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上海雅吉生物科技有限公司
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PCR擴(kuò)增產(chǎn)物的克隆TA克隆法
2019-9-16 閱讀(4721)
實(shí)驗(yàn)方法原理 TA克隆 系統(tǒng)由Invitrogen公司(San Diego,CA)發(fā)展而來的商業(yè)性試劑盒,它用于PCR 產(chǎn)物的克隆 和測序。其原理是利用Taq酶能夠在PCR 產(chǎn)物的3'末端加上一個非模板依賴的A,而T載體是一種帶有3'T突出端的載體,在連接酶作用下,可以快速地、一步到位地把PCR 產(chǎn)物直接插入到質(zhì)粒載體的多克隆 位點(diǎn)(MCS)中。
外源DNA與載體分子的連接就是DNA重組,這樣重新組合的DNA叫做重組體或重組子。重組的DNA分子是在DNA連接酶的作用下,有Mg2+、ATP存在的連接緩沖系統(tǒng)中,將分別經(jīng)酶切的載體分子與外源DNA分子進(jìn)行連接。DNA連接酶有兩種:T4噬菌體DNA連接酶和大腸桿菌DNA連接酶。兩種DNA連接酶都有將兩個帶有相同粘性末端的DNA分子連在一起的功能,而且T4噬菌體DNA連接酶還有一種大腸桿菌DNA連接酶沒有的特性,即能使兩個平末端的雙鏈DNA分子連接起來。但這種連接的效率比粘性末端的連接率低,一般可通過提高T4噬菌體DNA連接酶濃度或增加DNA濃度來提高平末端的連接效率。
T4噬菌體DNA 連接酶催化DNA 連接反應(yīng)分為3 步:首先,T4 DNA 連接酶與輔因子ATP形成酶-ATP復(fù)合物;然后,酶-ATP復(fù)合物再結(jié)合到具有5'磷酸基和3'羥基切口的DNA上,使DNA腺苷化;后產(chǎn)生一個新的磷酸二酯鍵,把切口封起來。連接反應(yīng)通常將兩個不同大小的片斷相連。因?yàn)镈NA斷有兩個端點(diǎn),所以切割時出現(xiàn)兩種可能,一種是單酶切,另一種是雙酶切,這兩種酶切方法在基因工程操作中都經(jīng)常用到。對于單酶切來說,載體與供體的末端都相同,連接可以在任何末端之間進(jìn)行,這樣就導(dǎo)致了大量的自連接產(chǎn)物。為了減少自環(huán)的高本底,可對載體進(jìn)行5'除磷酸處理,原理是連接酶只能連接DNA斷的3'OH末端與5'端,所以除磷后載體不會自環(huán)。一旦有外源片斷插入時,由外源片斷提供5'端就能與載體進(jìn)行連接。通過這種方法可大大減少由載體的自環(huán)造成的高本底。對于雙酶切來說,無論載體與供體同一片段上都有不同的末端,這樣就避免了載體與供體的自環(huán),能使有效連接產(chǎn)物大大增加。雙酶切的另一個特點(diǎn)是能將供體分子定向連接到載體上。
連接反應(yīng)的溫度在37℃時有利于連接酶的活性。但是在這個溫度下粘末端的氫鍵結(jié)合是不穩(wěn)定的。因此采取折中的溫度,即12-16℃,連接12-16h(過夜),這樣既可大限度地發(fā)揮連接酶的活性,又兼顧到短暫配對結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。Taq DNA酶擴(kuò)增的PCR產(chǎn)物,其DNA雙鏈前后末端都有一個游離的A堿基,可以與pGEM-T Easy Vector 末端游離的T堿基互補(bǔ)形成環(huán)狀重組T質(zhì)粒。
實(shí)驗(yàn)材料 外源DNA斷
試劑、試劑盒 pMD 18-T VectorLigation bufferT4 ligateaserATP
儀器、耗材 超凈工作臺離心機(jī)恒溫?fù)u床恒溫培養(yǎng)箱培養(yǎng)皿試管離心管電泳儀電泳槽凝膠樣品梳移液器
實(shí)驗(yàn)步驟
一、大腸桿菌感受態(tài)細(xì)胞的制備
1. 取大腸桿菌JM109保存液50 ul,接種于4 ml LB(或SOB)液體培養(yǎng)基中,37℃,300 rpm振蕩培養(yǎng)過夜,第二天取50 ul 轉(zhuǎn)接到新的4 ml LB(或SOB)液體培養(yǎng)基中擴(kuò)大培養(yǎng)3 h至OD600=0.35~0.4,在無菌操作臺上取1 ml菌液于1.5 ml離心管中,冰浴10 min。
2. 4℃,5 000 rpm離心2 min,去上清液。
3. 加入750 ul預(yù)冷的0.1 M CaCl2重懸菌體,冰浴30 min。
4. 4℃,5 000 rpm離心2 min,棄上清液。
5. 加入100 ul 冰冷的0.1 M CaCl2輕輕重懸菌體,冰浴2 h后,4℃保存?zhèn)溆谩?br />
二、重組DNA的轉(zhuǎn)化
1. 將含Amp、X-Gal、IPTG的LB平板37℃預(yù)熱。
2. 于100 ul感受態(tài)細(xì)胞中加入10 ul連接產(chǎn)物,冰浴30 min。
3. 將離心管轉(zhuǎn)入42℃水浴,熱沖擊90秒,然后不要搖動離心管,迅速將其放在冰上2 min。
4. 在離心管中加入SOC培養(yǎng)基300 ul,槍頭混勻,37℃、150 rpm溫和搖振60 min。
5. 將200 ul 轉(zhuǎn)化菌液均勻地涂布于含50 mg/ml Amp、20 mg/ml X-gal、200 mg/ml IPTG 的LB平板上,37℃倒置培養(yǎng)過夜,挑選白色菌落進(jìn)行鑒定。
三、重組質(zhì)粒的鑒定
方案一: 菌落PCR
(1) 制備PCR混合液。
(2) 用經(jīng)滅菌的10 ul 槍頭(不用牙簽)挑去白色菌落,迅速地使挑取物溶在上述混合液中。
(3) 蓋上離心管得蓋子,在沸水上溫育10 min。
(4) 將步驟 ⑶ 的樣品冷卻至室溫,離心數(shù)秒,然后于管中加入TaKaRa rTaq酶0.25 ul。
(5) 按以下條件進(jìn)行PCR反應(yīng):94℃預(yù)變性3 min;然后進(jìn)行30個循環(huán)反應(yīng),其溫度循環(huán)條件為:94℃變性1 min,57℃退火1 min,72 ℃延伸1 min;循環(huán)結(jié)束后72℃再延伸5 min。
(6) 取5 ul PCR產(chǎn)物在1%瓊脂糖凝膠上進(jìn)行電泳檢測。
方案二: 質(zhì)粒PCR
1. 堿裂解法少量制備質(zhì)粒DNA
(1)用離心管收集4 ml在LB培養(yǎng)基(含Amp)中培養(yǎng)過夜的菌液,14 000 rpm離心30秒,棄盡上清。
(2)用250 ul 已加入RNase A1的Buffer S1充分懸浮細(xì)菌沉淀。
(3)加入250 ul Buffer S2,溫和但充分地上下翻轉(zhuǎn)混合4-6次,此步驟不宜超過5 min。*Buffer S2使用后應(yīng)立即蓋緊瓶蓋,以免空氣中的CO2中和Buffer S2中的NaOH,降低溶菌效率。
(4)加入400 ul Buffer S3,溫和地上下翻轉(zhuǎn)8-10次,室溫靜置2 min,14 000 rpm離心10 min。
*若離心后凝結(jié)塊未沉淀到離心管底部,應(yīng)再上下翻轉(zhuǎn)數(shù)次,12000g離心3min。
(5)將DNA-prep Tube置于2-ml Microfuge Tube中,將步⑷中的混合液移入DNA-prep Tube中,5 500 rpm離心1 min。
(6) 棄濾液,將DNA-prep Tube置回到原2 ml Microfuge Tube中,加入500 ul Buffer W1,5500 rpm離心1 min。
(7)棄濾液,將DNA-prep Tube置回到原2 ml Microfuge Tube中,加入700 ul 已加無水乙醇的Buffer W2,5 500 rpm離心1 min,以同樣的方法再用700 ul已加無水乙醇的BufferW2洗滌一次。
(8) 棄濾液,將DNA-prep Tube置回到原2 ml Microfuge Tube中,14 000 rpm離心1 min。
(9)連濾液一并棄掉收集管,將DNA-prep Tube 置于一新的1.5 ml 離心管中,在silica 膜中央加入25-30 ul Eluent或去離子水。
(10)室溫靜置2 min,14 000 rpm離心1 min洗脫DNA。
(11) 取5 uL樣品,1%瓊脂糖凝膠電泳初步篩選重組轉(zhuǎn)化子。
2. 抽提純化質(zhì)粒DNA酚、抽提可以去除堿裂解法制備的質(zhì)粒DNA中殘留的蛋白質(zhì)。
(1) 加TE稀釋質(zhì)粒DNA溶液至300 uL。
(2)加等體積的酚::異戊醇(25:24:1),震蕩混勻,靜置3 min。
(3)14 000 rpm 離心5 min,吸上清液,加等體積的酚::異戊醇(25:24:1),混勻,靜置3 min。
(4) 14 000 rpm離心5 min,吸上清液,加等體積的:異戊醇(24:1),混勻,靜置3 min。
(5) 14 000rpm離心5 min,吸上清液,加2.5倍體積預(yù)冷的無水乙醇,混勻后-20℃放置15 min,沉淀質(zhì)粒DNA。
(6) 14 000rpm離心13 min,棄上清液,沉淀加入200 uL 70%乙醇洗滌一次,室溫干燥,用20 uL去離子雙蒸水溶解質(zhì)粒DNA沉淀,-20℃保存待用。
(7) 取5 ul樣品,1%瓊脂糖凝膠電泳檢測純化結(jié)果。
3. 質(zhì)粒PCR
(1) PCR反應(yīng)體系如下:
(2)PCR 擴(kuò)增反應(yīng)條件:94℃預(yù)變性3 min;然后進(jìn)行30 個循環(huán)反應(yīng),其溫度循環(huán)條件為:
94℃變性1 min,57℃退火1 min,72 ℃延伸1 min;循環(huán)結(jié)束后72℃再延伸5 min。
(3) 取5 ul PCR產(chǎn)物于1%瓊脂糖凝膠進(jìn)行電泳檢測,方法與試驗(yàn)二相同。
收起
注意事項(xiàng)
1. 要獲得目的基因的TA克隆 ,PCR 產(chǎn)物的特異性要好。
2. PCR 產(chǎn)物在TA克隆 前要通過純化。
3. 在PCR 產(chǎn)物回收、純化過程中防止外來DNA污染。
4. 制備感受態(tài)細(xì)胞的全部操作均須于冰浴操作,同時注意近火無菌操作,防止感受態(tài)細(xì)胞受雜菌污染。
5. 42℃熱處理時很關(guān)鍵,轉(zhuǎn)移速度要快,且溫度要準(zhǔn)確。
6. 菌液涂皿操作時,應(yīng)避免反復(fù)來回涂布,因?yàn)楦惺軕B(tài)細(xì)菌的細(xì)胞壁有了變化,過多的機(jī)械擠壓涂布會使細(xì)胞破裂,影響轉(zhuǎn)化率。
8. Ligation Solution I 請于冰中融解。
9. 在進(jìn)行克隆時,Vector DNA和Insert DNA的摩爾比一般為:1: 2 ~ 10。在本制品中, pMD18-T Vector1 ml (50 ng) 的摩爾數(shù)約為0.03 pmol,Control Insert DNA 1ml (50 ng) 的摩爾數(shù)約為0.15 pmol。
10. 克隆時使用的Insert DNA段 (PCR 產(chǎn)物) 盡量進(jìn)行切膠回收純化,PCR產(chǎn)物中的短片段DNA(甚至是電泳也無法確認(rèn)的非特異性小片段)、殘存引物等雜質(zhì)都會影響TA克隆的效率。
11. 按照本實(shí)驗(yàn)操作進(jìn)行連接后,直接進(jìn)行轉(zhuǎn)化時的連接液不要超過20 ml。當(dāng)進(jìn)行轉(zhuǎn)化的DNA用量較大或準(zhǔn)備進(jìn)行電轉(zhuǎn)化時,需對連接液進(jìn)行乙醇沉淀,純化DNA后再進(jìn)行轉(zhuǎn)化。
12. 連接反應(yīng)請在16℃下進(jìn)行,溫度升高 (>26℃) 較難形成環(huán)狀DNA。
13. 連接效率偏低時,可適當(dāng)延長連接時間至數(shù)小時。
14. 感受態(tài)細(xì)胞可使用適合于pUC系列載體的感受態(tài)細(xì)胞,如:JM109,DH等。
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其他
一、常見問題
1. 怎樣提高pMD18-T Vector的克隆效率?
。
(2)除去殘存的引物等雜質(zhì)。
(3)DNA段的立體結(jié)構(gòu)、DNA段的長短都會影響克隆效率。一般情況下,大片段DNA的克隆效率(連接效率與轉(zhuǎn)化效率)小于短片段DNA,在使用大片段DNA的連接液進(jìn)行轉(zhuǎn)化時,建議采用電轉(zhuǎn)化方法。
2. PCR產(chǎn)物難以插入載體,為什么?
(1)確認(rèn)PCR反應(yīng)使用的DNA聚合酶在PCR產(chǎn)物的3'端是否附加了"A"。有些DNA聚合酶擴(kuò)增的PCR產(chǎn)物是平端,如使用本公司的Pyrobest DNA聚合酶 (TaKaRa Code: DR005)等擴(kuò)增得到的PCR產(chǎn)物不能直接用于TA克??;PCR產(chǎn)物保存時間不要過長,長時間保存的PCR產(chǎn)物會脫去末端的"A"堿基。
(2)PCR產(chǎn)物中短片段雜質(zhì)DNA太多,這時應(yīng)切膠回收純化DNA段,回收時PCR產(chǎn)物不要在紫外線下暴露時間過長。
(3)確認(rèn)感受態(tài)細(xì)胞的轉(zhuǎn)化效率,使用的感受態(tài)細(xì)胞的轉(zhuǎn)化效率大于108 cfu/mg pUC118 DNA。
(4)確認(rèn)Ligation Solution I 的連接效率是否降低,多次反復(fù)凍融會降低的Ligation Solution I 連接效率。
(5)確認(rèn)抗生素的濃度是否過大。
(6)使用新配制的平板培養(yǎng)基。
3. 轉(zhuǎn)化后的菌落全為藍(lán)色 (或淡藍(lán)色),為什么?
插入的PCR片段較短(小于500 bp),且插入片段沒有影響lacZ基因的讀框時,平板培養(yǎng)基上出現(xiàn)的菌落有可能呈現(xiàn)藍(lán)色。
4. 插入的PCR產(chǎn)物進(jìn)行測序時,可使用何種引物?
本制品的載體來源于pUC18載體。因此,用于pUC18載體測序的引物都可以使用。