重组子的筛选与鉴定

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胞内表达的载体主要有:pHIL-D2, pA0815,pPIC3K,pPICZ,pHWO10, pGAPZ, pGAPZa等
组氨醇脱氢酶基因(histidinol
dehydrogenase gene,his4)缺失的毕赤
酵母
主要有三类:GS115 、 SMDI168 、KM71 均不能合成组氨酸
含Lac I 的载体:如pUC8,需要诱导物 不含Lac I 的载体:如pUC18/19,不需诱导物
研究中通常为何用IPTG而非乳糖作诱导物? 乳糖会被宿主细胞利用而IPTG不被利用。
大肠杆菌乳糖操纵子基因组成 IPTG
例1:pUC8中lacZ′基因的插入失活
例二:pGEM-3Z中lacZ′基因的插入失活
hfL:high frequence lysogenization
3、spi-筛选
用目的基因取代λ噬菌体取代型载体上含有redgam(整合 基因)的填充片段后,使噬菌体由red+gam+转变为redgam-,感染P2噬菌体溶源菌后使细菌由溶原生长转换为溶 菌生长。 利用这种特性进行的筛选称为spi-筛选。
单酶切时有这种情况
噬菌斑
2、 cI基因插入失活筛选
例:λgt10 - BNNl02(C600hflA )系统 C600hflA是一种hflA突变菌;cI基因正常表达
的噬菌体在其中溶原生长,不形成噬菌斑; 但cI基因插入失活的重组噬菌体却能形成噬菌
斑(Young and Davis 1983a)。
酵母常用营养标记基因
第一类:氨基酸合成基因:
组氨酸合成酶基因HIS4 色氨酸合成酶基因TRP1 亮氨酸合成酶基因LEU2 精氨酸合成酶基因 ARG4
第二类:核苷酸合成基因:
尿嘧啶合成酶基因(URA3)
例:含HIS的载体
分泌型表达载体主要有:pPIc9,pPIc9k, pHIL-S1,pPIcza,pYAM75P6;
NJU 重组子的筛选(screening) 与鉴定
第一节、有关概念
转化子 重组子 期望重组子 筛选 鉴定
转化子与非转化子
转化子:接纳有外源DNA分子(载 体或重组分子)的受体细胞。
非转化子:未接纳外源DNA分子的 非转化细胞。
重组子与非重组子
重组子:含有重组DNA分子 的转化子。
red+gam+噬菌体可在P2噬菌体溶源菌中呈溶原生长, 被定为SPi+ ( sensitive to P2 inhibition,对P2介入敏感) red-gam-噬菌体在P2溶源菌中则呈溶菌生长,定为Spi-。
填充片段内含有red及gam基因的载体如EMBL3和EMBL4
三、杂交筛选
菌落或噬菌斑杂交筛选
(二)Zeo选择系统
Zeo是编码博来霉素抗性产物的基因。 博来霉素( bleomycin)是一种光谱抗肿
瘤药。
三、酵母其他显性标记基因
1、蓝白筛选基因:LacZ基因 2、 铜离子抗性蛋白基因:CUP1基因。编
码一种铜离子螯合蛋白,适合铜离子敏 感菌(如酿酒酵母)的筛选。
3、赭石突变抑制基因:sup4
—蓝白筛选法
载体同时含氨苄青霉素抗性基因和lacZ ′基因,外源 基因插在lacZ′基因内,受体细胞为lacZ ′基因互补菌。 在同时含氨苄青霉素和蓝白筛选显色剂( X-gal)的 平板上筛选: 未转化细胞不能生长; 空载体转化菌长成蓝色菌落; 重组子长成白色菌落。
例:pUC质粒系列、pGEM质粒系列、M13噬菌体
-半乳糖苷酶显色剂:生色底物
IPTG及其作用
IPTG:即Isopropyl- -D-thioagalactoside,异丙 基- -D-硫代半乳糖苷
作用:乳糖操纵子诱导物,和载体上携带的大
肠杆菌乳糖操纵子的调节基因(Lac I )编码
产物—阻遏蛋白结合,阻止其与操纵基因结合, 使操纵子控制的基因(lacZ等)得以表达。

如pBR322质粒含有TC r、Amp r两个抗药性基因,外源 基因插入失活TC r后,会有三种不同表现的细胞:
未转化的受体细胞— TC sAmp s 含载体的转化菌落- Ampr Tcr 含重组体的阳性菌落—Ampr Tcs
空载体转化菌落
空载体转化菌落及 重组载体转化菌落
筛选具体做法
lacZ ′基因插入失活筛选:蓝白筛选 cI基因插入失活筛选:cI筛选 利用Spi(sensitive to P2 inhibition)表型选择: Spi筛选
选择标记基因
1、利用lacZ′基因的插入失活筛选重组噬菌斑
如含有lacZ′基因的M13噬菌体及多种λ噬 菌体载体( λ gt11)
重组噬菌斑无色透明,非重组噬菌斑呈 蓝色,未转化细胞长出菌落
(二)插入表达筛选
载体的选择标记基因前连接一段负调控序列, 插入失活负调控序列后,其下游的筛选标记基 因才能表达。
如pTR262质粒,在Tc(Tet)基因前有来自噬菌体的cI 基因,可编码cI阻遏蛋白,抑制Tet表达。
cI基因( HindⅢ或BglⅠ位点)插入失活,Tc基因表达, 受体细胞在Tc板上生长;未转化细胞及及空载体转化细 胞Tc表达被抑制,在Tc平板上不生长。
报告基因(reporter gene)
指载体上携带的、表达产物容易被检测且能够 指示外源基因导入受体细胞与否及表达水平的 基因。
构建载体时,一般将报告基因与目的基因融合, 并将报告基因置于目的基因启动子控制之下, 报告基因与目的基因同步转化与表达。
第二节、大肠杆菌重组体的筛选
一、质粒载体转化大肠杆菌细胞的筛选
指编码的产物能够使转化或转染的细胞在有选 择剂或营养缺乏的情况下很好生长或表现出其 他可视特征的基因。
构建载体时,目的基因与选择标记基因在载体 上的空间关系有两种:
1、独立存在。用于区分转化细胞与未转化细胞 2、目的基因插入选择标记基因编码区或其基因
调控部分。用于区分空载体转化细胞与重组载 体转化细胞
替代途径
黄嘌呤
XMP XGPRT (+)
GMP
HGPRT基因选择系统组成
1、受体细胞:普通哺乳动物细胞
2、载体:含有 gpt基因的载体,如 pAG4622(人-鼠嵌合轻链 表达载体) ,pSV2gpt (人-鼠嵌合重链表达载体)
3、培养基:筛选XPGRT 活性缺陷细胞的HAT选择培养基组 成如下:
利用赭石突变抑制基因 sup4筛选重组酵母菌
酵母菌AB1380(与 YAC 载体配套)的胸腺嘧啶合成酶
基因带有一个赭石突变 ade 2-1,使其在基本培养基上
形成红色菌落,但在缺少某种营养素的选择培养基上不 能生长。
当带有赭石突变抑制基因 sup4 的空载体存在于细胞中 时,可抑制 ade 2-1基因的突变效应,该酵母菌在选择
2、博来霉素抗性基因:zeocin
3、黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶基因:gpt
黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶(XGPRT)
基因(ecogpt)选择系统
由大肠杆菌Ecogpt 基因编码的黄嘌呤-鸟嘌呤
磷酸核糖基转移酶(XGPRT)是一种核苷酸代 谢酶,能够把黄嘌呤转变为黄苷酸(XMP), 并最终形成鸟苷酸(GMP)。
非重组子:仅含有空载体分 子的转化子。
期望重组子与非期望重组子
期望重组子:含有外源目的基因的 重组子。
非期望重组子:携带非目的基因的 重组子。
转化子、重组子、期望重组子关系
转化子 重组子 期望重组子
筛选(screening)
一般指从反应体 系细胞群中辨别 挑选出转化子或 重组子的过程。
(一)抗生素平板结合插入失活筛选法—根据标记 基因是否失活,确定是否有外源基因插入。
插入失活筛选法的应用
两种情况: 双抗生素抗性基因标记载体 含一个抗生素抗性标记,一个lacZ′基
因的载体
带双抗生素抗性标记的质粒载体转化大肠杆 菌的筛选方法
载体携带两个抗生素抗性基因,外源基因插入其中一 个基因内导致其失活,用两种抗生素平板筛选重组子。
lacZ基因编码β-半乳糖苷酶; lacZ′基因编码β-半乳糖苷酶的N端 序列α片段 ,互补菌染色体上携带的缺陷基因编码C端片断,两者 互补(α-互补)形成有功能的全酶。
蓝白筛选菌落生长照片
X-gal
5-Bromo-4-Chloro -3-Indoly- -DGalactoside),5-溴-4-氯-3-吲哚--D-半 乳糖苷
1、氨基糖苷类药物磷酸转移酶基因:Neo (neomycin)。
2、博来霉素抗性基因:Zeo(Zeocin)。如 pFLD1载体、
(一)Neo选择系统
Neo基因编码氨基糖苷磷酸转移酶,可 以灭活氨基糖甙类抗生素,是新霉素 (neomycin)、新霉素衍生物G418、 卡那霉素等抗生素的抗药基因。
霉酚酸能抑制次黄嘌呤核苷酸脱氢酶的作用而阻断嘌 呤核苷酸的经典合成途径。
携带gpt的载体转化受体细胞后,使受体细胞在含霉酚
酸的HAT培养基中启动核苷酸合成替代途径,利用培 养基中补加的黄嘌呤合成GMP,得以存活。
合成GMP 的不同途径
正常途径(经典途径)
IMP
XMP
GMP
(次黄苷酸)霉酚酸(×) (黄苷酸) (鸟苷酸)
反应体系细胞的组成:
1、不含外源DNA的受体细 胞
2、含空载体的细胞(酶切 未切开或重新环化的载 体转化的细胞)
3、重组子:
(1)含目的重组DNA的细 胞
(2)含非目的重组DNA的 细胞
鉴定
对筛选出的重组子DNA进行进一步酶切、 测序等,鉴定是否为目的重组子及重组 子DNA序列的正确性等。
选择标记基因(selectable marker gene)
霉酚酸 黄嘌呤(合成鸟苷酸GMP ) 腺嘌呤 胸苷(合成胸腺嘧啶) 透析除去鸟嘌呤的血清
载体需携带his4,转染后的阳性重组子可以
用不含组氨酸的平板进行筛选
含URA3的载体及其相应的受体细胞
载体: 酵母菌的Yep系列载体:含Amp、Tc和 URA3(尿嘧啶)标记基因
受体细胞:EGY48菌株
Amp、Tc抗性基因用于在大肠杆菌中筛选重组子 URA3标记基因用于酵母转化细胞的筛选
二、酵母常用显性标记基因
2、λ噬菌体的cI基因的插入失活筛选
——cI筛选法
原理:cI基因编码的阻遏蛋白可使感染 了λ噬菌体的大肠杆菌进入溶原化状态; cI基因的插入失活使感染了λ噬菌体的大 肠杆菌由溶原状态进入溶菌状态。 重组噬菌斑:无色透明 非重组噬菌斑:浑浊 未转化菌:正常菌落
Polylinker插入不影响lacZ′基因表达
第一步:正选择。在不进行插入失活抗性基因的相应 抗生素平板上转化子可以生长,非转化子不能生长, 可将转化子直接从平板上挑出来;
第二步:负选择。在插入失活抗性基因的相应抗生素 平板上转化子中的非重组子(未插入外源基因)可以 生长,重组子(插入外源基因)不能生长,应与第一 种抗生素板进行对照并在其上挑出含重组子的菌落。
培养基上形成正常的白色菌落;
sup4被外源基因插入失活后重组子呈红色。
YAC 载体带有trp 1、 leu 2和 his 3、 ura3 以及 sup4
密码子改变成UAA的无义突变又叫赭石突变
第四节、转染的哺乳动物细胞筛选
一、哺乳动物细胞常用的选择标记基因
1、新霉素抗性基因: neo(neomycin)
1、用转化反应液涂布含氨苄的LB平板,长 出转化子—Ampr ;
2、用无菌牙签将Ampr的转化子逐一挑在 Tc平板上(或用无菌丝绒布、无菌滤纸 影印),比较两块板上的菌落生长情况, 从Amp板上挑选出Tc板上不长的菌落即 为重组子。
注意:氨苄平板菌落密度不宜过大
影印平板培养法
利用lacZ′wk.baidu.com因的插入失活筛选重组子
第三节、转化/重组酵母菌的筛选
营养缺陷互补基因 显性标记基因
一、利用营养缺陷互补基因的筛选方法
原理:受体细胞为某种营养缺陷型突变株,即 不能合成某种营养成分,在缺乏该营养成分的 培养基上不能生长;
携带相应营养成分合成基因的载体转化受体菌 后,使细胞在选择培养基(不含某种相应营养 物质的培养基)中能够生长,而未被转化的细 胞不能生长。
二、 重组噬菌体DNA转入大肠杆菌后 重组子的筛选
(一)取代型载体:根据λ基因组的大小筛 选,直接挑取噬菌斑即重组子
机理: 空载体太小而不被包装,不进入细胞; 重组λ-DNA可包装成噬菌体颗粒并感染大 肠杆菌产生噬菌斑; 未感染菌生长成菌落。
(二)插入型载体
空载体及重组载体都可包装,需要插入 失活载体上的标记基因筛选。
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