化克隆載體和插入片段擴(kuò)增產(chǎn)物,其加入總體積應(yīng)不超過反應(yīng)體系體積的1/5。

 

(6)重組反應(yīng)條件:重組反應(yīng)需在冰上配置反應(yīng)體系,移液器輕輕吸打混勻,避免振蕩。反應(yīng)溫度和時間要嚴(yán)格控制,一般為37℃反應(yīng)30min左右,反應(yīng)時間不足或過長都可能降低克隆效率。

 

(7)轉(zhuǎn)化過程:感受態(tài)細(xì)胞應(yīng)在冰上解凍,加入重組產(chǎn)物后要輕輕混勻,避免損傷細(xì)胞。熱激時間和溫度要準(zhǔn)確把握,熱激后需迅速置于冰上冷卻。此外,轉(zhuǎn)化產(chǎn)物的涂布量也要適中,過多或過少都可能影響陽性克隆的篩選,此時,可以設(shè)置涂布的量和濃度。

 

(8)鑒定環(huán)節(jié):菌落PCR鑒定時,要選擇合適的引物和PCR程序,確保鑒定結(jié)果的準(zhǔn)確性。對于初步鑒定為陽性的菌落,最好進(jìn)行測序鑒定,以最終確定重組質(zhì)粒的正確性。

 

 

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來源:實驗老司機(jī)

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