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克隆、轉(zhuǎn)化相關(guān)問題

發(fā)布者:莊盟生物發(fā)布時(shí)間:2015-04-09瀏覽次數(shù):13794次
保證亞克隆實(shí)驗(yàn)成功需做的照實(shí)驗(yàn)

為使亞克隆實(shí)驗(yàn)成功,并能在未獲得目的克隆時(shí),查明實(shí)驗(yàn)失敗的原因,每次實(shí)驗(yàn)應(yīng)包括相應(yīng)的對(duì)照。其中包括:

感受態(tài)細(xì)胞的轉(zhuǎn)化效率

抗菌素是否有效

連接的效率

未連接質(zhì)粒的背景

磷酸酶處理的效果


檢測(cè)感受態(tài)細(xì)胞的效果需作的照實(shí)驗(yàn)
為保證宿主細(xì)胞是感受態(tài)細(xì)胞,而且無污染,需作2個(gè)試驗(yàn)。
一、取1管分裝的感受態(tài)細(xì)胞,不作轉(zhuǎn)化(比如不加DNA,但和實(shí)驗(yàn)樣品平行處理),將等量的細(xì)菌涂布到含抗菌素和不含抗菌素的平板上。含抗菌素的平板應(yīng)無菌落生長(zhǎng),生長(zhǎng)有菌落就表明污染了質(zhì)?;蚩咕厥?,為區(qū)別可從生長(zhǎng)的菌落中提取質(zhì)粒,以鑒別原因。不含抗菌素的平板上應(yīng)生長(zhǎng)了許多菌落,甚至菌落群,反之表明細(xì)菌無活力。
二、確定感受態(tài)細(xì)胞的轉(zhuǎn)化效率。將一定量的完整質(zhì)粒轉(zhuǎn)化到感受態(tài)細(xì)胞中,取一部分轉(zhuǎn)化的細(xì)菌,涂布到選擇培養(yǎng)基上,可用菌落生長(zhǎng)單位/mgDNA,按下面的方法計(jì)算感受態(tài)細(xì)胞的轉(zhuǎn)化效率:用0.1ng完整的質(zhì)粒DNA轉(zhuǎn)化100ml的感受態(tài)細(xì)胞,向轉(zhuǎn)化反應(yīng)液中加入900 ml培養(yǎng)液(0.1ng/1ml),讓細(xì)菌恢復(fù)一小段時(shí)間(1小時(shí))。將轉(zhuǎn)化反應(yīng)用培養(yǎng)液作1:10的稀釋(0.01ng/ml),取其中100ml的稀釋液來涂布(0.001ngDNA/100ml)。如能獲得200個(gè)克隆,轉(zhuǎn)化效率是2×108 cfu/mgDNA,計(jì)算方法如下: 200cfu/0.001ng=2×105 cfu/ng=2×108cfu/mgDNA

轉(zhuǎn)化效率1×106 cfu/mgDNA可滿足普通的亞克隆實(shí)驗(yàn);1×107 cfu/mgDNA用于作更復(fù)雜的亞克隆,有限量的DNA的轉(zhuǎn)化,T-克隆實(shí)驗(yàn);構(gòu)建文庫和突變要求用的轉(zhuǎn)化的效率為>1×108 cfu/mgDNA。


選擇宿主菌株的因素
1、 所選的宿主菌株對(duì)所用質(zhì)粒的抗生素抗型基因敏感;如進(jìn)行藍(lán)/白斑篩選,宿主菌β-半乳糖苷酶的α-肽編碼區(qū)應(yīng)在染色體或附加體上缺失掉( lac ZΔM15)。為Top10和DH5α能用于藍(lán)/白斑篩選;。
2、 表達(dá)重組的蛋白和融合蛋白,應(yīng)使用帶T7 RNA聚合酶基因的菌株,如BL21(DE3)。特別是重組的蛋白對(duì)大腸桿菌有毒時(shí);
3、 進(jìn)行突變實(shí)驗(yàn)時(shí),應(yīng)選錯(cuò)配修復(fù)缺陷型菌株使突變的子鏈能復(fù)制( mut S菌株);

4、 使用pGEM載體克隆大片段時(shí)(>7-8Kb),轉(zhuǎn)化時(shí)菌株在30℃而不是37℃生長(zhǎng),更有利于細(xì)胞的復(fù)蘇。


檢測(cè)連接反應(yīng)的效果需做的對(duì)照實(shí)驗(yàn)

為檢測(cè)連接反應(yīng)的效果,線化(單限制性酶切,非磷酸酶處理)質(zhì)粒需同實(shí)驗(yàn)樣品平行連接。取一部分連接反應(yīng)液用于轉(zhuǎn)化,隨后涂布到選擇培養(yǎng)基上。平板上所生長(zhǎng)的菌落數(shù),可同相同量、未連接的線化質(zhì)粒、轉(zhuǎn)化相同數(shù)目的細(xì)菌后,涂布在選擇培養(yǎng)基上所生長(zhǎng)的菌落數(shù)比較。如果連接成功,自連接質(zhì)粒在平板上的菌落數(shù),會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于未連接的線化質(zhì)粒轉(zhuǎn)化細(xì)菌所得的菌落數(shù)。如果線化成功,未連接的線化質(zhì)粒(未連接的質(zhì)粒背景)所得的菌落數(shù)應(yīng)很低。如連接效率高,則自連質(zhì)粒所得的菌落數(shù)應(yīng)同用完整質(zhì)粒轉(zhuǎn)化細(xì)菌所得的菌落數(shù)相近。 另一種非定量的方法是將等量的未連接質(zhì)粒和連接質(zhì)粒在瓊脂上電泳,連接后的樣品的遷移率會(huì)降低。


怎樣提高連接轉(zhuǎn)化效率?

1.確認(rèn)Insert DNA片段的3'末端是否帶有“A”尾。大部分的高保真DNA聚合酶(如:Pyrobest、PrimeSTAR HS、KOD、Pfx、Pfu等)擴(kuò)增的PCR產(chǎn)物是平滑末端,不能直接進(jìn)行TA克隆。

2.純化PCR產(chǎn)物。最好使用切膠回收的PCR片段,以除去PCR產(chǎn)物中的非特異性片段和引物等雜質(zhì)。進(jìn)行切膠回收時(shí)可以使用莊盟是生物的小量瓊脂糖凝膠回收試劑盒(ZP202)。

3.請(qǐng)使用轉(zhuǎn)化效率大于108cfu/μg pUC19 DNA的感受態(tài)細(xì)胞。

4.DNA片段的立體結(jié)構(gòu)、DNA片段的長(zhǎng)短都會(huì)影響克隆效率。一般情況下,大片段DNA的克隆效率(連接效率與轉(zhuǎn)化效率)偏低,此時(shí)可以延長(zhǎng)連接反應(yīng)時(shí)間,或采用電轉(zhuǎn)化方法。

5.進(jìn)行切膠回收純化DNA片段時(shí),不要使DNA片段在紫外線下暴露時(shí)間過長(zhǎng)。

6.建議使用新配制的平板培養(yǎng)基。


陽性克隆鑒定方法有哪些?

1.藍(lán)白斑篩選。

藍(lán)白斑篩選是重組子篩選的一種方法,一般情況下,β-半乳糖苷酶的表達(dá)將受到破壞,重組克隆體在含有X-Gal、IPTG、Amp的L-瓊脂平板培養(yǎng)基上培養(yǎng)時(shí)將顯示白色菌落。但有時(shí)比較短的DNA片段插入載體時(shí),基因的讀碼框有可能正好與LacZ的讀碼框相吻合,克隆體也會(huì)顯示藍(lán)色菌落。有報(bào)道稱,2 kbp的DNA片段插入到載體中后,重組克隆體仍顯示了藍(lán)色。所以,當(dāng)我們沒有得到白色菌落時(shí),可以試著檢測(cè)藍(lán)色菌落。

2.菌落PCR方法。

以變性后的菌液為模板,使用載體通用引物進(jìn)行PCR擴(kuò)增鑒定。

使用滅菌后的牙簽挑取白色菌落,在預(yù)備好的ddH2O(10μl)中蘸洗,99℃,10 min變性,冰上急冷,加入配制好的PCR混合液(引物,dNTP,Buffer, Taq等)。

94℃   1 min

94℃   30 sec

55℃   30 sec        30 Cycles

72℃   1 kbp/min

說明: a.所用引物通常為載體通用引物。

b.?dāng)U增產(chǎn)物的大小為載體通用引物之間大小+插入片段大小。
3.質(zhì)粒PCR方法。

以提純后的質(zhì)粒DNA為模板,使用PCR擴(kuò)增引物進(jìn)行PCR擴(kuò)增鑒定。

94℃   1 min

94℃   30 sec

55℃   30 sec       30 Cycles

72℃   1 kbp/min

說明:擴(kuò)增產(chǎn)物的大小就是PCR產(chǎn)物的大小。

4.酶切方法。

利用載體多克隆位點(diǎn)上限制酶或者PCR引物導(dǎo)入酶切位點(diǎn)的限制酶,對(duì)提純后的質(zhì)粒DNA進(jìn) 行雙酶切鑒定。 說明:雙酶切后,電泳顯示兩條帶,分別為載體大小和PCR產(chǎn)物的大小。


藍(lán)白斑篩選原理及問題總結(jié)

1 問題:做轉(zhuǎn)化時(shí),用藍(lán)白斑篩選,以獲得陽性克隆。那它和直接利用AMP抗性,而不用藍(lán)白斑篩選,有什么區(qū)別嗎?藍(lán)白斑篩選有什么作用嗎?

對(duì)于這一問題,我想,抗性篩選是防止雜菌生長(zhǎng)。理論上說,當(dāng)培養(yǎng)基中含有抗生素時(shí),只有攜帶相應(yīng)抗藥性基因載體的細(xì)胞才能生存繁殖。藍(lán)白篩選是驗(yàn)證是否有插入片斷。兩者結(jié)合起來,更有利于篩選到我們的目的菌。


2 問題:如果加了AMP、IPTG和X-Gal,長(zhǎng)出來的白斑一定都是含有插入片段的嗎?有沒有可能是載體自連的?

答:可以說,世界上沒有絕對(duì)的事情,即使加了AMP、IPTG和X-Gal,長(zhǎng)出來的白斑也不一定都是含有插入片段的陽性克隆,具體原因可能有:
1)有可能是載體自連的假陽性;
2)作時(shí)AMP、IPTG和X-Gal其中一種或幾種沒涂均勻。
3)有時(shí)即使插入片段也會(huì)出現(xiàn)籃斑。只要編碼框沒被破壞。


3 問題:如何篩選重組菌落?

答:可使用藍(lán)/白斑篩選法,在涂布有IPTG和X-Gal的篩選平板上,重組菌株為白色,未轉(zhuǎn)入重組質(zhì)粒的菌株為藍(lán)色。


4 問題:藍(lán)白斑篩選如何篩選合適的宿主菌株?

答:如進(jìn)行藍(lán)/白斑篩選,宿主菌β-半乳糖苷酶的α-肽編碼區(qū)應(yīng)在染色體或附加體上缺失掉(lacZΔΜ15)。TOP10和DH5α都能用于藍(lán)/白斑篩選。


5 問題:在藍(lán)白斑篩選的過程中沒有藍(lán)斑是什么原因?qū)е碌??因?yàn)橥ㄟ^PCR檢測(cè)插入片段的大小表明所挑的白斑克隆并沒有插入片段。

答:原因很多,

1)可能是你用的培養(yǎng)基含有乳糖或葡萄糖,因?yàn)榘肴樘歉拭笗?huì)分解乳糖,導(dǎo)致不能與X-Gal反應(yīng),葡萄糖不會(huì)誘導(dǎo)融合基因的表達(dá)。

2)作時(shí)AMP、IPTGX-Gal其中一種或幾種沒涂均勻。

3)很多因素會(huì)造成PCR失敗。


6 問題:我最近轉(zhuǎn)化大腸桿菌時(shí),通過藍(lán)白斑篩選,挑出白色菌落做PCR,可是在電泳時(shí)發(fā)現(xiàn)在有目的帶的同時(shí)還有比目的帶小的雜帶,不知為什么?我反復(fù)篩了幾次,都是這樣,可不可以搖菌提質(zhì)粒?我應(yīng)該下一步怎么做?

答:針對(duì)這樣的情況,我覺得,你首先做酶切鑒定,看看你的目的片段是否真正插入。其次,你應(yīng)該檢測(cè)PCR過程有沒有問題。


7 問題:我用Amp-IPTG-X-gal LB平板進(jìn)行藍(lán)白斑篩選重組子,為何篩出的全是白斑,沒一個(gè)藍(lán)斑,挑幾個(gè)白斑搖菌擴(kuò)增后PCR檢測(cè)也全是陽性克隆,不會(huì)全都重組成功了吧?什么原因呢?

答:這樣的情況是完全有可能的,只要載體處理的好,應(yīng)該說是有這種可能。


藍(lán)白斑篩選原理:
   
藍(lán)白斑篩選是根據(jù)載體的遺傳特征篩選重組子,如α-互補(bǔ)、抗生素基因等。現(xiàn)在使用的許多載體都帶有一個(gè)大腸桿菌的DNA的短區(qū)段,其中有β-半乳糖苷酶基因(lacZ)的調(diào)控序列和前146個(gè)氨基酸的編碼信息。在這個(gè)編碼區(qū)中插入了一個(gè)多克隆位點(diǎn)(MCS),它并不破壞讀框,但可使少數(shù)幾個(gè)氨基酸插入到β-半乳糖苷酶的氨基端而不影響功能,這種載體適用于可編碼β-半乳糖苷酶C端部分序列的宿主細(xì)胞。因此,宿主和質(zhì)粒編碼的片段雖都沒有酶活性,但它們同時(shí)存在時(shí),可形成具有酶學(xué)活性的蛋白質(zhì)。這樣,lacZ基因在缺少近操縱基因區(qū)段的宿主細(xì)胞與帶有完整近操縱基因區(qū)段的質(zhì)粒之間實(shí)現(xiàn)了互補(bǔ),稱為α-互補(bǔ)。由α-互補(bǔ)而產(chǎn)生的LacZ+細(xì)菌在誘導(dǎo)劑IPTG的作用下,在生色底物X-Gal存在時(shí)產(chǎn)生藍(lán)色菌落,因而易于識(shí)別。然而,當(dāng)外源DNA插入到質(zhì)粒的多克隆位點(diǎn)后,幾乎不可避免地導(dǎo)致無α-互補(bǔ)能力的氨基端片段,使得帶有重組質(zhì)粒的細(xì)菌形成白色菌落。這種重組子的篩選,又稱為藍(lán)白斑篩選。如用藍(lán)白斑篩選則經(jīng)連接產(chǎn)物轉(zhuǎn)化的鈣化菌平板37溫箱倒置培養(yǎng)12-16hr后,有重組質(zhì)粒的細(xì)菌形成白色菌落。
IPTG
X-Gal介紹
    IPTGIsopropyl β-D-1-thiogalactopyranoside,也稱Isopropyl β-D-thiogalactoside,中文名為異丙基-β-D-硫代半乳糖苷。分子式為C9H18O5S ,分子量為238.30,CAS Number 367-93-1Ultra Pure,dioxane free,常用于藍(lán)白斑篩選,如果在平板培養(yǎng)基中加入X–GalIPTG,由于β–半乳糖苷酶的α–互補(bǔ)性,可以根據(jù)是否呈現(xiàn)白色菌落(或噬菌斑)而方便地挑選出基因重組體。此外,它還可以作為具有lactac等啟動(dòng)子的表達(dá)載體的表達(dá)誘導(dǎo)物使用。
   X-Gal:中文名為5--4--3-吲哚-β-D-半乳糖苷。X-Galβ-半乳糖苷酶(β-galactosidase)的顯色底物,β-半乳糖苷酶的催化下會(huì)產(chǎn)生藍(lán)色產(chǎn)物。常用于β-半乳糖苷酶的原位染色檢測(cè)以及藍(lán)白斑篩選。
IPTG
X-Gal配置
IPTG配制成24 mg/ml100 mM)的水溶液,并進(jìn)行過濾除菌后保存。
X-gal
用二基甲酰胺DMF溶解X-gal配制成的20mg/ml的貯存液。保存于一玻璃管或聚丙烯管中,裝有X-gal溶液的試管須用鋁箔封裹以防因受光照而被破壞,并應(yīng)貯存于-20。X-gal溶液無須過濾除菌。
使用方法:
  100 ml的瓊脂培養(yǎng)基中,當(dāng)培養(yǎng)基溫度為55左右時(shí),加入100 μl24 mg/ml100 mMIPTG、200 μlX-Gal20 mg/ml)和100 μlAmp100 mg/ml),制作成IPTG、X-GalAmp平板培養(yǎng)基。