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  • 發布時間:2019-09-10 08:46 原文鏈接: DNA定點突變實驗

    • 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。


    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

    每條引物都要攜帶有所需的突變位點,引物一般長25~45 bp,設計的突變位點需位于引物中部。

     

    二、反應

    1.  使用高保真的pyrobest DNA聚合酶,循環次數少,一般為12個循環。

     

    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

    1.  加1/10 體積的醋酸鈉,1倍體積的異丙醇,混勻置冰上(或-20℃冰箱)5min,離心棄上清。


    2.  70~75%乙醇洗鹽兩次,烘干后溶于無菌水中(此步可省略,直接用 DpnI酶切)。
     

    四、DpnI酶切

    1.  酶切體系

    (1)Buffer :2 ul

     

    (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。

    3.  65℃水浴15min 終止反應。

     

    五、轉化

    將酶切產物轉化大腸桿菌DH5a菌株,利用抗生素篩選突變子。

     

    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。

    5.  做PCR時也最好做一個負對照(不加引物),實驗管由于PCR時有引物,所以在DNPI處理前里面既含有模板又含有PCR產物,而對照管由于PCR時沒放引物,所以在DPNI處理前里面只有模板。如果兩者都拿去DNPI處理,就能夠證明模板已經被去除干凈。若實驗順利的話應該是:正對照長菌負對照不長菌。如果出現正負對照都長菌,那么就是DpnI沒處理好,如果正負對照都不長菌,那么有兩種可能,一種是PCR陰性,也就是說PCR出問題了,另外一個可能就是轉化出問題了。要搞清楚是哪個問題,跑膠說明不了問題,那就做個轉化的對照,拿試劑盒的對照實驗去試感受態,馬上就能知道轉化有沒問題。

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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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