DNA定點突變實驗
實驗方法原理 |
定點突變是指通過聚合酶鏈式反應(PCR)等方法向目的DNA片段(可以是基因組,也可以是質粒)中引入所需變化(通常是表征有利方向的變化),包括堿基的添加、刪除、點突變等。 |
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實驗材料 | DNA |
試劑、試劑盒 | pyrobest DNA聚合酶 DpnI 去離子水 BSA 大腸桿菌DH5a菌株 |
儀器、耗材 | PCR儀 離心管 移液槍 槍頭 槍頭盒 水浴鍋 滅菌鍋 培養箱 |
實驗步驟 |
一、引物設計
二、反應
2. 反應體系:
(1)10x pyrobest Buffer: 5 ul
(2)dNTP Mixture(10 mM) :1 ul
(3)模板DNA(5~50 ng) :1ul
(4)primer 1 (125 ng) :1 ul
(5)primer 2 (125 ng) :1 ul
(6)pyrobest DNA polymerase(TaKaRa)(5 U/ul):0.25 ul
(7)加無菌蒸餾水至50ul.
三、產物沉淀純化 四、DpnI酶切
(2)BSA(100x):0.2 ul
(3)DNA :x ul
(4)DpnI:0.5 ul
(5)加無菌去離子水至 20 ul。
2. 30℃酶切 1~4 h。
五、轉化
六、測序驗證
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注意事項 |
1. 引物和質粒都準備好后,當然就是做PCR嘍,不過對于PCR的酶和buffer,不能用平時的,我們做PCR把整個質粒擴出來,延伸長度達到幾個K,所以要用那些GC buffer或擴增長片段的buffer,另外,要用保真性能較好的PFU酶來擴增,防止引進新的突變。
2. Quick change試劑盒分為幾種不同的類型,QuikChange?、Site-Directed Mutagenesis Kit標準點突變試劑盒 、QuikChange?、 XL Site-Directed Mutagenesis Kit長模板單點突變試劑盒(>8kb)從原理上是一樣的,只是PCR的酶和BUFFER不一樣,后面用了比較適合長片段擴增的酶和BUFFER罷了,沒什么特別的東西。
3. DpnI處理的時間最好長一點,最少一個小時吧,最好能有兩三個小時,因為如果模板處理得不干凈,哪怕只有那么一點點,模板直接在平板上長出來,就會導致實驗失敗。
4. 實驗板長出來的菌有兩種可能,一種是質粒DPNI沒處理干凈長出來的(模板),一種是PCR產物轉化出來的(突變體),不過這兩種菌長得一模一樣,即使提出質粒來也是一樣(酶切和PCR都無法區分),除了測序,是分不出來的。
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其他 |
一、經驗分享 1. 實驗的目的應該比較明確吧:就是要把自己的基因上面的一個堿基換成另外一個堿基。一般情況下我們會有幾種可能使我們需要這樣去做:
第一:我們吊出來的基因有點突變,相信這可能是大家經常會遇到的問題。基因好不容易吊出來,并裝進了自己的載體,卻發現有一兩個堿基跟自己的預期序列或所有的公共數據庫不匹配,然后暴昏。
大家實驗室里面還是用Taq酶為主吧,Pfu這樣的高保真酶大家應該用得不多吧,Taq酶的優點和缺點都很明顯:優點就是擴增效能強,缺點就是保真性差,其錯配機率是比較高的,相關數字忘了,大家可以去網上查那個數字,不過感覺如果是2000bp的基因,如果擴四五十個循環的話,很大機率會出現點突變,當然這也跟具體PCR體系里的Buffer有很大關系,詳細情況這里就不討論了。
第二:要研究基因的功能,在基因上自己選定位置更換堿基的保守序列,或者改造成不同的亞型,總之就是要人工改造堿基序列符合自己的實驗需要,相信這也是那些研究基因的人經常的一種思路吧。
對于第一種情況:我們首先要分析出現堿基不匹配的位置是不是重要的位置,如果不是很重要,大可不必管它,比如說是三聯密碼子的最后一位,堿基的改變并沒有引起相應氨基酸的改變,那么一般情況下也可以不去理它。另外,在NCBI上人類的基因的版本一直在變化,也就是說同一個基因有不同的版本,或者稱不同的亞型,其堿基序列有些許的差異,只要自己克隆出來的堿基序列與其中一個相匹配,一般也就可以不做定點突變了。如果有時間沒錢,那干脆重新PCR然后再克隆進自己的載體了,不過最好換個保真性好一點的酶如PFU,或者PCR循環數低一點,不過這些東西有時候也得靠運氣啦。實在不行的話再來做定點突變。
對于第二種情況:這種情況下一般也就只能做定點突變了。
接下來開始聊一聊定點突變的原理吧,那個Stratagene試劑盒!上面有一個說明書,說得好像很正規,不過上面好多都是什么ZL啊什么注意之類的話,看都不看,我們簡明扼要地只講實驗方面,通過設計引物,并利用PCR將模板擴增出來,然后去掉模板,剩下來的就是我們的PCR產物,在PCR產物上就已經把這個點變過來了,然后再轉化,篩選陽性克隆,再測序確定就行了。
2. 大家馬上就會想到幾個問題了:
第一:引物怎么設計呢?
第二:模板怎么去掉呢?
第三:怎么拿到質粒呢?
對于第一個問題:怎么設計引物?
我只能講一些原則,并舉一些例子。
引物設計的原則其它貼子上都有講,這里就不重復了:
不過這種突變引物要加上一個原則:
一般都是以要突變的堿基為中心,加上兩邊的一段序列,兩邊長度至少為11-12base pair。
若兩邊引物太短了,很可能會造成突變實驗失敗,大家應該都知道,引物至少要11-12個base pair才能與模板搭上,而這種突變PCR要求兩邊都能與引物搭上,所以兩邊最好各設至少12個base pair,并且合成多一條反向互補的引物。
這么說大家可能不是很清楚,那我就舉個例子吧:
X71661.1 TATCAGGAGGAATTTGAGCACTTTCAACAAGAATTGGATAAAAAAAAAGAGGAATTCCAG 960
現有序列 TATCAGGAGGAATTTGAGCACTTTCAACAAGAATTGGATAAAAAAAAAGAGGAATTCCAG 924
*********************************************** ************
|------>deletion
X71661.1 AAGGGCCACCCCGACCTCCAAGGGCAGCCTGCGGAGGAAATATTTGAGAGTGTAGGAGAT 1020
現有序列 AAGGGCCACCCCGACCTCCAAGGGCAGCCTGCGGAGGAAATATTTGAGAGTGTAGGAGAT 984
************************************************************
(上面為目的序列,下面為現有序列:我們發現有一個A堿基的缺失,其直接結果是在表達蛋白時后面的氨基酸全部錯配)
我們以它為中心設計引物:兩邊各至少12個堿基,左邊由于含有較多的A造成引物GC%含量過低,故拉長引物使GC%含量不至過低,也使引物退火溫度升高。
故合成引物CAACAAGAATTGGATAAAAAAAAAGAGGAATTCCAGAAG
并合成反向互補引物CTTCTGGAATTCCTCTTTTTTTTTATCCAATTCTTGTTG
其實也不一定要反向互補序列,只要反向引物也是兩邊都有大于12個堿基,同時符合引物設計的原則就行了。
引物合成公司有很多家,大家可以去尋找,不同廠家的引物在價錢質量上有一些差別,不過價錢一般都是一塊多一個堿基,合成時間約為一周。
這樣的結果是PCR時把整個質粒都給擴出來了,得到的PCR產物是一條鏈完整,另一鏈有缺刻的PCR產物
對于第二個問題:
怎么去掉模板呢?再簡單的方法就是用DpnI酶,DpnI能夠識別甲基化位點并將其酶切,我們用的模板一般都是雙鏈超螺旋質粒,從大腸桿菌里提出來的質粒一般都被甲基化保護起來(除非你用的是甲基化缺陷型的菌株),而PCR產物都是沒有甲基化的,所以DpnI酶能夠特異性地切割模板(質粒)而不會影響PCR產物,從而去掉模板留下PCR產物,所以提質粒時那些菌株一定不能是甲基化缺陷株,不會那么湊巧吧,哈哈。
關于第三個問題:
直接把通過DpnI處理的PCR產物拿去做轉化就行了,呵呵,然后再篩選出陽性克隆,并提出質粒,拿去測序(這個就不用我多說了吧),驗證突變結果,一般都沒問題的啦,我做了幾十個突變了,到目前為止還沒有做不出來的,呵呵,不要砸我啊。
下面講一下具體的實驗步驟以及一些實驗中要注意的事情:
1、 根據現有基因設計引物;
2、 合成引物并準備好模板;
3、 PCR,
4、 DpnI處理酶切產物;
5、 轉化酶切產物;
6、 篩選 陽性克隆;
7、 送測序并測全長。
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