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DNA專題:DNA定點(diǎn)突變實(shí)驗(yàn)

2013-7-22  閱讀(1559)

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本文先講zui簡單的一個(gè)點(diǎn)的定點(diǎn)突變技術(shù),其它較長片段的突變,刪除,插入技術(shù)以后會(huì)慢慢奉上:

在做實(shí)驗(yàn)之前,我們首先要搞清楚實(shí)驗(yàn)的目的和實(shí)驗(yàn)的原理。

實(shí)驗(yàn)的目的應(yīng)該比較明確吧:就是要把自己的基因上面的一個(gè)堿基換成另外一個(gè)堿基。一般情況下我們會(huì)有幾種可能使我們需要這樣去做:

* 我們吊出來的基因有點(diǎn)突變,相信這可能是大家經(jīng)常會(huì)遇到的問題?;蚝貌蝗菀椎醭鰜?,并裝進(jìn)了自己的載體,卻發(fā)現(xiàn)有一兩個(gè)堿基跟自己的預(yù)期序列或所有的公共數(shù)據(jù)庫不匹配,然后暴昏。

大家實(shí)驗(yàn)室里面還是用Taq酶為主吧,Pfu這樣的高保真酶大家應(yīng)該用得不多吧,Taq酶的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)都很明顯:優(yōu)點(diǎn)就是擴(kuò)增效能強(qiáng),缺點(diǎn)就是保真性差,其錯(cuò)配機(jī)率是比較高的,相關(guān)數(shù)字忘了,大家可以去網(wǎng)上查那個(gè)數(shù)字,不過感覺如果是2000bp的基因,如果擴(kuò)四五十個(gè)循環(huán)的話,很大機(jī)率會(huì)出現(xiàn)點(diǎn)突變,當(dāng)然這也跟具體PCR體系里的Buffer有很大關(guān)系,詳細(xì)情況這里就不討論了。

第二 要研究基因的功能,在基因上自己選定位置更換堿基的保守序列,或者改造成不同的亞型,總之就是要人工改造堿基序列符合自己的實(shí)驗(yàn)需要,相信這也是那些研究基因的人經(jīng)常的一種思路吧。

對(duì)于*種情況:我們首先要分析出現(xiàn)堿基不匹配的位置是不是重要的位置,如果不是很重要,大可不必管它,比如說是三聯(lián)密碼子的zui后一位,堿基的改變并沒有引起相應(yīng)氨基酸的改變,那么一般情況下也可以不去理它。另外,在NCBI上人類的基因的版本一直在變化,也就是說同一個(gè)基因有不同的版本,或者稱不同的亞型,其堿基序列有些許的差異,只要自己克隆出來的堿基序列與其中一個(gè)相匹配,一般也就可以不做定點(diǎn)突變了。如果有時(shí)間沒錢,那干脆重新PCR然后再克隆進(jìn)自己的載體了,不過換個(gè)保真性好一點(diǎn)的酶如PFU,或者PCR循環(huán)數(shù)低一點(diǎn),不過這些東西有時(shí)候也得靠運(yùn)氣啦。實(shí)在不行的話再來做定點(diǎn)突變。

對(duì)于第二種情況:這種情況下一般也就只能做定點(diǎn)突變了。

接下來開始聊一聊定點(diǎn)突變的原理吧。

那個(gè)Stratagene試劑盒!上面有一個(gè)說明書,說得好像很正規(guī),不過上面好多都是什么啊什么注意之類的話,看都不看,我們簡明扼要地只講實(shí)驗(yàn)方面,通過設(shè)計(jì)引物,并利用PCR將模板擴(kuò)增出來,然后去掉模板,剩下來的就是我們的PCR產(chǎn)物,在PCR產(chǎn)物上就已經(jīng)把這個(gè)點(diǎn)變過來了,然后再轉(zhuǎn)化,篩選陽性克隆,再測(cè)序確定就行了。

大家馬上就會(huì)想到幾個(gè)問題了:

*:引物怎么設(shè)計(jì)呢?

第二:模板怎么去掉呢?

第三:怎么拿到質(zhì)粒呢?

對(duì)于*個(gè)問題:怎么設(shè)計(jì)引物?

我只能講一些原則,并舉一些例子。

引物設(shè)計(jì)的原則其它貼子上都有講,這里就不重復(fù)了。不過這種突變引物要加上一個(gè)原則:一般都是以要突變的堿基為中心,加上兩邊的一段序列,兩邊長度至少為11-12base pair。

若兩邊引物太短了,很可能會(huì)造成突變實(shí)驗(yàn)失敗,大家應(yīng)該都知道,引物至少要11-12個(gè)base pair才能與模板搭上,而這種突變PCR要求兩邊都能與引物搭上,所以兩邊各設(shè)至少12個(gè)base pair,并且合成多一條反向互補(bǔ)的引物。

這么說大家可能不是很清楚,那我就舉個(gè)例子吧:

X71661.1 TATCAGGAGGAATTTGAGCACTTTCAACAAGAATTGGATAAAAAAAAAGAGGAATTCCAG 960

現(xiàn)有序列 TATCAGGAGGAATTTGAGCACTTTCAACAAGAATTGGATAAAAAAAAAGAGGAATTCCAG 924

X71661.1 AAGGGCCACCCCGACCTCCAAGGGCAGCCTGCGGAGGAAATATTTGAGAGTGTAGGAGAT 1020

現(xiàn)有序列 AAGGGCCACCCCGACCTCCAAGGGCAGCCTGCGGAGGAAATATTTGAGAGTGTAGGAGAT 984

(上面為目的序列,下面為現(xiàn)有序列:我們發(fā)現(xiàn)有一個(gè)A堿基的缺失,其直接結(jié)果是在表達(dá)蛋白時(shí)后面的氨基酸全部錯(cuò)配)

我們以它為中心設(shè)計(jì)引物:兩邊各至少12個(gè)堿基,左邊由于含有較多的A造成引物GC%含量過低,故拉長引物使GC%含量不至過低,也使引物退火溫度升高。

故合成引物CAACAAGAATTGGATAAAAAAAAAGAGGAATTCCAGAAG 

并合成反向互補(bǔ)引物CTTCTGGAATTCCTCTTTTTTTTTATCCAATTCTTGTTG

其實(shí)也不一定要反向互補(bǔ)序列,只要反向引物也是兩邊都有大于12個(gè)堿基,同時(shí)符合引物設(shè)計(jì)的原則就行了。

引物合成公司有很多家,大家可以去尋找,不同廠家的引物在價(jià)錢質(zhì)量上有一些差別,不過價(jià)錢一般都是一塊多一個(gè)堿基,合成時(shí)間約為一周。

這樣的結(jié)果是PCR時(shí)把整個(gè)質(zhì)粒都給擴(kuò)出來了,得到的PCR產(chǎn)物是一條鏈完整,另一鏈有缺刻的PCR產(chǎn)物。

對(duì)于第二個(gè)問題:

怎么去掉模板呢?再簡單的方法就是用DpnI酶,DpnI能夠識(shí)別甲基化位點(diǎn)并將其酶切,我們用的模板一般都是雙鏈超螺旋質(zhì)粒,從大腸桿菌里提出來的質(zhì)粒一般都被甲基化保護(hù)起來(除非你用的是甲基化缺陷型的菌株),而PCR產(chǎn)物都是沒有甲基化的,所以DpnI酶能夠特異性地切割模板(質(zhì)粒)而不會(huì)影響PCR產(chǎn)物,從而去掉模板留下PCR產(chǎn)物,所以提質(zhì)粒時(shí)那些菌株一定不能是甲基化缺陷株,不會(huì)那么湊巧吧。

關(guān)于第三個(gè)問題:

直接把通過DpnI處理的PCR產(chǎn)物拿去做轉(zhuǎn)化就行了,呵呵,然后再篩選出陽性克隆,并提出質(zhì)粒,拿去測(cè)序(這個(gè)就不用我多說了吧),驗(yàn)證突變結(jié)果,一般都沒問題的啦,我做了幾十個(gè)突變了,到目前為止還沒有做不出來的。

下面講一下具體的實(shí)驗(yàn)步驟以及一些實(shí)驗(yàn)中要注意的事情

1、  根據(jù)現(xiàn)有基因設(shè)計(jì)引物;

2、  合成引物并準(zhǔn)備好模板;

3、  PCR,

4、  DpnI處理酶切產(chǎn)物;

5、  轉(zhuǎn)化酶切產(chǎn)物;

6、  篩選 陽性克??;

7、  送測(cè)序并測(cè)全長。

zui后就是慶祝啦,沒什么復(fù)雜的。

引物和質(zhì)粒都準(zhǔn)備好后,當(dāng)然就是做PCR嘍,不過對(duì)于PCR的酶和buffer,不能用平時(shí)的,我們做PCR把整個(gè)質(zhì)粒擴(kuò)出來,延伸長度達(dá)到幾個(gè)K,所以要用那些GC buffer或擴(kuò)增長片段的buffer,另外,要用保真性能較好的PFU酶來擴(kuò)增,防止引進(jìn)新的突變。

那種Quick change試劑盒分為幾種不同的類型。什么QuikChange® Site-Directed Mutagenesis Kit標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)突變?cè)噭┖?、QuikChange® XL Site-Directed Mutagenesis Kit長模板單點(diǎn)突變?cè)噭┖校?gt;8kb)從原理上是一樣的,只是PCR的酶和BUFFER不一樣,后面用了比較適合長片段擴(kuò)增的酶和BUFFER罷了,沒什么特別的東西。

另外,DpnI處理的時(shí)間長一點(diǎn),zui少一個(gè)小時(shí)吧,能有兩三個(gè)小時(shí),因?yàn)槿绻0逄幚淼貌桓蓛簦呐轮挥心敲匆稽c(diǎn)點(diǎn),模板直接在平板上長出來,就會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗。

實(shí)驗(yàn)板長出來的菌有兩種可能:一種是質(zhì)粒DPNI沒處理干凈長出來的(模板),一種是PCR產(chǎn)物轉(zhuǎn)化出來的 (突變體)

不過這兩種菌長得一模一樣,即使提出質(zhì)粒來也是一樣(酶切和PCR都無法區(qū)分),除了測(cè)序,是分不出來的,做PCR時(shí)也做一個(gè)負(fù)對(duì)照(不加引物),實(shí)驗(yàn)管由于PCR時(shí)有引物,所以在DNPI處理前里面既含有模板又含有PCR產(chǎn)物,而對(duì)照管由于PCR時(shí)沒放引物,所以在DPNI處理前里面只有模板。

如果兩者都拿去DNPI處理就能夠證明模板已經(jīng)被去除干凈。若實(shí)驗(yàn)順利的話應(yīng)該是:正對(duì)照長菌負(fù)對(duì)照不長菌。如果出現(xiàn)正負(fù)對(duì)照都長菌,那么就是DpnI沒處理好,如果正負(fù)對(duì)照都不長菌,那么有兩種可能,一種是PCR陰性,也就是說PCR出問題了,另外一個(gè)可能就是轉(zhuǎn)化出問題了。要搞清楚是哪個(gè)問題,跑膠說明不了問題,那就做個(gè)轉(zhuǎn)化的對(duì)照,拿試劑盒的對(duì)照實(shí)驗(yàn)去試感受態(tài),馬上就能知道轉(zhuǎn)化有沒問題。如果正對(duì)照很多菌,負(fù)對(duì)照有幾個(gè)菌,那么就是DPNI處理得不干凈,這個(gè)時(shí)候就得靠運(yùn)氣了。

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