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【实验技术笔记】利用重组载体做基因过表达(pCDH载体)

时间:2022-10-27 17:30:00 国产mcs连接器hf角插接连接器

文章目录

  • 1. 构建基因过表达载体
    • 1.1 设计 PCR 引物
    • 1.2 PCR 扩大目的基因
    • 1.3 酶切载体和 PCR 产物
    • 1.4 电泳并回收酶切割产品
    • 1.5 连接
    • 1.6 转化
    • 1.7 选择阳性克隆并进行鉴定
  • 2. 转染
  • 3. 测试表达效果
  • 附表:常用酶切位点保护碱基


为什么要做基因表达操作?

  • 探索影响细胞表面变化(增殖、凋亡、焦亡等)的分子,了解这些分子之间的关系(机制)
  • 分子-机制-表型之间的关系
    在这里插入图片描述
  • 对谁操作?
    ① DNA,如 CRISPR-Cas9 细胞本身 DNA 删除、添加或替换;最常见的操作如过表达,将外源 DNA 引入细胞,用细胞的转录翻译系统表达相应的蛋白质。
    ② 利用具有干扰作用的小干扰 RNA,降解细胞内源 RNA 或抑制翻译,从而影响蛋白质的表达。

操作过程中基因过表达


1. 构建基因过表达载体

1.1 设计 PCR 引物

  • 参考:载体构造实例分析-构造 SETD3-pEGFP-N1(Snapgene 设计引物)

(1)寻找 CDS 序列

  • TNF 为例,将 CDS 序列复制到 DNAMAN,保存为 .seq 文件。

(2)分析酶切位点:找出载体多克隆位点 MCS 是的,酶切位点插入基因中没有。

  • DNAMAN 中载入 TNF 序列文件:Sequence → Load Sequence → From Sequence File → 选择保存在前面的 TNF.seq 序列文件。
  • 寻找 TNF 基因中的酶切位点:Restriction → Restriction Analysis → 勾选 Show summary 和 Show sites on sequence → 下一步→Select All → 完成。

  • 注意输出结果 Non Cut Enzymes (不会切 TNF 基因酶切位点),找出载体(以pCDH-CMV-MCS-EF1-copGFP以载体为例,多克隆位点 MCS 是的,酶切位点插入基因中没有。

  • 找出切割效率高的酶切位点:达到切割效率 90%以上是最好的;排除同尾酶,即切割后性末端不能相同(如 XbaⅠ和 NheⅠ是同尾酶)。常用酶切位点表(含保护碱基)
  • 找出在相同 buffer 和温度下工作的酶切位点
    ① 利用 NEB 官网的 Double Digest Finder 工具,输入选取的在载体上不相邻 双酶切位点(如XbalⅠBamHⅠ),查看酶的 Buffer反应温度 及相应的 酶切效率
    如图,BamHⅠ标记了 星号,表示酶在对应 buffer 有星号活性(非特异性酶切活性),酶会乱切,把 DNA 切断,所以要避免有星号活性的酶,此处 BamHⅠ不可选。

② 但在输入 BamHⅠ时提示还有 BamHⅠ-HFHF 代表是转化后的切割效率较高,选择 BamHⅠ-HF 结果如下图所示,XbalⅠBamHⅠ-HF都能在 37℃ rCutSmart Buffer 中达到 酶切效率100%,可选。

(3)添加保护碱基和 Kozak 序列

  • 在酶切位点外侧添加保护碱基,可为外切酶提供支撑点,提高酶切效率。XbalⅠBamHⅠ-HF保护碱基分别是 GC 和 CG
  • Kozak 序列GCCACC AUG G)是真核生物 5’帽子结构后面的核酸序列可以与翻译的起始因素相结合。介导包含 5’帽结构 mRNA 翻译的开始。对应原核生物 SD 序列。核糖体可以识别这个序列,并作为翻译的起点。
  • 注意:下游引物是规则框架设计 反向互补序列

(4)验证引物是否合适 PCR: (不合适也没办法,载体引物的局限性),只看部分与目的基因互补(目的基因 CDS 序列),引物 Tm 值只计算与目的基因完全互补的部分。

  • 参考:载体构造实例分析-构造 SETD3-pEGFP-N1(Snapgene 设计引物)

1.2 PCR 扩大目的基因

  • 参考:【实验技术笔记】RNA 抽提 反转录 PCR PCR 引物设计 RT-qPCR
  • 与做 RT-PCR 只是酶不同。
  • 推荐:高保真酶 TOYOBO KOD-Plus-Neo(KOD-401) 便宜的大碗,性能好。
    Agilent PfuUltra II Fusion HS DNA Polymeras(600670) 稍微贵一点,性能强。
  • 反应液配制:配置后,可额外添加 0.5 μl ExTaq,加 ExTaq 的 PCR 产品尾带突出 A 碱基,做起来方便 TA 克隆。
  • PCR 程序:克隆 PCR 建议用 Touchdown PCR 程序设置。在普通 PCR 前加 10 个循环的 Touchdown 程序,一般从 68℃降到 58℃(如果还 P 不出来,可以从 72℃开始降到 58 或 55℃)。

1.3 酶切载体和 PCR 产物

  • 酶切体系:分 2 管,一管切载体,一管切载体 PCR 产品。各种内切酶 1ul,10×buffer 2ul,37 ℃ 酶切 2h 后跑胶回收。
  • 推荐NEB的酶,选择多,高效的酶多。

1.4 电泳并回收酶切割产品

  • 1.1%琼脂糖凝胶电泳后分别切胶回收载体片段和目的基因片段,0.5cm 胶块 300μl 熔胶液,55-60℃ 加热熔胶
  • 2、上柱,离心 5000g×5min 过柱。
  • 3、700ul wash buffer,最大速离心 1min 洗柱 2 次,最大速离心 2min。
  • 4、50ul ddH2O(最好加热到 5060℃),最大速离心 2min 洗脱(建议洗脱 2 次,把第一次洗脱的液体吸到柱子里再离心一次,提高产率),Nanodrop 测浓度。
  • 推荐:胶回收试剂盒,OMEGAGel Extraction Kit(D2500-01) 不推荐国产的如天根、生工(效率较差)。

1.5 连接

  • T4 DNA Ligase 把 PCR 产物酶切回收片段 (insert) 和载体酶切回收片段 (vector) 连接在一起,16℃连接 4h 或过夜。(连接温度以 16℃为佳,但是 16℃的连接温度没有金属浴不好办,还是 4℃
    过夜(12-16h)比较方便,其实室温下几个小时也是可以的。)

  • 连接体系

    ◆ 载体酶切回收片段加到 100ng 以上,加少了连接产物可能比较少;
    ◆ 连接体系按连接酶说明书配制(通常 10μl 连接体系中 T4 DNA 连接酶加 1μl,10×buffer 加 1μl)
    酶切载体片段与目的片段的摩尔比例,建议以 1:5-1:10 之间比较合适,可使用 克隆构建摩尔比计算工具 进行计算每 μl 酶切载体片段需要加多少 μl 目的片段,将 ABCD 4 个位置的示例数据替换成你的实验数据,即可自动计算出不同比例下每 μl 酶切载体片段需要加多少 μl 目的片段。(可以 vector 加 100ng,然后剩下的体系全部加 insert,不加水?)

  • 推荐NEBT4 DNALigase(M0202)

1.6 转化

1.7 挑选阳性克隆并鉴定

  • 1、挑阳性克隆摇菌:用无菌枪头挑阳性克隆到含 1‰ 抗生素的 LB 培养基(大肠杆菌)中,37℃ 200rpm 摇床上培养过夜(10-12h,不要超过 16h,时间过长,菌长老了提取效果就不好。当然如果给的培养基量大,可以适当延长摇菌时间。);

  • 2、菌落鉴定
    ◆ 方法一酶切鉴定:摇好的菌液抽提质粒小抽),做酶切、电泳,看目的片段有没有插入载体中(先摇菌,再提质粒,酶切完跑胶鉴定,好麻烦。而且很费钱呀,限制性内切酶、质粒小提的盒子,都不便宜。因此不建议在单纯需要菌落鉴定时使用。);
    ◆ 方法二:直接做菌液 PCR,吸 1ul 摇好的菌液,PCR 的酶可以用做 RT-PCR 的 2×Mix,PCR 引物直接用做克隆构建用的 PCR 引物,电泳看是否有目的条带。
    菌液 PCR 就是利用菌体高温裂解释放出的 DNA 为模板进行的 PCR 反应,菌液 PCR 需要先挑菌落于 1ml 含抗生素 LB 中,摇菌 1-2h,然后取 0.5μl 加入到 PCR 体系中,然后上机。
    △ 第一天下午质粒转化后铺板,第二天早上挑菌落,进行菌液 PCR 检测,电泳完看到结果基本上快中午了。如果此时直接把 PCR 阳性的菌落/菌液拿去摇菌,时间安排就很难受,摇 10h 是晚上,摇 16h 是半夜。所以可以将菌液 PCR 这前摇了 2 小时的菌液放到 4℃,待晚上离开实验室前,再加 LB 培养基摇菌,第二天早上来提质粒。
    菌液 PCR 体系

    PCR 程序
    95℃ 15min,时间短的话,可能解链不完全
    95℃ 30s,55℃ 30s,72℃ 60s,25 个循环
    72℃ 7min,暂存 4℃或电泳

  • 3、测序:有条件的实验室可以自己测,没有条件的话,就送公司检测,费用不贵,每个反应十几元,每个反应能测约 700bp。这也是前面设计引物时控制 PCR 产物长度在 200-500 的重要原因之一。
    质粒构建完成,送测序,推荐直接送菌液测序,公司提取后检测。自己提取质粒然后送测序,有可能会测不出来。若要自己提,推荐 OMEGA 质粒小提盒,无内毒素为佳。测序结果与目标序列对比,正确则为构建成功。

  • 4、测序后抽提重组质粒大抽),按试剂盒说明书提取,用于后续步骤。

  • 推荐OMEGAE.Z.N.A. Endo-Free Plasmid Mini Kit(D6948-01)

2. 转染

脂质体转染

  • 参考:什么是脂质体?脂质体转染的原理和步骤?
  • 1、提前铺细胞,使转染时密度达到 80%左右。密度太低细胞容易死,太高影响转染效率;
  • 2、使用 OPTI-MEM 分别稀释 lipofectmine 2000(脂质体载体,转染试剂) 和 重组质粒(没有内毒素的)后轻轻混匀(脂质体不耐吹打),室温孵育 5min 后逐滴加入提前铺好的待转染细胞中。
  • 推荐LifetechnologyLipofectamine 2000 Reagent(11668) 质粒比较大或细胞难转染,可以用 Lipofectamine 3000。

慢病毒包装(以 PLKO.1-PURO 体系为例)

(1) 材料:psPAX2(无内毒素),pMD2.G(无内毒素),测序正确的带有插入片段的 PLKO.1-PURO(无内毒素),HEK-293T cells,OPTI-MEM® serum-free media,转染试剂 lipofectmin 2000。

(2) 步骤(以 60mm 圆皿为例):

  • a) 转染前一天,在 60mm 圆皿中接种 HEK-293T 细胞,37℃,5% CO2 培养过夜。注意接种时调整接种密度,使转染时细胞融合约 50-80%。如果养细胞时加了双抗,此时要去掉抗生素
  • b) 转染当天:(尽量下午或晚上转染)
    预混质粒,三个质粒的比例是可以优化的。
    预混 LIPO2000:LIPO2000 20μl 加 OPTI-MEM 至 500μl。
    两者混合,室温静置 5min,将混合液缓慢分散加入培养皿中,37℃,5% CO2 继续培养。
  • c) 转染次日:转染 8-12h 后更换完全培养基,可恢复双抗,37℃,5% CO2 培养 24h。
  • d) 转染第二日:收集培养基上清,即可得到慢病毒颗粒,1200rpm 离心 5min,去除混杂的 293T 细胞,存-80℃。
  • e) 转染第三日:再次收集培养基上清,也可得到慢病毒颗粒,1200rpm 离心 5min,去除混杂的 293T 细胞,存-80℃。
  • f) 病毒滴度测定及 MOI 测定:采用有限稀释法,建议参考吉凯、吉玛、汉恒公司慢病毒使用手册。

3. 检测过表达效果

  • QPCR 或 WB 检测
  • 详见:
    【实验技术笔记】RNA 抽提 + 反转录 PCR + PCR 引物设计 + RT-qPCR
    【实验技术笔记】Western Blotting 实验操作要点及数据分析

附表:常用酶切位点保护碱基



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