第三章基因组文库的构建
片段菌体,每一个噬菌斑来 自单个感染噬菌体的一个克隆。各个克隆带有 不同的细胞DNA片段。现在的难题是用探针与 带有目的基因的克隆进行杂交来鉴别携带着组DNA克隆群体。其中可能含有基因外显子、 内含子、基因5'端调控区、3'端的尾随序列以及基因间的 间隔区。
体外包装
重组λ噬菌体载体的体外包装有两种不同的策略。一是利 用与编码包装蛋白的基因的突变体。野生型噬菌体的的包
装需要E、D、A等基因的产物,这些基因中的任何一个发
生突变噬菌体都不能顺利包装,从而在宿主的细胞中积累 了大量的前头部蛋白。BHB2688和 BHB2690两种菌株正是这
两种突变菌株,前者是E的突变体,后者是D 基因的突变体。
细胞 基因组 用限制性 酶剪切
用连接酶 连接
λ噬菌体 提取DNA 用限交
膜
重组噬菌体
重组体DNA
细菌 感染
裂解
释放噬菌体菌苔 噬菌体克隆噬菌斑中的 噬菌体克隆用放射自显影 定位阳性克隆 膜
阳性克隆 感染新鲜 的宿主重 组cDNA的集合,通常是在细菌或酵母中。 这些克隆代表从某个特定物种或器官的所 有mRNA制备得到的cDNA。
序列污染; 2.尽可能用“ 电话克隆”。
第一节 DNA克隆片段的产生与分离
一.基因组DNA的片段化
1.用限制酶片段化:
用限制酶消化DNA,不经凝胶电泳分部分离,直接和载 体连接的克隆方法叫鸟枪法(shot-gan approach)
存在的问题:
① 所形成的重组体分子是一群带有大小不同插入片段 的混合群体。以每个载体可插入1~3kbDNA计算,
λ噬菌体感染这两种菌株时均不能产生噬菌体颗粒,但将 这两种裂解液合并在一起,由于基因的互补作用,可以产 生成熟的噬菌体颗粒。利用这个原理可以进行体外包装。
另一种思路是利用包装信号的突变体。λ噬菌体的 包装是通过头部蛋白上的A蛋白识别cos区,对由滚 环复制产生的串联体DNA加以剪切,正好将一个基 因组的DNA切下,包装成噬菌体颗粒。如制备cos位 点的突变体,使噬菌体可以合成完整的外壳蛋白, 但却不能包装,而重组质粒上装有正常的cos区, 从而能被包装成噬菌体颗粒。这两种策略都是 λ噬菌体突变体的溶原菌,来制备包装抽提物。
单酶消化的产物一般分子较大,选择时要考虑到载
体容量,如噬菌体插入片段不超过25kb,为此可 选用识别4bp的限制酶(切割平均长度为256bp) , 识别6bp的限制酶切割平均长度4096 bp.
双酶切产生的DNA片段平均大小不超过 1kb,但如采用双酶部分消化,产物的分 子量可达10~30 kDa,它们存在着随机序 列重叠,用蔗糖梯度离心或凝胶电泳可 将这些片段群体按大小分开,可得到的 分子量大小约为20kDa的随机D和,通常是建立在细菌或酵母中。这些克隆代表从某个特 定物种或器官的所有mRNA制备得到的cDNA。它是以细 胞中的mRNA为模板,用反转录酶合成的双链DNA。
组织
mRNA cDNA
甲基化,加接头 的双链 DNA
DNA
部分或完全 消化的 DNA
(b) 噬菌斑的模式被转移到尼龙膜上,而噬 菌体的蛋白被溶解,和重组体DNA分开, DNA吸附到膜上。再将此膜与带有放射 性同位素标记的探针进行分子杂交,可 以杂交的便是目的基因。带有此DNA的 克隆可通过放射自显影而显现出来。这 样阳性克隆可从培养基中分离出来,再 转接到新鲜的宿主菌中,使目的因得到 扩增。
二. DNA片断大小的分部分离:
如已知含目的基因克隆片段的大小范围, 可在克隆前用蔗糖梯度离心或琼脂糖凝 胶电泳将DNA群体按大小分部分离。
三.目的基因克隆片段的富集。
ln(1 I / G)
N:该序列隆(cDNA clone) :将 cDNA片段装在载体上转化细菌,组中分离单拷贝的基因;的关键: 如何产生足够数量的重组DNA 建库应注意: 1.保证载体DNA和靶DNA均不被外源DNA
载体
( 选择一种)
大小分级
可供克隆的 DNA 片段
连接 DNA 片段和载体
重组载体 DNA 导入 E.coli (体外包装或转化)
基因库的鉴定与央的片段, 再用相同的限制性酶剪切外源基因组DNA,将 约15kb的酶切片段随机地和λ噬菌体载体的两 臂连接,形成线性的重组的串联体。用体外包 装系统将串联体中单个的基因组DNA分别包装 入不同噬菌体头部,形成不同的重组噬菌体颗 粒。用重组噬菌体感染适合的宿主菌,产生噬 菌斑。每一个噬菌斑来自单个感染噬菌体的一 个克隆。各个克隆带有不同的细胞DNA片段。
基因库至少含10~30万个重组质粒。从中筛出目的基 因工作量是很大的。
② 目的基因内部可能有一个以上的酶切位点,即一个 基因分载在 几个重组质粒上,筛出完整基因更不容 易。
2.随机片段化:
超声波:可产生300bp的短片段。
高速搅拌:1500转/分×30分 8kb的分子群体。
可切 平均长度
3.双酶消化