載體 所謂載體是指攜帶靶DNA片段進入宿主細胞進行擴增和表達的工具。
細菌質粒 是一種細菌染色體外小型雙鏈環狀結構的DNA,分子大小為1-20kb,對細菌的某些代謝活動和抗藥性表型具有一定的作用。質粒載體是在天然質粒的基礎上人工改造拼接而成。最常用的質粒是pBR322。
噬菌體(phaeg) 噬菌體是感染細菌的病毒,按其生活周期分為溶菌型及溶原型兩型。用野生型λ噬菌體改造和構建的噬菌體載體是線性雙鏈DNA,基因組約為50kb,最常用的嘵菌體為λDNA及其衍生系列。
黏性質粒(cosmid) 是由質粒與噬菌體λDNA組成的一種4-6kb的環狀雜種DNA。
表達型載體 將上述細菌質粒載體或噬菌體載體接上啟動基因及多聚核糖體的基因序列組成了表達型載體。
基因庫的建造
含有某種生物體全部基歷的隨機片段的重組DNA克隆群體,其含有感光趣的基因片段的重組子,可以通過標記探針與基因庫中的重組子雜交等方法而篩選出來,所得到的克隆經過純化和擴增,可用于進 一步的研。其主步驟包括:(1)構建基因庫迅速的載體;(2)DNA片段的制備;(3)DNA片段與載體DNA的連接;(4)包裝和接種。
cDNA庫的建造
是指克隆的DNA片段,是由逆轉錄酶自mRNA制備的cDNA。cDNA庫包括某特定細胞的全部cDNA克隆的文庫,不含內含子。
特異基因的篩選
常用的方法有:(1)克隆篩選即探針篩選法;(2)抗體檢測法,檢測其分泌蛋白質來篩選目的基因;(3)放射免疫篩選法,查出分泌特異抗原的基因;(4)免疫沉淀法,進行特異基因的篩選。
核酸序列測定
DNA的堿基序列決定著基因的特性,DNA序列分析 (測序,sequencing)是分子生物學重要的基本技術。無論從基因庫中篩選的癌基因或經PCR法擴增的基因,最終均需進行核酸序列分析,可藉以了解基因的精細結構,獲得其限制性內切酶圖譜,分析基因的突變及對功能的影響,幫助人工俁成基因、設計引物,以及研究腫瘤的分子發病機制等。測序是在高分辨率變性聚丙烯酰胺凝膠電泳技術的基礎上建立起來的。目前最常用的方法有Maxam-Gilbert的化學降解少和Sanger的雙脫氧法等,近年來已有DNA序列自動測定儀問世。化學降解法是在DNA的片段的5`端標記核素,然后用專一性化學試劑將DNA特異地降解,在電泳和自顯影后,可得到從標記端延伸的片段供測讀序列和進行比較。一般能讀出200-250個核苷酸序列。雙脫氧法是采用核苷酸鏈終止劑,如:2`,3`-雙脫氧核苷三磷酸ddNTP(如ddTTP、ddTTP、ddGTP和ddCTP中的一種)摻入到DNA鏈中以終止鏈的延長,與摻入4種正常的dNTP的混合物分成四組進行反應,這樣可得到一組結尾長衙不一、不同專一性核苷酸鏈終止劑結尾的DNA片段,經凝膠電泳分離和放射自顯影,可讀出合成的DNA核苷酸序列,根據堿基互補原則,可推算出模板DNA分子的序列。
化學降解法只需一化學試劑,重復性好,容易掌握;而雙脫氧法需單鏈模板、特異的寡核苷酸引物及高質量的DNA聚合酶,便隨著M13噬菌體載體的發明和運用,合成的引物容易獲得,測序技術不斷改進,故此法已被廣泛應用。基脫氧法的自動激光熒光測序儀,使測工作更快速和簡便,而且保證高度重復性。至于RNA測序現大多采用將mRNA逆轉錄成cDNA后同測序,然后反推RNA序列
聚合酶鏈反應技術
聚合酶鏈反應技術簡稱PCR技術,是一種利用DNA變性和復性原理在體外進行特定的DNA片斷高效擴增的技術,可檢出微量靶序列(甚至少到1個拷貝)。在模板DNA、引物和四種脫氧核糖核苷酸存在的條件下依賴于DNA聚合酶的酶促合成反應。僅需用極少量模板,在一對引物介導下,在數小時 內可擴增至100萬-200萬份拷貝。PCR反應分三步:變性、退火及延伸。以上三步為一循環,每一循環的產物作為下一個的模板,這樣經過九小時的循環,每一循環的產物作為下一個循環的模板,這樣經過數上時的循環后,可得到大量復制的特異性DNA片段。反應條件一般為94℃變性30秒,55℃退火30秒,70-72℃延伸30-60秒,共進行30次循環左右,最后再延伸72℃5分鐘,4℃冷卻終止反應。
1.逆轉錄PCR(RT-PCR)用來擴增RNA的方法。
2.競爭逆轉錄PCR(competitive reverse transcription-polymerase chain rection C-RT-PCR)低豐度RNA定量的好方法。
3.多重PCR(multiples PCR)在同一PCR體系中加入多對引物可用于基天長度很長,發生多處缺失的檢測。擴增同一模板的幾個區域。
4.多種PCR可同時加入多套以生物素標記的引物起進手PCR反應。
5.反向PCR(iverse polymerase chain reaction)對一個已知的DNA片段兩側的未知序列進行擴增和研究。
6.不對稱PCR在擴增循環中引入不同引物濃度,以得到單鏈DNA并進行列測定,以了解目的基因的序列。
7.錨定PCR(anchored polymerase chain reaction)幫助克服序列未知或序列未全知帶來的障礙。在未知序列未端添加同聚物尾序,將互補的引物連接于一段帶限制性內切酶位點的錨上,在錨引物和基因另一側特異性引物的作用下,將未知序列擴增出來。
8.著色互補試驗或熒光PCR(color complementation assay or fluorescent PCR)原理是用不同熒光染粒,分別標記于不同寡核苷酸引物上,同時擴增多個DNA片段,反應完畢后,利用分子篩選去多余的引物。用紫外線照射擴增產物,就能顯示某一DNA區帶熒光染料顏色的組合,如果某一DNA區帶熒光染色料顏色的組合,如果某一DNA區帶缺失,則會缺乏相應的顏色。
9.雙溫PCR(two-temperature PCR)僅僅執行兩步溫度程序。合并退火與延伸溫度。一般常用溫度是94-95℃和46-47℃。可以提高反應的速度和特異性。
上述這些PCR技術的應用:(1)PCR技術擴增特定序列為基礎,采用多種方法進行檢測,如PCR-RFLP、PCR-SSCP從已克隆的雙鏈DNA中產生特異性序列作為分子探針;(2)通過選擇性擴增cDNA中產生特異性序列作為分子探針;(2)通過選擇性擴增cDNA中的特殊片段,產生針對尚未克隆的基因的探針;(3)從微量mRNA中產生cDNA文庫;(4)產生大量用于序列分析的DNA;(5)分析 基因突變;(6)做染色體步移。
10.原位PCR技術:PCR雖然能擴增包括福爾馬林固定、石蠟包埋組織的各種標本的DNA,但擴增的DNA或RNA產物不能在組織細胞中定位,因而不能直接與特定的組織細胞特征相聯系,這是該技術一個局限性。原位雜交雖具有良好的定位能力,但由于其敏感性問題,尤其是在石蠟切片中,尚不能檢測出低含量的DNA或RNA序列。而原位PCR(In situ PCR,簡稱IS PCR),它可使擴增的特定DNA片段在分離細胞和組織切片中定位,從而彌補了PCR和原位雜交的不足,具有良好的應用前景。目前,已有多種設計的原位PCR擴增儀系統問世,使操作簡便,軟件靈活,已成為拉增固定細胞和石蠟包埋組織中特定DNA和RNA序列的有用工具。
IS PCR的技術特點
(1)既具有PCR的特異性與高靈敏性,又具有原位雜交的定位準確性;(2)測到低于2個拷貝量的細胞內特定DNA序列,甚至可檢測出單一細胞中的僅含一個拷貝的原病毒DNA;(3)有助于細胞內特定核酸序列定位與其形態學變化的結合分析;(4)可用于正常或惡性細胞,感染或非感染細胞的鑒定與區別。
IS PCR的基本方法
IS-PCR是PCR和原位雜交兩種技術的綾事,實質是一種將靶DNA或RNA在原位擴增后再進行原位雜交的技術,操作程序基本兼有兩種技術的所有過程,首先在適當處理的細胞和組織切片上滴加PCR反應液,然后把載玻片放入熱循環儀中進行擴增,最后通過標記的探針進行原位雜交檢測擴增產物。