实验解析｜分子克隆实验的注意事项和经验分享
文摘
科学
2024-12-03 07:04
广东
分子克隆（基因克隆/DNA重组/载体构建）技术是一种在分子水平上操作的技术，用于将特定的DNA片段从供体生物中分离出来，然后通过体外重组、转化和转导等方法，将其插入到适合的克隆载体中，并将重组克隆载体引入到合适的寄主体内进行复制与扩增。可以应用于蛋白表达、病毒包装、基因治疗、细胞治疗、mRNA疫苗、RNA干扰、细胞功能等研究。
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DNA聚合酶以单链DNA为模板，借助一小段双链DNA来启动合成，通过一个或两个人工合成的寡核苷酸引物与单链DNA模板中的一段互补序列结合，形成部分双链。在适宜的温度和环境下，DNA聚合酶将脱氧单核苷酸加到引物3'-OH末端，并以此为起始点, 沿模板5'→3'方向延伸，合成一条新的DNA互补链。基因组DNA上的某个基因或DNA片段；也可以是mRNA反转录产生的cDNA链。先由引发酶（一种特殊的RNA聚合酶）在DNA模板上合成一段RNA链，它提供引发末端被称为引物，接着由DNA聚合酶从RNA引物3^端开始合成新链。(dATP、dCTP、dGTP和dTTP) 是PCR反应中靶DNA序列扩增的原料。在PCR反应中每种脱氧核苷三磷酸的浓度以50-200μmol/L为宜, 不能低于10-15μmol/L。该片段具有聚合酶活性和3'→5'外切核酸酶活性, 能识别和消除错配的引物末端, 以校正复制过程中错配的核苷酸。通过双链DNA的高温变性 (denaturation)，目的是要使双链DNA完全解链成单链。引物与模板的低温退火 (annealing) ，作用是使模板DNA单链或上一轮的反应产物与引物相结合。适温延伸 (extension)，引物延伸是DNA聚合酶将脱氧单核苷酸逐一地加到引物3'-OH末端, 依据模板序列合成一条互补新链的过程。这三步反应反复循环。每一循环中所合成的新链, 又都可作为下一循环中的模板。在目标载体质粒上选取合适的位点进行单酶切或双酶切，对酶切后的载体进行割胶纯化。①当其两条多核苷酸链均保持着完整的环形结构时,称之为共价闭合环形DNA（cccDNA）,这样的DNA通常呈现超螺旋的SC构型；②如果两条多核苷酸链中只有一条保持着完整的环形结构,另一条链出现有一至数个缺口时,称之为开环DNA（ocDNA）,此即OC构型；③若质粒DNA经过适当的核酸内切限制酶切割之后,发生双链断裂形成线性分子（IDNA）,通称L构型。线性化之后的质粒比正常质粒在琼脂糖凝胶电泳中跑的慢。将反应结束的产物进行纯化，纯化所选用的方法对污染的风险有极大影响。一般而言，只要能够得到可靠的结果，纯化的方法越简单越好，目前有多种试剂盒可供选择；连接线性化载体和PCR产物，可根据DNA连接酶试剂盒说明书设置，对于较大的片段可以选择4℃连接过夜。四、细菌转化
冰上解冻克隆感受态细胞（DH5α）；取重组产物，加至感受态细胞中，冰上静置30min，42℃水浴热激45s，迅速置于冰上2-3min；加入600μL LB液体培养基,37℃摇菌1h。用灭过菌的 10ul 小枪头挑取单克隆白斑至灭菌水中，振荡混匀。然后用正常的 PCR 反应程序可。PCR正常反应结束后用琼脂糖凝胶电泳进行检测，选择正确条带的菌液加入对应的培养基，37℃摇起来。①所有试剂都应该没有核酸和核酸酶的污染。操作过程中均应戴手套。③试剂或样品准备过程中都要使用一次性灭菌的塑料瓶和管，玻璃器皿应洗涤干净并高压灭菌。①冰上解冻感受态细胞：大肠杆菌经过低温（0度)预处理的低渗cacl2溶液，造成细胞膨胀，细胞膜通透性发生改变，即易与外源DNA相黏附并在细胞表面形成复合物。②热激转化利用氯化钙来产生富含钙离子的环境，从而抵消质粒DNA和细菌细胞膜之间的静电排斥。温度的急剧提高可以在细菌胞膜表面形成小孔，质粒DNA就可进入细菌细胞。①在做菌落 PCR 的时候，每次都要做阴性、阳性对照，阳性对照可以用抽提好的质粒或基因组，这样可以确定 PCR 主反应液的配制没有问题。②菌落PCR反应程序变性94℃4-5min即可保证外源DNA释放出来。![]()
本文作者是"我叫一休"同学，在获得授权后，实验老司机将本文发表于公众号。- https://biokimicroki.com/an-introduction-to-gene-cloning-for-a-newbie/
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