cDNA文库的构建和筛选
名词解释cdna文库
CDNA 文库
CDNA 文库是一种 cDNA(互补 DNA) 文库,它包含了生物体中所有基因的 mRNA 转录本的互补 DNA 序列。
在 CDNA 文库中,mRNA 被逆转录成 cDNA,然后被克隆到载体中,最终形成一个包含所有基因信息的文库。
CDNA 文库的构建过程通常包括以下步骤:
1. 从生物组织中提取 mRNA,并去除 rRNA 和 tRNA 等非编码RNA。
2. 将 mRNA 逆转录成 cDNA,使用逆转录酶将 mRNA 转录成cDNA,并在此过程中添加适配体,以产生特定长度的 cDNA 片段。
3. 将 cDNA 片段连接到载体上,通常使用质粒载体。
4. 将连接好的载体转化到大肠杆菌中,并筛选出阳性克隆。
5. 对阳性克隆进行测序和分析,以确定其序列信息。
CDNA 文库在基因组学研究中具有广泛的应用,例如:
1. 基因克隆:通过 CDNA 文库,可以克隆出感兴趣的基因,并对其进行进一步的研究。
2. 基因表达分析:通过比较不同组织或条件下的 CDNA 文库,可以分析基因的表达情况,了解基因在生物体内的功能和调控机制。
3. 基因组测序:通过 CDNA 文库,可以对生物体的基因组进行测序,以确定其基因组序列信息。
cdna文库的构建步骤
cdna文库的构建步骤CDNA文库是基因组学和转录组学研究中非常常见的技术,它可以用来快速鉴定不同组织或不同生长条件下基因表达的变化情况。
下面将介绍CDNA文库的构建步骤。
一、RNA提取RNA提取是构建CDNA文库的第一步,它是从不同组织或生长条件下采集的样品中提取出RNA。
RNA提取需要注意以下几点:1. 样品必须在冰上保存,并尽可能快地进行处理。
2. RNA提取要使用无菌工具和试剂,并严格遵守操作规程。
3. RNA提取要避免DNA污染,可使用DNase对RNA进行处理。
4. RNA质量要进行检测,以保证后续实验的可靠性。
二、反转录反转录是将RNA转化为cDNA的过程。
反转录需要注意以下几点:1. 反转录试剂必须新鲜,并且使用前应该预先热处理。
2. 反转录反应时间和温度要根据实验需求进行调整。
3. 可以选择使用随机引物或寡聚dT引物作为反转录引物。
三、二代测序前的PCR扩增PCR扩增是将cDNA扩增为足够的量以进行二代测序的过程。
PCR扩增需要注意以下几点:1. PCR反应体系要严格控制,避免引物和模板过量。
2. PCR反应时间和温度要根据实验需求进行调整。
3. 可以选择使用高保真PCR酶,以保证扩增产物的准确性。
四、文库构建文库构建是将PCR扩增产物连接到载体上,形成完整的CDNA文库的过程。
文库构建需要注意以下几点:1. 选择合适的载体,如pBluescript II SK+、pUC19等。
2. 连接PCR扩增产物时要控制连接比例,避免连接过多或过少。
3. 连接后可以进行转化、筛选和纯化等步骤,得到CDNA文库。
五、二代测序二代测序是对CDNA文库进行高通量测序的过程。
二代测序需要注意以下几点:1. 选择合适的平台和测序模式,如Illumina HiSeq、NovaSeq等平台。
2. 测序深度要根据实验需求进行调整,以保证数据质量和覆盖度。
3. 测序后得到原始数据后,需要进行质控、去除低质量数据、拼接等步骤,得到高质量的测序数据。
cdna基因文库构建的基本路线
cdna基因文库构建的基本路线以cdna基因文库构建的基本路线为标题的文章概述CDNA基因文库是基因组学研究中的一个重要工具,可以用于克隆和表达特定基因。
本文将介绍构建cdna基因文库的基本路线,包括RNA提取、逆转录、cDNA合成、文库构建和筛选等步骤。
第一步:RNA提取构建cdna基因文库的第一步是从所研究的生物样品中提取总RNA。
这可以通过使用商业化的RNA提取试剂盒或经典的酚-氯仿法等方法来实现。
在提取RNA的过程中,需要注意样品的保存和处理,以确保所提取的RNA完整无损。
第二步:逆转录逆转录是将RNA转化为相应的cDNA的过程。
逆转录反应通常使用逆转录酶(Reverse Transcriptase)进行,该酶能够将RNA模板上的信息转录成DNA。
在逆转录反应中,需要加入随机引物、dNTPs和逆转录酶,以及适当的缓冲液。
逆转录反应的温度和时间也需要根据具体的逆转录酶和反应体系进行优化。
第三步:cDNA合成在逆转录反应完成后,需要对产生的cDNA进行纯化。
一种常用的方法是通过酶切和连接反应,将cDNA连接到载体上,形成重组DNA,再通过转化等方法将其导入到大肠杆菌等宿主中。
在cDNA 合成的过程中,需要注意对cDNA的纯化和测序质量的控制,以确保所获得的cDNA具有高质量和完整性。
第四步:文库构建文库构建是指将cDNA插入到合适的载体中,形成cdna基因文库。
常用的载体包括质粒和噬菌体等。
在文库构建的过程中,需要对cDNA和载体进行受限酶切,然后使用DNA连接酶将其连接起来。
连接后的DNA需要进行转化,将其导入到适当的宿主细胞中,形成文库。
不同的文库构建方法有所差异,可以根据实验需求选择合适的方法。
第五步:筛选构建cdna基因文库后,需要对文库进行筛选,以寻找感兴趣的基因。
常用的筛选方法包括杂交筛选、PCR筛选和基于功能的筛选等。
根据所研究的基因或表达产物的特性,可以选择合适的筛选方法。
筛选后的阳性克隆可以进一步进行测序和鉴定,以确认所克隆的基因的准确性和完整性。
cdna基因文库构建的基本路线
cdna基因文库构建的基本路线CDNA基因文库构建是一种常用的分子生物学技术,用于研究基因表达和功能的调查。
本文将介绍CDNA基因文库构建的基本路线,包括材料准备、RNA提取、反转录、合成cDNA、构建文库和筛选等步骤。
一、材料准备进行CDNA基因文库构建之前,需要准备一些实验材料和试剂。
主要包括:1. 细胞或组织样品:可以是人类、动物或植物的细胞或组织样品。
2. 细胞破碎液:用于细胞破碎和RNA保护,常用的有三种类型:TRIzol、RNeasy Mini Kit和RNAiso Plus。
3. 反转录试剂盒:包括反转录酶、随机引物、dNTPs等。
4. 克隆载体:用于构建基因文库的载体,常用的有质粒载体和噬菌体载体。
5. 细菌培养基和抗生素:用于细菌的培养和筛选。
二、RNA提取RNA提取是构建CDNA基因文库的第一步,目的是从细胞或组织样品中提取总RNA。
常用的提取方法有酚/氯仿法、硅胶膜法和磁珠法等。
提取的RNA应具有较高的纯度和完整性,以保证后续的反转录和文库构建质量。
三、反转录反转录是将提取的RNA转录成cDNA的过程。
在这一步中,需要将RNA模板与反转录酶、随机引物、dNTPs等反转录试剂一起反应,合成cDNA。
反转录的条件包括温度、时间和反应体系等,需要根据试剂盒的说明进行操作。
四、合成cDNA合成cDNA是将反转录得到的第一链cDNA转录成双链cDNA的过程。
一般采用PCR扩增的方法,在反应中加入适量的引物和dNTPs,进行多轮扩增,最终得到足够量的双链cDNA。
合成cDNA的条件包括PCR扩增的循环数、温度和时间等。
五、构建文库构建基因文库是将合成的cDNA插入到克隆载体中的过程。
常用的构建方法有限制性内切酶法、T/A克隆法和引物扩增法等。
在构建文库的过程中,需要将双链cDNA与克隆载体进行连接,形成重组DNA。
连接后的重组DNA可以通过转化到适当的宿主细胞中,得到大量的重组质粒。
六、筛选构建完基因文库后,需要进行筛选以获得感兴趣的基因。
cdna文库的构建和测序方法
cdna文库的构建和测序方法**CDNA Library Construction and Sequencing Methods**The construction of a cDNA library is a fundamental technique in molecular biology, enabling researchers to isolate, clone, and study specific genes. The process begins with the isolation of mRNA from a target cell or tissue. This mRNA is then reverse-transcribed into cDNA using a reverse transcriptase enzyme. The resulting cDNA fragments are subsequently cloned into a suitable vector, such as a plasmid or bacteriophage, to form a recombinant DNA molecule. These recombinant molecules are then introduced into host cells, typically bacteria, for amplification and storage.cDNA文库的构建是分子生物学中的一项基础技术,它使研究者能够分离、克隆和研究特定的基因。
该过程始于从目标细胞或组织中分离出mRNA。
随后,使用逆转录酶将这种mRNA逆转录成cDNA。
接着,将得到的cDNA片段克隆到合适的载体中,如质粒或噬菌体,形成重组DNA分子。
然后,这些重组分子被引入宿主细胞,通常是细菌,进行扩增和保存。
**Sequencing of cDNA Library**Once the cDNA library is constructed, sequencing becomes the next crucial step. Sequencing technologies have evolved significantly in recent years, with next-generation sequencing (NGS) platforms becoming increasingly popular. NGS allows for high-throughput sequencing, generating millions of reads in a short time. Thesereads are then aligned to a reference genome or transcriptome, enabling the identification and analysis of individual genes and gene expression patterns.cDNA文库构建完成后,测序成为下一个关键步骤。
第十一章 DNA文库的构建和目的基因的筛选
(3) 引导合成法
Okayama-Berg方法
(4)引物-衔接头合成法
4、双链 cDNA连接到质粒或噬菌体载体并导入 大肠杆菌中繁殖的分子克隆
1.同聚100dA/dT, 20dG/dC) • 同聚尾结合的质粒: cDNA杂合分子转化 E.coli的效率随宿主不 同而不同。
该法聪明地利用了反转录过程中用接头锚定的方法, 与传统法相比,全长cDNA的比例得到大幅提高
2. G
1. 抑制性扣除杂交 suppression subtractive hybridization, SSH
含目的基因的cDNA:供体 tester 不含目的基因的cDNA:驱动 driver
• RsaI消化tester和driver • 将tester一分为二,分别加上接头1和接头2R • 第一轮杂交中,用过量的driver cDNA分别与带两种 接头的tester cDNA杂交 • 第二轮杂交中,将第一轮杂交的两个体系混合,再 加入过量的driver cDNA • 补平第二轮杂交产物的末端,进行两轮PCR扩增 • 巢式引物进行第二轮PCR扩增,富集差异表达基因 • T/A克length cDN因: • cDNA第二链合成工程中聚合酶的外切酶活性; • mRNA降解; • 反转录酶合成特性,从转录复合体上anism at 5' end of RNA • 指导合成高分子量蛋白质的能力 无细胞翻译体系(源于网织红细胞) 哺乳动物总mRNA可编码 10~100kDa蛋白
构建cdna文库的基本步骤
构建cdna文库的基本步骤《构建cDNA文库的基本步骤》引言:cDNA文库的构建是基因组研究中重要的实验技术之一,它可以利用转录酶逆转录RNA为cDNA,然后将其插入适当的载体中,最终形成一个具有表达能力的基因文库。
本文将介绍构建cDNA文库的基本步骤。
一、总RNA的提取首先,需要从细胞或组织中提取总RNA,并保证RNA的完整性和纯度。
常用的提取方法包括酚/氯仿法、硅胶柱法等。
提取得到的总RNA可以用琼脂糖凝胶电泳进行分离和检测。
二、逆转录反应逆转录反应是将RNA逆转录为cDNA的过程。
在逆转录反应中,需使用逆转录酶、引物和核苷酸等。
逆转录酶能合成第一链cDNA,引物通常采用寡聚dT引物或随机引物。
三、DNA合成和连接在逆转录反应后,需要使用DNA聚合酶和核苷酸进行第二链cDNA的合成。
然后,将合成的cDNA连接到选择的载体上,常见的载体有质粒、噬菌体等。
连接过程一般采用连接酶催化反应。
四、转化和筛选将连接好的载体转化到合适的宿主细胞中,可以通过热冲击法、电穿孔法等方法进行转化。
之后,将转化后的细胞涂在筛选板上,并在含有抗生素的培养基上筛选,筛选出含有目标基因的克隆。
五、鉴定和分析最后,对构建好的cDNA文库进行鉴定和分析。
可以利用限制性内切酶等方法进行单克隆检测和鉴定,也可以通过PCR扩增目标基因进行进一步分析。
结论:构建cDNA文库是一项关键的技术,它为基因组研究提供了丰富的资源。
通过提取总RNA、逆转录反应、DNA合成和连接、转化和筛选,最终可以得到一个具有表达能力的cDNA文库。
这些步骤的顺利进行和准确操作,对于后续的基因组研究具有重要意义。
基因文库构建的过程、原理及方法
基因⽂库构建的过程、原理及⽅法基因⽂库构建的过程、原理及⽅法1 cDNA ⽂库的构建1.1 cDNA ⽂库构建的基本原理与⽅法cDNA ⽂库是指某⽣物某发育时期所转录的全部 mRNA 经反转录形成的 cDNA ⽚段与某种载体连接⽽形成的克隆的集合。
经典 cDNA ⽂库构建的基本原理是⽤ Oligo(dT) 作逆转录引物,或者⽤随机引物,给所合成的 cDNA 加上适当的连接接头,连接到适当的载体中获得⽂库。
其基本步骤包括:RNA 的提取(例如异硫氰酸胍法,盐酸胍—有机溶剂法,热酚法等等,提取⽅法的选择主要根据不同的样品⽽定),要构建⼀个⾼质量的 cDNA ⽂库,获得⾼质量的 mRNA 是⾄关重要的,所以处理 mRNA 样品时必须仔细⼩⼼。
由于RNA 酶存在所有的⽣物中,并且能抵抗诸如煮沸这样的物理环境,因此建⽴⼀个⽆ RNA 酶的环境对于制备优质 RNA 很重要。
在获得⾼质量的 mRNA 后,⽤反转录酶 Oligo(dT) 引导下合成 cDNA 第1链, cDNA 第2链的合成(⽤ RNA 酶 H 和⼤肠杆菌 DNA 聚合酶 I,同时包括使⽤ T4 噬菌体多核苷酸酶和⼤肠杆菌 DNA 连接酶进⾏的修复反应),合成接头的加⼊、将双链DNA 克隆到载体中去、分析 cDNA 插⼊⽚断,扩增 cDNA ⽂库、对建⽴的 cDNA ⽂库进⾏鉴定。
这⾥强调的是对载体的选择,常规⽤的是λ噬菌体,这是因为λ DNA 两端具有由12个核苷酸的粘性末端,可⽤来构建柯斯质粒,这种质粒能容纳⼤⽚段的外源 DNA。
1.2 cDNA 全长⽂库经典 cDNA ⽂库的构建虽然⾼效、简便,但⽂库克隆的⽚段⼀般较⼩,单个克隆上的 DNA⽚段太短,所能提供的基因信息很少,⼤多需要⼏个克隆才能覆盖⼀个完整的全基因的 cDNA。
为了克隆到真正的 cDNA 全长,建⽴富含全长的 cDNA⽂库具有重要意义。
为此,必须克服仅⽤ mRNA 的 PolyA 尾合成以及由普通逆转录酶作⽤特点所导致的局限性。
cdna文库的构建步骤
CDNA文库的构建步骤一、引言在分子生物学和基因组学研究中,建立cDNA文库是一项重要的实验技术。
cDNA文库是从mRNA中合成的互补DNA(cDNA)的集合,它能够反映细胞中mRNA的表达情况。
本文将详细探讨cDNA文库构建的步骤和流程。
二、cDNA文库构建步骤2.1 RNA提取与纯化在构建cDNA文库之前,首先需要提取和纯化所需基因表达的RNA,这是启动构建cDNA文库的关键步骤。
1.准备细胞样本或组织样本。
2.使用适当的方法(例如TriZol法、RNA纯化试剂盒)提取总RNA。
3.通过离心等手段去除DNA和蛋白质等杂质。
4.使用酶切RNA的方法去除rRNA等非编码RNA。
2.2 逆转录合成cDNA逆转录是将RNA转录成cDNA的过程,这是构建cDNA文库的关键步骤之一。
1.准备RNA模板和引物,引物可以是随机引物或特定引物。
2.将RNA样本与引物混合,在特定条件下进行反应。
3.添加逆转录酶(如Reverse Transcriptase),逆转录酶能合成cDNA的互补序列。
4.根据反应体系的要求进行反应,通常涉及温度和时间的控制。
5.利用热敏聚合酶(如Taq DNA Polymerase)可加热光敏不稳定的逆转录酶,从而停止逆转录反应,并保持产物的合成。
2.3 cDNA文库构建cDNA文库的构建涉及PCR扩增、酶切、连接和转化等步骤,下面详细介绍。
2.3.1 PCR扩增1.准备扩增反应液:包括cDNA模板、引物(正向引物和反向引物)、dNTPs和聚合酶等。
2.设置PCR扩增条件,包括温度、循环数和时长等。
3.进行PCR扩增反应,其中cDNA模板将作为DNA合成的起始物,引物将提供扩增的特异性。
2.3.2 酶切1.使用限制性内切酶对扩增产物和载体进行酶切。
2.确定酶切产物的大小和酶切位点。
2.3.3 连接1.准备连接试剂盒和连接系统。
2.混合酶切产物和合适的载体,进行连接反应。
3.控制反应条件,如温度和时间。
cdna文库的构建
cdna文库的构建
首先需要提取出RNA分子的互补DNA(cDNA),然后将其克隆到载体上,形成一个cDNA文库。
具体的步骤如下:
1. RNA提取:从组织或细胞中提取RNA。
2. 逆转录:利用逆转录酶将RNA转变成cDNA。
逆转录酶可以用几种不同的方法,包括反转录PCR方法和反转录特异性引物的方法。
3. 双链cDNA合成:将一端的oligo dT引物与头部的mRNA 低复杂度区域杂合,随后,通过使用逆转录酶(polymerase)来合成第一条链,然后再合成第二条链,以得到双链cDNA。
4. 手工或机器克隆:将cDNA克隆到载体中。
手工克隆使用限制性内切酶和连接酶来插入cDNA,而机器化克隆则使用高通量自动克隆技术。
5. 图书馆筛选:初步筛选文库,以分离包含所需基因的克隆。
6. 验证和测序:最后,通过验证所得克隆的插入片段的尺寸和序列,并使用测序技术对其进行测序。
总的来说,构建cdna文库需要耗费较多的时间和精力,但它
是研究基因表达的重要手段。
对于生物学、医学、农业等领域的研究都具有非常重要的意义。
cDNA文库的构建
cDNA文库的构建基因文库的构建是现代生命科学研究中的一项重要技术。
自70年代初首例cDNA克隆问世以来,已用构建和筛选cDNA文库的方法克隆了很多基因。
通过构建cDNA文库能直接分离到生命活动过程中的一些调控基因及了解这些基因所编码的蛋白质的相互作用关系.因此cDNA文库的构建是基因克隆的重要方法之一,从cDNA文库中可以筛选到所需的目的基因,并直接用于该目的基因的表达。
它是发现新基因和研究基因功能的工具。
1.cDNA文库构建的原理真核生物基因的结构和表达控制元件与原核生物有很大的不同。
真核生物的基因是断裂的,在基因最后产物中表达的编码序列(外显子)被非编码序列(内含子)分隔开,需经RNA转录后加工过程才使编码序列拼接在一起。
真核生物的基因不能直接在原核生物中表达,只有将加工成熟的mRNA经逆转录合成互补的DNA(complementary DNA,cDNA)接上原核生物表达控制元件,才能在原核生物中表达。
而且,真核细胞的基因通常只有一小部分进行表达,由于mRNA的不稳定性,对基因表达和有关mRNA都常通过对其cDNA来进行研究。
为分离cDNA克隆或研究细胞的cDNA 谱,需要先构建cDNA文库。
所谓cDNA文库是指细胞全部mRNA逆转录成cDNA并被克隆的总和。
cDNA文库应包含的克隆数目可由以下公式来计算:N=ln(1-p)/ln(1-1/n)式中:N-cDNA文库所包含的克隆数目;P-低丰度cDNA存在于库中的概率,通常要求其大于99%;1/n-每一种低丰度mRNA占总mRNA的分数。
2.构建cDNA文库的基本步骤构建cDNA文库的基本步骤有五步:①制备mRNA;②合成cDNA;③制备载体DNA;④双链cDN 的分子克隆;⑤对构建的cDNA文库进行鉴定,测定文库包含的克隆数,抽查克隆的质量和异质性,如果需要可适当扩增。
对cDNA的文库的要求:一是希望文库能包括各种稀有mRNA的cDNA克隆;二是克隆的cDNA应是全长的,避免丢掉5’端的序列。
全长cDNA文库的构建方法
全长cDNA文库的构建方法全长cDNA文库的构建是基因组学研究中的重要步骤,它能够捕获一个生物体所有的转录本,为基因表达、功能研究和基因组注释提供有用的信息。
下面将介绍一种常用的全长cDNA文库构建方法。
样本准备需要准备含有目标转录本的细胞或组织样本。
这些样本可以是新鲜或冷冻的,只要它们的质量和数量能够满足后续步骤的需求。
对于一些需要特殊处理的样本,如动物组织,需要按照相关法规进行采集和处理。
RNA提取从样本中提取高质量的RNA是构建全长cDNA文库的关键步骤。
常用的RNA提取方法是Trizol法或RNAiso Plus法。
这些方法能够有效地分离出RNA,并且可以去除大部分的蛋白质和基因组DNA。
在提取RNA后,需要对其质量和浓度进行检测,以确保其适用于后续步骤。
反转录将RNA进行反转录,生成cDNA,是构建全长cDNA文库的另一个关键步骤。
常用的反转录方法是 oligo(dT)引物法和随机引物法。
oligo(dT)引物法利用了mRNA特有的poly(A)尾,能够捕获mRNA进行反转录。
随机引物法则利用了引物结合在RNA的任意位置,也能捕获全长的cRNA。
在反转录完成后,需要检测cDNA的浓度和特异性,以确保其适用于后续步骤。
文库构建在得到全长cDNA后,需要将其克隆到载体中,构建成文库。
常用的载体有质粒、噬菌体和BAC等。
这些载体都能够在细菌中进行复制和扩增,使得文库的规模得以扩大。
在构建文库时,需要确保cDNA的插入率和多样性,以避免后续步骤中的误差。
文库质量检测在构建完全长cDNA文库后,需要对其质量进行检测。
随着生物技术的不断发展,基因组学和蛋白质组学研究取得了突破性进展。
在此基础上,研究者们开始mRNA转录本的全长序列,即cDNA。
cDNA文库的构建对于基因表达、功能研究和比较基因组学等领域具有重要意义。
本文将探讨全长cDNA文库的构建方法及其应用研究。
全长cDNA文库构建的关键问题包括如何获取全长的、完整的mRNA转录本,以及如何将这些转录本有效克隆到表达载体中。
cDNA文库的构建策略及其应用
cDNA文库的构建策略及其应用cDNA文库是一种重要的生物资源,可用于研究基因的表达、结构和功能,以及发现新药靶等。
因此,构建高质量的cDNA文库是生物科学研究中的一项关键任务。
下面将介绍构建cDNA文库的策略及其应用。
构建高质量的cDNA文库是首要任务。
在进行构建之前,需要对实验材料进行严格的筛选和处理,以确保获得的cDNA质量高、重复性高且覆盖面广。
同时,需要根据研究目的选择适当的筛选方法,如杂交筛选、PCR筛选等,以获得所需基因的阳性克隆。
插入片段的大小是影响cDNA文库质量的重要因素之一。
为了获得完整的编码序列,需要优化插入片段的大小。
一般来说,插入片段的大小在5-0 kb之间为最佳,这有助于确保获得完整的功能基因序列。
高效的载体和筛选系统对于构建高质量的cDNA文库同样至关重要。
在选择载体时,需要考虑其容量、复制特性、稳定性等方面,以确保获得的文库具有较高的拷贝数和稳定性。
在筛选系统方面,需要选择灵敏度高、特异性强的筛选方法,以获得阳性克隆并降低假阳性率。
在构建cDNA文库的过程中,需要对其质量进行严格控制。
一般来说,需要进行以下质量控制:检测cDNA的质量和大小、评估文库的随机性、检测重组子的稳定性等。
通过这些质量控制步骤,可以确保获得的cDNA文库质量可靠。
通过比较不同条件下细胞或组织中的cDNA文库,可以研究特定基因在不同条件下的表达情况。
利用基因表达谱技术,可以对表达差异进行定量分析,揭示基因的表达调控机制。
通过对cDNA文库进行高通量筛选,可以发现新的药物作用靶点。
这些靶点可能是新的基因或新的基因变异体,也可能是已知基因的新功能域。
通过研究这些靶点的结构和功能,可以设计和开发新的药物。
通过将正常的cDNA导入病变细胞,可以治疗某些遗传性疾病或癌症。
例如,导入能够表达正常血红蛋白的cDNA可以治疗地中海贫血;导入能够表达抗癌药物的cDNA可以治疗癌症。
这些基因治疗方法需要构建特定的cDNA文库,以便找到适合的治疗方案。
基因组文库、cDNA文库的构建和筛选
示差筛)
• 扣除杂交又叫扣除cDNA克隆(subtractive cD)得以实现的。
• 差别杂交对于因特殊处理而被诱发产生的mRNA 之cDNA克隆的分离,或是在细胞中具高表达效 率的mRNA之cDNA克隆的分离,无疑是一种有 效的方法,但对于低丰度的mRNA之cDNA克隆 的分离则有相当的困难。为了进一步提高差别杂 交的筛选效率,一种切实可行
点,因此可用 P2 噬菌体的溶源性大肠杆菌进行 Spi 筛选重组体。在填充片段两端带有对称的多 克隆位点。
载体
• 质粒载体—用于基因组较小的生黏粒—45kb 细菌人工染色体(BAC)—350kb 酵母人工染色序列• 具有代表性的基因应该在最大限度上 覆盖所有的原初序列。
• 合适的酶切片段可由琼脂糖凝胶电泳
质粒载体
蓝白筛选
YAC载体
置换型载体
• 允许外源 DNA 片段替换非必须 DNA 片段 的载体,称为置换型载体(replacement vectors)。一般情况下,置换型载体克隆 外源片段的大小范围是 9-2cDNA内部, 在添加接头前先用EcoRⅠ甲基化酶甲基化。
• 最后用T4DNA连接酶连接。
cDNA末端的处理
• 末端转移酶—可以向cDNA末端加上与克隆 载体末端互补的尾部
末端转移酶 末端转移酶
与载体的连接
• 载体先用碱性磷酸酶去磷酸化以防止载体 自连接。
• T4DNA连接酶连接载体与c龙膜 上;膜上的DNA在碱性 条件下变性,解聚形成 单链;再通过烤膜或紫 外线照射,单链将与膜 紧密结合;再将膜置于 含有放射性标记的核酸 探针的溶液中保温,使 探针与其互补序列进行 杂交;杂交后充分洗去 未杂交的探针,然后可 由放射性自显影鉴定。
(1原)位原位杂杂交交筛筛选选
简述cDNA文库构建的方法
简述cDNA文库构建的方法1.1 mRNA纯化构建一个cDNA文库的第一步是分离在某一给定的组织或细胞类型表达的mRNA。
mRNA仅占细胞总RNA的1%~5%,因而需要另外的纯化技术来富集mRNA。
从细胞总RNA中分离mRNA是根据实际上所有真核细胞mRNA 3’端有一长的伸展的腺嘌呤核苷,这个序列被称为poly(A)尾巴,是mRNA分子特有的而其他主要RNA没有,poly(A)尾通常有足够的长度因而能与人工合成的互补的寡脱氧胸苷酸(oligo (dT))杂交.正是这种特性使得mRNA从RNA分子的混合物中分离出来.方法有三种:·寡脱氧胸苷酸亲和层析:即分离mRNA的标准方法,将一个寡脱氧胸苷酸(12~18碱基)连接到纤维素的亲和层析柱法,总RNA混合物上样后,mRNA与寡脱氧胸苷酸退火.非poly(A)RNA不结合并很容易从柱子洗去。
用低盐缓冲液洗柱,己结合的mRNA很快洗脱出来.·溶液杂交:本方案也用寡脱氧胸苷酸-纤维素,但不用层析柱,而是将基质直接加到总RNA溶液中。
退火和洗涤步骤通过离心含有RNA沉淀的基质在溶液中完成。
·生物素标记寡脱氧胸苷酸和链霉亲和素包被磁性球珠:本方案中,一个生物素标记的寡脱氧胸苷酸酸引物在溶液中与总RNA退火,然后加入以链霉亲和素包被的磁性球珠,用磁分离器从大量溶液中分离球珠-mRNA复全体。
移去磁分离器,加入洗脱缓冲液,并重复磁性分离步骤。
在无盐的状态下,寡脱氧胸苷酸引物从mRNA上解离。
1.2cDNA的合成与克隆1.2。
1 cDNA第一条链的合成所有合成cDNA第一条链的方法都要用依赖于RNA的DNA聚合酶(反转录酶)来催化反应,有两个关键的因素,一个是mRNA模板,另一个反转录酶。
目前商业化的反转录酶主要有两种:一种是禽源反转录酶(reverse transcriptase),另一种是鼠源反转录酶.两种酶都无3’-5'外切酶活性,但禽源反转录酶有很强的RNAase H酶活性,鼠源的具有相对较弱的RNAaseH酶活性。
cDNA文库制备
cDN A li b rary con st ru ct io n Virt u a l N ort h ern b o lt s
C DN A li b rary In λ Trip IEx 2
PC R- S elect cDN A su b t高丰度mRNA:5000多个拷贝,占总mRNA的22% 中等丰度mRNA:200-300个拷贝,占总mRNA的 49% 低丰度mRNA:1-15个拷贝,占总mR广的分级分离法, 可以方便快速地去除小于500bp的分子。
五、cDNA克隆载体
cDNA克隆载体有两种,噬菌体类载 体和是插入片断的装载容量大,适合与全 长cDNA的克隆。 此类载体可表达。
反转录引物
1、Oligo dT引物
一般包括15-30 个脱氧胸腺嘧啶核苷和一段带有稀
有酶切位点的寡核苷酸片段。
3’ 5’ 引物
2、随机引物
cDNA
mRNA
反转录酶
5’
采用6-10个随机碱基的寡核苷酸短片段来锚定m
RNA并作为反转物。
3)器官特异性 有的结构基因的表达就有器官特异性 ,故由同代谢阶段(或发育阶段)的结 适用于RNA病毒的基因组结构研究。 2)出现假阳性的概率较低。 3)有效地分析间断基因的结构。 4)发育过程中时间调节基因及组织特异中期供构建分子标记连锁图谱的所用探 针,更重要的是可以用于分离全长基因进而开展基因 功能研究。因此,cDNA在研究具体某类特定细胞中基 因组的表达状态及表达基因的功能鉴定方便具有特殊 的优势,从而使它在个体发育、细胞分化、细胞周期 调控、细胞衰老和死亡调控等生命现象的研究中具有 更为广泛的层出不穷, 相信cDNA定能更加迅速、高效满足研究的需要。
Amplif y cDNA by L D P C R
cDNA文库的构建与筛选
Your Top3、cDNA的合成
cDNA第一链的合成是以mRNA分子为模板, 在 反转录酶的作用下,利用适当引物引导DNA的 合 成过程。
4、黏性末端片段与载体的连接
为了使cDNA双链分子较方便地克隆入相应的载体, 常在oligo(dT)寡聚引物一端链接上含有特定限制 性内切核酸酶黏性末端的接头分子。
5、离体包装获得重组噬菌体
1、运用氨基酸序列信息进行 cDNA筛选2、运用标记抗体进行cDNAcDNA插入的位置位于载体上的一 段表达的基因中,插入的cDNA有可能被翻译出 蛋白,因此还可以采用适当的标记抗体进行筛 选。同样,运用样本池进行分级式的PCR扩增筛 选也适用于cDNA的筛选。
在细胞表达的各种mRNA尽管具体序列不同,但基 本上都是由3部分组成,即5'端非翻译区,中间的 编码区和3'端非翻译区。非翻译区的序列特征对 基因的表达具有重要的调控作用,编码序列则是 合成基因产物-蛋白质的模板。因此,要保证cDNA 序列的完整性。
Your TopNA为材料,特别克隆对应于一种mRNA序列,这样在目
的基因选择中出现假阳性的概率就会比较低。 4、cDNA克隆可进行原核表达。
Your Topic的最大好处是可以将 重组分子包装成病毒颗粒,然后感染大肠杆菌, 高效的将重组分子导入到细菌中增殖。
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A、用已知氨基酸序列来获得简并序列
某些基因编码的蛋白质的性质已知 通过氨基酸序列反推核苷酸序列
Bait plasmid
AD gene prey gene
prey plasmid
Gal4 Bait (X)BD 结合 operator 域
BD gene
Bait gene
LacZ
Repoter gene
Gal4 Prey (Y)AD 激活
operator
域
LacZ
Repoter gene
Bait plasmid
第一节:将mRNA转变成cDNA
二、cDNA 的合成 A、用polyT作为引物
mRNA G U A A U C C U CAAAAAAAAAAAAAAA
cDNA
Reverse transcriptase
TTTTTTTTTTTTTTT
逆转录polyT引物
B、基因特异的引物
C、随机引物
第一节:将mRNA转变成cDNA
C、利用同源基因中的目标基因序列
用不同来源的DNA分子制备成探针进行检测。 如:用来自鼠的基因A去检测人类中基因A 或基因家族中成员A去检测成员B
D、利用差异表达基因的扣除cDNA探针
差示杂交P112 表达目标基因
不表达目标基因
提取
RT反应获
提取
RT反应mR制10-15%. 将mRNA 中的
信息翻译成氨基酸(携带正确的氨基酸)
mRNA特点
信使RNA的表达在生物体内具有组织和时空特异 性。因此, mRNA对于了解细胞中的信息流非常
重要. • Size – examine differential splicing(
检测可变剪接) • Sequence – 预测蛋白产物 • Abundance – 检测表达水平 • Dynamics of expression – (1)与BD融合的蛋白表达载体,被表达的蛋
白称诱饵蛋白(bait); (2)与AD融合的蛋白表达载体,被其表达的
蛋白称靶蛋白(prey); (3)带有一个或多个报告基因的宿主菌株。 C、酵母双杂系统的工作原理
BD gene Bait gene
AD gene prey gene
prey plasmid
诱饵与靶蛋白之间 的相互作用激活了 报告基因的表达
Gal4激活 Prey (Y)AD Gal域4 Bait (X)BD
结合 operator
LacZ
Repotep-
Gal4
BD X
• 水相在上层 (contains total 乙醇沉吸R淀取NRNA上A)并清用至水新重管新溶解
• 洗白破碎物以及大片段的基因 组DNA在两相界面
用层析柱分离总 RNA
Lyse cells, and spin to remove large particulates/cell debris
Apply lysate (containing nucleic acids and cellular contaminants) to column with glass
DNA
2´ H (deoxyribose)
Thymine binds Adenine (A,T,C,G)
Multiple types and roles One biological form
Often permanently modified Permanently modifications
via splicing
are rare (mutation)
Usually single-stranded Double stranded
Intermolecular binding Double helix structure
第一节:将mRNA转变成cDNA
一、mRNA的分离纯化 RNA在体内具有容易被内切核酸酶(RNase)降解
➢局限性:
表达的外源蛋白均为融合蛋白,可能与
天然状态不符,造成结果的不准确
本身就具有转录激活活性 的兴趣蛋白
不适合于该系统
不能定位于核内 的兴趣蛋白不适合于
该系统
需要翻译后修饰的蛋白 不适合该系统
第五节:体外克隆编码细胞内信号蛋白的 基因
研究目的 鉴定突变体细胞中编码蛋白酶的cDNA克隆 研究基础以及原理备标
记的cDNA 转
转 记的cDNA
膜
膜
杂交获得杂交信号
杂交获得杂交信号
目标基
D、利用差异表达基因的扣除cDNA探 针
扣除杂交P112
A B 剪C 切
A C 用生物素标记
变性、退火
和杂交
B基白质与蛋白质之
以及自然降解的特性。分离以及保存RNA需针对 上述特点进行。 加入RNase抑制剂
RNA 分离
RNA 分离
• Total RNA from biological samples
– Organic extraction – Affinity purification
• mRNA from total RNA – Oligo(dT) resins
酵母双杂交技术 噬、噬菌体展示技术是将多肽或蛋白质的编码基因
或目的基因片段克隆入噬菌体外壳蛋白结构基因 的适当位置,在阅读框正确且不影响其他外壳蛋 白正常功能的情况下,使外源多肽或蛋白与外壳 蛋白融合表达。 B、融合蛋白随子代噬菌体的重新组装而展示在噬 菌体表面。 C、被展示的多肽或蛋白可以保持相对独立的空间 结构和生物活性,以利于靶分子的识别和结合。
➢优点:
根据兴趣蛋白的基因序列 即可筛选与
其作用的目的蛋白
蛋白质在真核细胞内,处于天然状态,
蛋白质之间的相互作用符合细胞内情况 ,即使是两种蛋白质的瞬时结合也可被 检测出来
可以直接获得目的蛋白的基因序列,从
而可以初步判断目的蛋白的结构和功能 。
酵母双杂交系统(Yeast Two-hybrid System)
翻译
三、研究策234578
G
H K
I L
J
自动 制备 质粒
体外 翻译
A B CD E F G H I
1
JKL
2
3
4
5
6 7 8
检测荧 光信号
突变 体细 荧胞光提反 应取底物物
• mRNA的 3’ 末端具有polyA 尾巴 • Oligo(dT) 探针用于分离总RNA中的mRNA • mRNA can be eluted from oligo(dT) matrix using water or low-salt buffer
Messenger RNA Isolation
membrane
用乙醇洗涤柱子,核酸结合在柱子上,其他物质 从侄子中流出。用 DNase 处理污染的DNA
Apply water to the column; purified RNA washes off
the glass and is collected
Messenger RNA Isolation第三节 cDNA表达的筛选2 酵母双杂交系统 原理
A、转录激活因子GAL4
✓ N端:147个氨基酸组成的DNA结合域(DNA binding domain,BD)
✓ C端:113个氨基酸组成的转录激活域(transcription activation domain,AD)。
✓ GAL4分子的DNA结合域可以和上游激活序列(upstream activating sequence,UAS)结合,而转录激活域则 能激活UAS下游的基因进行转录
第一节:将mRNA转变成cDNA
三、cDNA克隆载体 1、根据不同的筛选策略选择 不同的载体 质粒载体:用功能测定的方法进行筛选 噬菌体载体:分子杂交或抗体筛选。 2、噬菌粒载体:是一类人工构建的含有
单链噬菌体包装序列、复制子以及质粒 复制子、克隆位点、标记基因的特殊类 型的载体。
COOH
+
共转化
?
Gal4
AD cDNA COOH Leu-
Gal4
BD
X
Promoter
cDNA library
Gal4
AD Reporter
酵母双杂交系统的小结
➢用途:
快速筛选与一种已知蛋白结合的目的蛋白,发现新 基因
验证 已知蛋白间的相互作用及作用强度
酵母双杂交系统(Yeast Two-hybrid System)
TGG-GAT/C-GAA/G-AAT/C-AAT/C-ATG 进行至少两轮的筛选才能获得阳性的克隆
B、利用抗体进行杂交
免疫学筛查:检测克隆基因编码的蛋白 免疫学筛查所需要的抗体 免疫学筛查首先获得抗原
抗原 一 抗
二酸序列
发育阶段和组织的特异性。
第一节:将mRNA转变成cDNA
cDNA:与mRNA互补的DNA,称为cDNA。 由某个生物体的某个器官或组织mRNA反
转录形成的总cDNNA
2´ OH group (ribose)
Uracil binds Adenine (A,U,C,G)
三、cDNA克隆载体
它是包含了丝状噬菌体大间隔区域的质 粒,是一种双链质粒,含噬菌体来源的 复制子,在细菌的细胞中出现有辅助噬 菌体的情况下,可被诱导成单链DNA噬 菌粒同时具有噬菌体和质粒的特征,可 以像噬菌体或质粒一样复制。。
优点:1.双链DNA既稳定又高产,具有 常规质粒的特征;2.免除了将外缘DNA 片段从质粒亚克隆于噬菌体载体这一繁 琐又费时的步骤;3.由于载体足够小, 故可得到长达10kb的外源DNA区段的单 链。
• mRNA from biological samples – Oligo(dT) resins