啟動子克隆方法研究進展(1)

2021-01-10 生物谷
隨著基因工程的發展,常常需要構建一種能高水平表達異源蛋白質的表達載體。啟動子對外源基因的表達水平影響很大,是基因工程表達載體的重要元件。因此研究啟動子的克隆方法,對研究基因表達調控和構建表達載體至關重要。

  迄今為止,國外尚未見到有關啟動子克隆方法的綜述性報導,國內僅孫曉紅等曾就啟動子的結構、分類、克隆方法和食用菌中已經分離到的啟動子作過綜述。而近年來又有許多改進的克隆啟動子的方法獲得了多方面的成功,本文就近年來改進的啟動子克隆方法作一綜述,以期促進對啟動子分離技術的應用。

  1 啟動子克隆的幾種方法

  1.1 利用啟動子探針載體篩選啟動子

  啟動子探針型載體是一種有效、經濟、快速分離基因啟動子的工具型載體,包含2個基本部分:轉化單元和檢測單元。其中,轉化單元含複製起點和抗生素抗性基因,用於選擇被轉化的細胞;檢測單元則包括1個已失去轉錄功能且易於檢測的遺傳標記基因以及克隆位點。

  利用啟動子探針載體篩選啟動子的過程為,先選用1種適當的限制性核酸內切酶消化切割染色體DNA,然後將切割產生的DNA限制片段群體與無啟動子的探針質粒載體重組,並按照設計的要求使克隆的片段恰好插在緊鄰報告基因的上遊位置;隨後再把重組混合物轉化給寄主細胞,構建質粒載體基因文庫,並檢測報告基因的表達活性。

  當插入段同時滿足(1)具有基因啟動子序列;(2)具有翻譯啟始區;(3)具有啟始密碼子;(4)插入方向正確;(5)插入片段3'端編碼區序列抗性基因編碼區讀碼框一致,則有可能形成有功能的抗性融合基因,從而啟動抗性基因的表達。

  最早由Rachael等在大腸桿菌中以四環素抗性基因作為報告基因構建了啟動子探針質粒pBRH3B,並克隆了一些原核和真核啟動子片段。其後Donna等以氯黴素抗性基因作為報告基因,Fodor等以大腸桿菌LacZ為報告基因,構建了酵母啟動子探針質粒並克隆了一些啟動子片段。構建啟動子探針型載體,較為常見的檢測標記基因有β-半乳糖苷酶基因(lacZ)、氯黴素乙醯轉移酶基因(cat)、四環素抗性基因(Tet')和卡那黴素抗性基因(Kan')。近年來,人們漸漸較多地使用潮黴素B磷酸轉移酶(hph)基因作為檢測標記基因。李維等曾構建了含有hph抗性基因的啟動子探針型載體pSUPV8,直接在大腸桿菌中分離黃孢原毛平革菌基因的啟動子。先用Sau3AI酶切黃孢原毛平革菌基因總DNA,再與用BamHI酶切後的pSUPV8相連,轉化大腸桿菌,用間接篩選法從氨苄青黴素和潮黴素抗性平板上篩選重組子,得到6個雙抗重組子(pCH1~pCH6),電泳檢測插入片段分別命名為CHl~CH6;再用原生質體轉化法將重組子分別轉化黃孢原毛平革菌,對獲得的轉化子進行復篩,僅pCH6的轉化平板上有穩定生長的菌落,說明了CH6片段在黃孢原毛平革菌中具有啟動基因表達的功能。該方法不需要知道具體基因的序列,可隨機篩選啟動子,避免了引物設計,能獲得大量的啟動子片段。

  1.2 利用PCR技術克隆啟動子

  即根據發表的基因序列,設計引物,克隆基因的啟動子,由於PCR法簡便快捷,近年來人們較多採用此方法克隆基因啟動子。

  蘇寧等根據已報導的水稻葉綠體16SrRNA啟動子基因序列設計5'啟動子序列的引物,以水稻葉綠體DNA為模板,PCR擴增出16SrRNA基因5'啟動子區的片段,酶切克隆到pSK的SacI和SphI位點,構建測序載體質粒pZ16S,進行序列測定,結果表明所克隆的片段長為144bp,含有SD序列。同源比較結果表明,所克隆的片段與水稻葉綠體16SrRNA啟動子序列具有100%的同源性。

  上述的PCR方法簡便、快捷、操作簡單,是人們較為廣泛使用的技術。


 

相關焦點

  • 啟動子克隆方法研究進展(4)
    近年來由IJiu等設計的TAIL-PCR(Termal Asymmetric Interlaced PCR)又叫熱不對稱交錯PCR,則解決了這個問題,後來有研究表明,經改良過的TAIL-PCR成功地從突變體中克隆到外源插入基因的旁側序列,從而為啟動子的克隆提供了有效的新方法
  • 啟動子克隆方法研究進展(2)
    1.3.1 I-PCR I-PCR是1988年由Triglia最早提出的一種基於PCR的改進的染色體步行方法。  韓志勇等以I-PCR技術為基礎克隆了轉基因水稻的外源基因旁側序列。建立了適合於處理大量材料的克隆轉基因水稻中外源基因旁側序列的技術體系。在1周內克隆了35個轉基因水稻株系中外源基因的旁側序列,長度在300~750bp之間。I-PCR法快速、高效、穩定,操作相對簡單,花費少,PCR引物設計比較方便。
  • 植物所等在玉米抗旱基因克隆和功能研究方面取得進展
    植物所等在玉米抗旱基因克隆和功能研究方面取得進展 來源:植物研究所   發布者:左麗媛   日期:2016-08-24   今日/總瀏覽:1/1485
  • 啟動子的查找與序列分析-Follow me!
    無論是基因的時空表達譜還是基因表達調控都是由啟動子決定的,因此研究基因的轉錄調控就離不開對啟動子的研究。對啟動子的基本研究過程大致為:查找啟動子序列-分析啟動子序列-啟動子序列克隆與活性驗證。      一、查找啟動子序列       有參考基因組的物種,可以直接利用基因組資料庫查找啟動子序列。沒有參考基因組的物種只能利用移步法對啟動子進行克隆,本文暫不討論。在基因組上,大多數相鄰基因之間的區域短於2 kb,因此對啟動子的研究一般也限於2 kb的範圍。
  • 「抗病蟲關鍵基因克隆及功能驗證」項目中期進展交流會在滬召開
    4月25日-28日,國家轉基因重大專項「重要性狀基因克隆及功能驗證」子課題「抗病蟲關鍵基因克隆及功能驗證」項目中期進展交流會在上海順利召開。本次會議的主要目的是在研討、總結過去一年的研究進展與成果的基礎上,對「抗病蟲關鍵基因克隆及功能驗證」子課題將來的研究重點和研究方向進行展望,同時研討「十二五」的項目組織申報工作。
  • 尋找啟動子的三種方法.
    這周我們主要分享我常用的查找基因啟動子的三種方法。第一種,NCBI還是拉到如下圖位置,點擊FASTA:計算啟動子區域啟動子區域一般位於基因上遊的2000bp或者下遊的1000bp(保守一些的話可以縮短到下遊500bp),此處我們查詢上遊2000bp。
  • 微生物所在鏈黴菌啟動子元件和內參基因研究中獲進展
    鏈黴菌是重要的抗生素產生菌,對鏈黴菌進行代謝工程和合成生物學改造需要大量不同強度的啟動子元件。然而,前期鏈黴菌只有一個組成型啟動子ermEp* 被廣泛應用。中國科學院微生物研究所楊克遷課題組在2013年開發了活性明顯高於ermEp* 的強啟動子kasOp*(Appl. Environ. Microbiol. 2013;79(14):4484-92)。
  • Bt抗蟲基因及其克隆技術研究進展
    Bt抗蟲基因巨大的應用價值和市場開發前景引起國內外相關研究機構和企業的高度關注,不斷加大投入,進行殺蟲基因新資源的發掘和保護,這一領域的競爭也越加激烈。長期以來,多種分子生物學方法被用於Bt殺蟲基因的鑑定與克隆。最先發展起來的是基於蛋白質分析的克隆方法。
  • 華中農業大學在番茄果實顏色研究中取得新進展
    in fruit」的研究論文,克隆了番茄果實顏色GS基因位點,揭示了轉錄因子TAGL1調控番茄果實顏色形成的分子機理。前人通過反向遺傳學方法,揭示了蘋果表皮上紅條斑和黃條斑產生是由於MYB10啟動子甲基化差異導致其表達量差異,伴隨著花青苷合成相關基因表達量發生變化,最終蘋果表皮上花青苷差異性積累產生紅條斑和黃條斑。同樣的,前人解析了梨表皮紅斑點和條紋也是由於MYB10啟動子甲基化差異,目前這種基於甲基化差異的分子調控機理尚未完全清晰。
  • 新CRISPR技術可用於研究增強子-啟動子調控模型
    新CRISPR技術可用於研究增強子-啟動子調控模型 作者:小柯機器人 發布時間:2019/12/2 13:48:30 2019年11月29日,《自然—遺傳學》雜誌發表了MIT-哈佛大學博德研究所Jesse M.
  • 中國農科院作科所成功克隆與解析小麥太谷核不育基因Ms2
    中國農業科學院作物科學研究所自上世紀就開始了對太谷核不育材料的研究,且碩果頻出。作科所劉秉華研究員通過雜交構建了矮稈基因和太谷核不育基因緊密連鎖的矮敗小麥,該材料的利用大大提高了小麥育種效率。「太谷核不育小麥的發現、鑑定與初步利用」於1998年獲得國家科技進步二等獎;「矮敗小麥及其高效育種方法的創建與應用」於2010年獲國家科技進步一等獎。
  • 控制生菜結球的基因首次克隆成功
    近日,美國《國家科學院院刊》發表了華中農業大學園藝植物生物學教育部重點實驗室匡漢暉課題組的研究論文。該論文首次報導了生菜中控制結球性狀基因LsKN1的克隆,並在分子水平上闡述了LsKN1調控生菜結球的作用機制。萵苣屬於菊科,起源於地中海地區,由野生萵苣Lactuca serriola馴化而來,是非常重要的蔬菜之一。
  • 柱狀假絲酵母脂肪酶的研究進展及應用
    隨著脂肪酶的純化及 基因克隆與表達研究的深入,發現兩種屬脂肪酶均存在基因多態性現象,在 C. rugosa 中發現至少有 7 種脂肪酶同工酶,G. candidum 為 2 種,這些同工酶在一級結構和理化性質上都存在差異。工業上廣泛用作催化劑的 GCL 和 CRL 大多是混有幾種同工酶的粗酶。
  • 【科研新進展】(36)康振生院士團隊在小麥抗旱基因克隆及功能研究...
    近日,植保學院康振生院士團隊在國際期刊Plant Biotechnology Journal在線發表了題為「Regulatory changes in TaSNAC8-6A are associated with drought tolerance in wheat seedlings」的研究論文,揭示了TaSNAC8-6A及其遺傳變異精細調控小麥抗旱性的作用機制
  • 分子克隆技術簡介
    第一部分: 什麼是分子克隆      克隆(Clone)是指通過無性繁殖過程所產生的與親代完全相同的子代群體。
  • 揚州大學劉巧泉團隊在稻米品質遺傳改良研究方面取得進展
    novel Wx alleles with fine-tuned amylose levels and improved grain quality in rice by promoter editing using CRISPR/Cas9 System」的研究論文,該研究通過CRISPR/Cas9技術編輯水稻Wx基因啟動子上的關鍵順式作用元件調節基因表達,創製了多個可微調直鏈澱粉含量的新Wx等位基因
  • 科技部公布2018年度中國科學十大進展:克隆獼猴等入選
    2019年2月27日,科技部基礎研究管理中心召開「2018年度中國科學十大進展專家解讀會」,發布了2018年度中國科學十大進展:基於體細胞核移植技術成功克隆出獼猴、創建出首例人造單染色體真核細胞、揭示抑鬱發生及氯胺酮快速抗抑鬱機制、研製出用於腫瘤治療的智能型DNA納米機器人、測得迄今最高精度的引力常數G值、首次直接探測到電子宇宙射線能譜在1TeV附近的拐折、揭示水合離子的原子結構和幻數效應、創建出可探測細胞內結構相互作用的納米和毫秒尺度成像技術
  • 產生RNA幹擾RANi 的方法
    Miyagishi[15 ]等建立了U6 啟動子驅動的體內siR2NA 合成方法,成功地抑制了靶基因在哺乳動物細胞中的表達。他們設計構建了兩個U6 啟動子分別引導19nt 的siRNA 的正義鏈和反義鏈的合成,兩段RNA 在細胞內退火連接成為雙鏈RNA。Sui 等也構建了U6 啟動子控制的siRNA 表達質粒,不同的是siRNA 模板為迴文結構。
  • 遺傳發育所在CRISPR-Cas9玉米基因組編輯方法研究中取得進展
    遺傳發育所在CRISPR-Cas9玉米基因組編輯方法研究中取得進展 2018-04-04 遺傳與發育生物學研究所 【字體:大 中 小】
  • 2019年1月CRISPR/Cas最新研究進展
    1.我國科學家成功克隆出5隻基因編輯猴子作為生物節律紊亂動物模型doi:10.1093/nsr/nwz002; doi:10.1093/nsr/nwz0032019年1月24日,在兩篇發表在National Science Review期刊上的論文中,中國研究人員克隆出5隻基因編輯獼猴。