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基于退火缓冲液的SLiCE无缝克隆方法的改良

大C-会员头像-www.bzwz.com标准物质网 大C 0 654 2021-04-09
【摘要】旨在建立一种在采用低感受态细胞转化的条件下完成Seamlessligationcloningextract(SLiCE)无缝克隆的方法。通过在SLiCE反应中引入变性和复性步骤来提高无缝克隆的效率。结果显示,当DNA片段经过SLiCE处理后再进行变性和复性处理,其产生的克隆子比对照多7倍左右,经过菌落PCR验证SLiCE无缝克隆的重组效率高达100%,在此条件下,采用1.7×106CFU/μg转化效率的感受态细胞转化SLiCE反应产物,不仅能够得到重组成功的克隆子,且经验证重组效率仍高达100%。采用引入变性和复性步骤的SLiCE方法,使用常用的CaCl2方法制备的普通感受态细胞,就能得到阳性克隆子,实现无缝克隆,表明本方法能提升SLiCE技术的克隆效率和实用性。
  • 构建重组质粒是现代分子生物学中十分重要的技术。传统的质粒构建多采用限制性核酸内切酶和DNA连接酶的方式,但这种方法常依赖酶切位点,酶切耗时较长还可能会引入一段不需要的序列,另外限制性核酸内切酶的价格也较为昂贵。近几年以来,无缝克隆的方法发展迅猛,相比较传统方法,无缝克隆的方法不受酶切位点限制而且操作简便快速。

    目前市场上无缝克隆试剂盒种类繁多,如NEB公司的NEBuilder试剂盒、Thermo公司的GeneArt试剂盒、CloneTech公司的In-Fusion试剂盒等。其采用的无缝克隆技术和原理各有不同,共同的特点是成本相对较高,每次反应大约需要18-36美元。Zhang等所建立的SLiCE(Seamlessligationcloningextract)方法是一种利用大肠杆菌细胞内同源重组相关酶进行DNA克隆的新方法,其机理在于不依赖于RecA-的片段重组。Motohashi从成本角度进一步优化了SLiCE技术,选用RecA-实验菌株E.coliJM109提取细胞裂解液,并优化了裂解液配方降低了裂解成本,使基于SLiCE技术的反应折合人民币仅仅0.4元一次。相比较于市面上的无缝克隆技术,SLiCE技术为目前最便宜的无缝克隆技术。

    虽然SLiCE反应能实现较为经济的无缝克隆,但是SLiCE反应产物的转化依赖于高转化效率的感受态细胞,例如Zhang等采用1×1010CFU/μg电转化效率的感受态细胞和1×109CFU/μg的化学转化效率的感受态细胞,Motohashi则采用的是1×108CFU/μg化学转化效率的感受态细胞。商业化的高感受态细胞价格不菲,但自制高感受态细胞工序较为繁琐,且转化效率往往不稳定,因此很多无缝克隆方法建立时都考虑到了感受态细胞效率这个因素。

    对于无缝克隆的高感受态细胞依赖问题,Zhang等将λ噬菌体Red/ET重组系统导入到DH108菌株用于SLiCE反应,通过提高克隆子形成率从而提高克隆效率,由于菌株不易获得使得该方法推广到各个实验室有一定困难;王广珺等在使用T4聚合酶进行无缝克隆的基础上,通过添加退火缓冲液进行退火处理,将重组效率提高了10倍之多。据最新报道体内细胞进行核酸片段重组是基于核酸外切酶,对于采用细胞裂解液进行无缝克隆的SLiCE而言,我们推测采用退火处理的方式也有可能提高SLiCE的重组效率。此外,电转化法很容易获得很高的转化效率,但此前无缝克隆采用电转化鲜有成功的例子,我们推测很可能与无缝克隆反应带来杂质有关,如SLiCE反应就有反应缓冲液,因此本文对SLiCE反应产物进行了纯化后再实施电转化,以期待获得更高的克隆效率。

    1材料与方法

    1.1材料

    1.1.1菌株和质粒本研究采用的菌株大肠杆菌(Escherichiacoli)JM109、DH5α、MG1655以及质粒pUC19等均为实验室保存。

    1.1.2培养基LB培养基:1%胰蛋白胨,0.5%酵母提取物,0.5%NaCl;2×YT培养基:1.6%胰蛋白胨,1%酵母提取物,0.5%NaCl;SOC培养基:2%胰蛋白胨,0.5%酵母提取物,10mmol/LNaCl,2.5mmol/LKCl,10mmol/LMgCl2,10mmol/LMgSO4,20mmol/L葡萄糖。

    1.1.3酶和试剂高保真酶:PrimeSTARMaxDNAPoLymerase,大连TaKaRa产品;Taq聚合酶:2×TaqMasterMix(DyePlus),南京Vazyme产品;限制性核酸内切酶:EcoRI和BamHI,大连TaKaRa产品;裂解缓冲液:3%(W/V)TritonX-100,50mmol/LTris-HCl(pH8.0);SLiCEbuffer(10×):500mmol/LTris-HCl,pH7.5,100mmol/LMgCl2,10mmol/LATP,10mmol/L二硫苏糖醇,用0.22μm滤膜过滤,以40μL体积分装到PCR管中,放置-20℃保存;10×退火缓冲液:0.1mol/LTris-HCl,pH8.0,1mol/LNaCl,10mmol/LEDTA;硅藻土悬浊液:称取1g硅藻土(Celite545,Fluka),用5mL蒸馏水悬浮并轻轻倒入已装有45mL蒸馏水的Falcone管中,4min后回收悬浊液,再经1300×g离心1min,弃上清液。离心所得的颗粒用1mL蒸馏水悬浮,经高压灭菌后4℃保存备用。

    1.1.4仪器与设备MyCyclerPCR仪,美国BioRad公司产品;DYY-6C型电泳仪,北京是六一仪器厂产品;凝胶成像仪、金属浴恒温仪,美国MajorScience公司产品;Centrifuge5417R、Centrifuge5804R离心机,美国Eppendorf公司产品。

    1.2方法

    1.2.1插入DNA片段和线性化载体DNA的制备有两种方式都可将质粒变成线性化载体,其具体做法如下:

    1.2.1.1双酶切法制备线性化载体以来源于E.coliMG1655的可溶性吡啶核苷酸转氢酶(SolublePyridineNucleotideTranshydrogenase,udhA)的基因片段udhA(1401bp)作为插入基因,pUC19质粒作为线性化载体的模板。插入DNA片段采用表1的udhA-F和udhA-R引物进行扩增,采用限制性内切酶EcoRI和BamHI对pUC19质粒进行切割以获得双酶切线性化载体。随后DNA片段都经过乙醇沉淀和胶回收试剂盒(OMEGA)纯化。

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