质粒101:质粒克隆的阳性和阴性选择

由詹妮弗曾

詹妮弗曾

你已经努力工作了净化你的兴趣基因把它放到质粒骨架上,将混合的DNA注入细胞.不幸的是,并不是每个细胞都能成功地吸收质粒DNA。在那些有这种基因的载体中,有些载体含有你感兴趣的基因,而另一些则会吸收重新连接到自身的质粒主干。

因此,你的克隆策略需要识别含有你要寻找的质粒结构的细胞。幸运的是,有很多方法可以做到这一点,包括积极选择、消极选择和/或筛选。在这篇博文中,我们关注的是正面选择和负面选择,但不要担心,我们将在未来的文章中讨论屏幕。

细菌克隆选择策略只选择含有质粒的克隆

正向选择:获得特定基因的细胞存活

在正向选择中,只有含有特定基因的细胞存活。其余的则不增长。虽然有很多方法可以设计你的积极选择策略,以下是一些值得考虑的方法。

抗生素的选择

在插入的DNA中包含抗生素耐药性标记的情况下,选择是直接的。后转换,将细胞置于含有相应抗生素的培养基上。例如,如果你插入质粒骨架的DNA含有卡那霉素耐药盒,你就可以把细胞放在含有卡那霉素的琼脂上。只有含有卡那霉素耐药盒的质粒的细胞才能生长。

然而,通常情况下,质粒骨干包括一个抗生素耐药性盒,你不会引入一个额外的抗生素耐药性盒与你感兴趣的基因。在这些情况下,抗生素选择将选择通过质粒骨干转化的细胞(有或没有你插入的DNA),进一步的筛选将帮助你确定质粒骨干是否包含你感兴趣的基因。

营养缺陷型

除了抗生素选择,你还可以通过利用细菌的特性来选择你感兴趣的DNA,比如原生营养,即能够合成生长所需要的所有化合物,或缺陷营养,即不能合成生长所需要的化合物。

在克隆过程中,如果你设计了一种营养缺陷菌(一种不能合成必需氨基酸的细菌)和一种补充营养缺陷菌(即合成关键氨基酸的质粒)的实验,营养缺陷菌和原营养缺陷菌就会发挥作用。许多常见的E杆菌菌株用于克隆的是特定氨基酸的营养缺陷。当被放置在缺乏必需氨基酸的培养基上时,细菌只有在获得含有合成所缺少氨基酸所需基因的质粒时才会生长。

自那以后,营养缺陷选择常被用于酵母的克隆抗生素耐药性在酵母中自然产生.例如,马库斯Ralser他的实验室创造了一个酵母原养型设备含有23个质粒以弥补缺陷。

负选择:失去特定基因的细胞存活

与积极选择不同,消极选择意味着你选择的是基因产物的损失——通常是有毒的东西。这种基因是在原质粒上发现的,在基因内插入DNA片段或基因丢失均可减轻其毒性作用。负选择有时被称为反选择。

Toxin-antitoxin系统

一种消极选择策略使用毒素CcdB网关克隆利用这个属性包括ccdB在它的目的质粒上。在目的质粒中ccdB基因的侧翼是重组位点。为了将感兴趣的基因引入目的质粒,必须先在基因的侧翼添加重组位点。成功的重组和整合感兴趣的基因在这些位置的质粒切除ccdB基因和细胞只有在含有感兴趣的基因时才会生长。

SacB counter-selection

SacB counter-selection依赖于SacB基因产生的有毒产物sacB来自革兰氏阳性细菌枯草芽孢杆菌在革兰氏阴性细菌中,它能将蔗糖转化为一种有毒的代谢物。在蔗糖培养基上涂布会选择含有已失去细胞结构的细胞sacB基因。

SacB可以类似于CcdB使用。例如在基因表达质粒中pGTvL1-SGC尼古拉Burgess-Brown的实验室,sacB基因在5%蔗糖培养皿上进行负选择。交换的sacB相关基因允许细菌在蔗糖上生长。

质粒克隆:用自然产生的基因创造

在这篇博客文章的这一点上,你可能已经意识到,正选择和负选择策略采用自然发生的基因克隆的目的(抗生素抗性基因,毒素基因,和sacB基因)。通过利用大自然的工具箱,科学家们正在发现越来越多的方法,创造性地在质粒克隆中进行选择。

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