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質(zhì)粒抽提過程中內(nèi)毒素如何去除?

2015-1-13  閱讀(2477)

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內(nèi)毒素,即脂多糖或LPS,是革蘭氏陰性菌(如大腸桿菌)細(xì)胞膜的組成部分。細(xì)菌外膜的外層脂質(zhì)部分是*由內(nèi)毒素分子所構(gòu)成的。單個大腸桿菌細(xì)胞約包含兩百萬個LPS分子,每個LPS分子由疏水的脂質(zhì)A(lipid A)部分、復(fù)雜的糖類殘基陣列部分及負(fù)電性的磷酸基團(tuán)所組成。因此,每個內(nèi)毒素分子都具有疏水域、親水域和電荷域,這使它在與其他分子相互作用時具有其*的自身性質(zhì)。細(xì)菌在其活性生長期向其周圍微環(huán)境中散布少量的內(nèi)毒素,在死亡時則釋放大量內(nèi)毒素。

  在質(zhì)粒制備的細(xì)菌細(xì)胞裂解過程中,內(nèi)毒素分子被從外膜釋放到溶菌液中。

大腸桿菌細(xì)胞膜示意圖

內(nèi)毒素對于生物學(xué)應(yīng)用的影響 

內(nèi)毒素會對原代細(xì)胞和敏感培養(yǎng)細(xì)胞的DNA轉(zhuǎn)染過程造成重要影響,內(nèi)毒素水平的升高會導(dǎo)致轉(zhuǎn)染效率的急劇下降。而且,使用不含內(nèi)毒素的質(zhì)粒DNA對于基因治療的相關(guān)應(yīng)用至關(guān)重要,因?yàn)閮?nèi)毒素會導(dǎo)致發(fā)熱、內(nèi)毒素性休克綜合癥,并會在動物和人體上激活補(bǔ)體級聯(lián)反應(yīng)。內(nèi)毒素也會干擾如巨噬細(xì)胞和B細(xì)胞一類免疫細(xì)胞的體外轉(zhuǎn)染實(shí)驗(yàn),導(dǎo)致免疫反應(yīng)的非特異性激活。這些效應(yīng)還包括對如IL-1和前列腺素等免疫介質(zhì)的誘導(dǎo)性合成。為了避免對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的錯誤判斷,確保塑料制品、培養(yǎng)基、血清和質(zhì)粒DNA中均無LPS污染十分重要。

不同質(zhì)粒制備方法中的內(nèi)毒素污染

內(nèi)毒素分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)與性質(zhì),以及它們形成膠束結(jié)構(gòu)的傾向性,都使得它們?nèi)菀着c質(zhì)粒DNA共同被純化出來。例如,在CsCl超速離心法當(dāng)中,CsCl結(jié)合的DNA很容易被內(nèi)毒素分子所污染,因?yàn)樵贑sCl中內(nèi)毒素與質(zhì)粒——溴化乙錠復(fù)合物具有相似的密度。

在大尺寸DNA純化樹脂上,高分子量膠束樣內(nèi)毒素很類似于高分子量的DNA分子;在陰離子交換色譜法當(dāng)中,內(nèi)毒素分子上的負(fù)電荷能夠與陰離子交換樹脂相互作用,從而導(dǎo)致內(nèi)毒素與質(zhì)粒DNA被共同純化下來。不過,質(zhì)粒DNA中內(nèi)毒素污染的水平很大程度上依賴于所使用的純化方法。QIAGEN Plasmid Kit和2xCsCl梯度離心法均能夠生成較低內(nèi)毒素含量的高純度DNA。硅膠懸漿法純化出的DNA則含有顯著升高的內(nèi)毒素污染。使用EndoFree Plasmid Kit抽提出的DNA僅含有可忽略不計的微量內(nèi)毒素(<0.1EU /μg質(zhì)粒DNA)。

各種質(zhì)粒制備方法的內(nèi)毒素污染與轉(zhuǎn)染效率*

質(zhì)粒制備方法

內(nèi)毒素 (EU?/μg DNA)

內(nèi)毒素 (EU? /μg DNA)

EndoFree Plasmid Kits

0.1

154%

QIAGEN Plasmid Plus Kits

<1.0

100%

QIAGEN Plasmid Kits

9.3

100%

2x CsCl

2.6

99%

Silica slurry

1230

24%


* 宿主株系: DH5α; 質(zhì)粒: pRSVcat. ;? 1 ng LPS = 1.8 EU. 
? 使用QIAGEN plasmid Kit所制備的質(zhì)粒,其轉(zhuǎn)染成功率為*%。使用其他所有制備方法所得到的轉(zhuǎn)染效率以QIAGEN Plasmid Kit作為基準(zhǔn)進(jìn)行比較計算。

檢測內(nèi)毒素

由于內(nèi)毒素與鱟(Limulus polyphemus,馬蹄蟹)變形細(xì)胞中的可凝蛋白之間存在凝固反應(yīng),因此歷*一般通過此凝固反應(yīng)對內(nèi)毒素進(jìn)行檢測。今天人們則使用更為敏感的光度試驗(yàn)(例如BioWhittaker公司所提供的動力學(xué)-QCL檢測),這類方法基于對鱟變形細(xì)胞裂解液(LAL),以及一種合成的生色底物的使用。LPS污染通常以內(nèi)毒素單位(EU)來表示。通常1 ng LPS對應(yīng)1–10 EU。

去除內(nèi)毒素

獲得的EndoFree Plasmid制備方法在標(biāo)準(zhǔn)的QIAGEN Plasmid純化方案中整合了對內(nèi)毒素的去除步驟。使用QIAfilter Cartridge過濾中性的細(xì)菌裂解液,并加入專門的不含內(nèi)毒素緩沖液(緩沖液ER)在冰上進(jìn)行共同孵育。不含內(nèi)毒素緩沖液能夠避免LPS分子與QIAGEN-tip中的樹脂結(jié)合,從而使每微克質(zhì)粒DNA中含有的內(nèi)毒素少于0.1EU。

以上信息來源于QIAGEN:

http://www.qiagen。。com/cn/resources/technologies/plasmid-resource-center/removal%20of%20bacterial%20endotoxins/ 

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目錄號

產(chǎn)品名稱

目錄價

12362

EndoFree Plasmid Maxi Kit (10)

¥ 3760

12381

EndoFree Plasmid Mega Kit (5)

¥ 4560

12391

EndoFree Plasmid Giga Kit (5)

¥ 7800

19048

EndoFree Plasmid Buffer Set

¥ 6950

 

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