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蛋白表达重组质粒构建是否遇到过如下问题解析

本实验源于一次失败的实验,从平板挑单菌落提取载体pET-32a(+),从
Eco RⅠ和HindⅢ酶切位点插入PCR产物-PrP
435。

但由于单菌落所得载体pET-32a (+)在Eco RⅠ位点突变,由GAATTC突变为GAATTA(已测序),按第一章方法构建重组表达质粒PrP-pET-32a(+),在4℃连接过夜、TSS法转化E.coli DH5a 未获成功。

而将一周以后在4℃保存的连接液TSS法转化E.coli DH5 a却获成功。

我们利用双引物primer
genome
进行菌落PCR筛选阳性克隆时发现,本应扩增出430 bp的DNA片断,实验结果却扩增出约1300 bp,860 bp,430 bp三个DNA条带。

消除所有污染因素后,结果依然是三个DNA条带。

由此我们怀疑可能是PCR产物串联以后连入pET-32a(+)。

根据以上现象我们对结果作如下探索:疑似串联重组质粒命名为
PrP
X -pET-32a(+),PrP
X
-pET-32a(+)转化E.coli BL21(DE3),进行表达鉴
定;Eco RⅠ单酶切PrP X-pET-32a(+),琼脂糖凝胶回收,重新连接,试图获得
单拷贝阳性克隆;用引物primer
vector 进行菌落PCR鉴定;使用5′primer
genome

引物进行菌落PCR筛选鉴定; PrP
X
-pET-32a(+)和pET-32a(+)测序。

试验结
果表明:表达出49 KD蛋白,比单拷贝克隆表达蛋白(35 KD)多15 KD,相当于2倍拷贝串联克隆表达蛋白大小。

由于插入片段已突变出两个终止子,所以我
们认为PrP
435
串联数应在2以上,前一拷贝应为反向插入,而后一拷贝应为正向插入。

使用5′primer
genome
单引物进行菌落PCR,试验结果扩增出约860 bp,420 bp,两个DNA片段,420 bp附近有稍大模糊条带,据此我们认为:串联数应在4以
上。

因为,由图3-5,使用5′primer
genome
单引物进行菌落PCR时,上游因物在
E1-E6处和PrP
X -pET-32a(+)退火,下游引物在H1-H5处和PrP
X
-pET-32a(+)
退火,上游因物带有Eco RⅠ酶切位点可以与载体上E0产生错配。

所以E1和H1之间可扩增出430 bp片段,E1和H5之间可扩增出约1300 bp片段,E1和E4之间可扩增出约860 bp片段。

E1和3之间Taq酶同时往中间扩增,Taq酶要占一定的空间,就会使下游引物所加的HindⅢ酶切位点和三个保护性碱基消失一部分,扩增出约420 bp(比430 bp小)条带。

其他各条带可同理推出。

图3-5串联质粒PrP X-pET-32a(+)多克隆位点
Fig.3-5 The MCS of cascade recombinant PrP X-pET-32a(+)
sense strand ,anti- sense strand , H HindⅢ,
E Eco RⅠ,vector
本实验早期我们用Eco RⅠ单酶切PrP X-pET-32a(+),琼脂糖凝胶回收,并重新连接,试图获得单拷贝阳性克隆,但重复多次,经表达鉴定,未获成功。

原因是Eco RⅠ位点突变(已测序)。

以后重复该实验所用pET-32a(+)Eco RⅠ位点完好,Eco RⅠ单酶切PrP X-pET-32a(+),琼脂糖凝胶回收,重新连接,实验结果获得单拷贝阳性克隆。

-pET-32a(+)经上海联合基因公司和上海基康基因公司测序均未获成PrP
X
功。

原因可能是串联克隆造成的多个长回文序列,形成DNA的某种二级结构造成测序困难。

虽本实验然重复出了失误实验的结果,表达出了相应的蛋白作,但也只是一次探索。

建议对以下三个方面作进一步得把探索性研究,首先由于测序无法完成,可进一步做Western-Blot鉴定(使用牛朊蛋白单抗做过两次,非特异性较强,未能得到好的照片);其次,此方法上游第一个连入拷贝为反向反意义链并产生
一个终止子,导致蛋白表达量很低,而且为无用蛋白,若能将引物primer
genome 两个酶切位点作颠倒,使用单酶切两种PCR产物(酶切位点相互颠倒),作连接以后,再做克隆,可克隆入完全正向连接的串联克隆;再次,此方法上游第一个连入拷贝为反向反意义链,可表达出PrP核心片段的反义肽,可做反义肽方面的进一步探索。

有时候实验中出现串连并不是我们所期望的,如何避免串连,提高连接效率?笔者做过这方面的探讨。

具体如下:由于细菌在遗传上的不稳定性,在进行细菌操作时,应挑选多个菌落。

在实验过程中曾经遇到pET-32a(+)Eco RⅠ位点由GAATTC突变为GAATTA(已测序),造成连接以后连接产物的串联,就是由于在操作过程中挑选单个菌落造成的。

重组质粒构建通常使用酶切然后胶回收再连接、转化,最后进行阳性克隆鉴定的方法。

但实验中经常遇到酶切操作困难和胶回收量低、转化效率低、串连等问题。

特别是进行双酶切时,由于两个酶在通用buffer中的效率不一致,琼脂糖凝胶电泳无法区分单酶切和双酶切,连接产物中可能混有大量的空载体,这样就会给阳性克隆筛选带来麻烦。

还有可能由于过多的剧烈条件造成酶切产物个别核苷酸的丢失,还可造成重组质粒的错义突变甚至无义突变。

我们将重组质粒的构建方法略加改进,取得了良好的效果和重复性。

具体操作介绍如下:
pET-32a(+)去RNA,经溶液Ⅱ、溶液Ⅲ、氯仿、乙醇沉淀。

将pET-32a(+)与PCR产物按1:20的比例混合,Eco RⅠ和Hind Ⅲ双酶切2小时。

酶切产物不进行任何形式的纯化,直接用1/10量连接2小时。

连接产物立即转化E.coli DH5α,在含50 ug/ml AMP 的液体TB培养基中过夜,收集细菌提取质粒、纯化。

用pET-32a(+)多克隆位点上Eco RⅠ和Hind Ⅲ之间已被双酶切去除的SalⅠ位点对应酶SalⅠ单酶切(图1-8),使pET-32a(+)空载体线性化。

酶切产物转化E.coli BL-21,涂布含50 ug/ml AMP LB平板,挑单菌落进行菌落PCR,筛选阳性克隆。

转化E.coli BL-21之前也可进行阳性克隆富集。

上述包含阳性克隆和pET-32a(+)空载体混合质粒,用SalⅠ和XholⅠ双酶切,乙醇回收去掉小片段, T4DNA连接酶连接反应体系同上。

TSS缓冲液转化E.coli BL-21(DE3)。

(图1-7, 1-8)
图1-7 一种新的重组质粒构建方法
Fig.1-7 A new method for the contruction of recombinant plasmid
图1-8 pET-32a(+)多克隆位点
Fig. pET-32a(+) MCS
此方法具有很大的跳跃性,不需检测酶切是否完全,SalⅠ单酶切使pET-32a (+)空载体线性化。

E.coli BL-21的转化效率大约是E.coli DH5α的1/10(见《pET System Manual》22页),线性化pET-32a(+)比超螺旋质粒转化率低的多,线性化空载体转入E.coli BL-21的几率很小。

经两次富集阳性克隆,菌落PCR筛选阳性克隆率几乎100%。

传统方法使用胶回收pET-32a(+)的浓度
很低,难于测定OD
值,载体和PCR产物比例不当很容易造成串联,本方法未
260
将载体和PCR产物的酶切小片段去除,各粘性末端都有对应的酶切小片段,串联的几率降低到最小。

所以连接时可以不加限制的增加PCR产物的量,极大的提高了正确连接的效率。

胶回收DNA,可能由于剧烈条件造成酶切产物个别核苷酸的丢失,造成重组质粒的错义突变甚至无义突变。

本方法将胶回收DNA步骤取消,降低质粒的错义突变和无义突变的几率。

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