一、載體與質(zhì)粒的區(qū)別
1.載體(Vector)的概念
把一個目的基因通過基因工程手段送到生物細(xì)胞(受體細(xì)胞),需要運(yùn)載工具(交通工具)攜帶外源基因進(jìn)入受體細(xì)胞,這種運(yùn)載工具就叫做載體(vector)。
基因工程上所用的載體是一類能自我復(fù)制的DNA分子,其中的一段DNA被切除而不影響其復(fù)制,可用以置換或插入外源(目的) DNA而將目的DNA帶入宿主細(xì)胞。常用的載體有質(zhì)粒、噬菌體、病毒等。
載體的功能及特征:
運(yùn)送外源基因高效轉(zhuǎn)入受體細(xì)胞
為外源基因提供復(fù)制能力或整合能力
為外源基因的擴(kuò)增或表達(dá)提供必要的條件
載體應(yīng)具備的條件:
具有針對受體細(xì)胞的親緣性或親和性(可轉(zhuǎn)移性)
具有與特定受體細(xì)胞相適應(yīng)的復(fù)制位點(diǎn)或整合位點(diǎn)
具有較高的外源DNA的載裝能力
具有多具有合適的篩選標(biāo)記
種單一的核酸內(nèi)切酶識別切割位點(diǎn)
2.質(zhì)粒(Plasmid)的概念
質(zhì)粒是生物細(xì)胞內(nèi)固有的、能獨(dú)-立于寄主染色體而自主復(fù)制、并被穩(wěn)定遺傳的一類核酸分子。質(zhì)粒常見于原核細(xì)菌和真菌中,絕大多數(shù)的質(zhì)粒是DNA型的,少部分為RNA型。天然DNA質(zhì)粒大都具有共價、封閉、環(huán)狀的分子結(jié)構(gòu),其分子量范圍:1-300 kb。細(xì)菌質(zhì)粒是基因工程中常用的載體。
質(zhì)粒的基本特征:
質(zhì)粒的自主復(fù)制性:質(zhì)粒能利用寄主細(xì)胞的DNA復(fù)制系統(tǒng)進(jìn)行自主復(fù)制,其DNA上的復(fù)制子結(jié)構(gòu)決定了質(zhì)粒與寄主的對應(yīng)關(guān)系,并根據(jù)在每個細(xì)胞中的分子數(shù)(拷貝數(shù))多寡,質(zhì)?煞譃閮纱髲(fù)制類型:
嚴(yán)緊型復(fù)制控制的質(zhì)粒 1 - 3 拷貝
松弛型復(fù)制控制的質(zhì)粒 10 - 60 拷貝
質(zhì)粒的不相容性:任何兩種含有相似復(fù)制子結(jié)構(gòu)的不同質(zhì)粒,不能同時存在于一個細(xì)胞中,這種現(xiàn)象稱為質(zhì)粒的不相容性,不相容性的質(zhì)粒組成不相容性群。以大腸桿菌的質(zhì)粒為例:
ColE1、pMB1 擁有相似的復(fù)制子結(jié)構(gòu),彼此不相容。
pSC101、F、RP4 擁有相似的復(fù)制子結(jié)構(gòu),彼此不相容。
p15A及其衍生質(zhì)粒擁有相似的復(fù)制子結(jié)構(gòu),彼此不相容。
質(zhì)粒的可轉(zhuǎn)移性:革蘭氏陰性菌的質(zhì)?煞殖蓛纱箢悾
接合型質(zhì)粒——能在天然條件下自發(fā)地從一個細(xì)胞轉(zhuǎn)移到另一個細(xì)胞(接合作用),如F、Col、R質(zhì)粒等。
非接合型質(zhì)粒——不能在天然條件下獨(dú)-立地發(fā)生接合作用如Col、R的其它成員。值得注意的是,某些非接合型質(zhì)粒(ColE1)在接合型質(zhì)粒的存在和協(xié)助下,也能發(fā)生DNA轉(zhuǎn)移,這個過程由 bom 和mob 基因決定攜帶特殊的遺傳標(biāo)記:野生型的質(zhì)粒DNA上往往攜帶一個或多個遺傳標(biāo)記基因,這使得寄主生物產(chǎn)生正常生長非必需的附加性狀,包括:
物質(zhì)抗性:抗生素、重金屬離子、毒性陰離子、有機(jī)物等。
物質(zhì)合成:抗生素、細(xì)菌毒素、有機(jī)堿等。
這些標(biāo)記基因?qū)NA重組分子的篩選具有重要意義。
二、質(zhì)粒載體的分類
天然存在的野生型質(zhì)粒由于分子量大、拷貝數(shù)低、單一酶切位點(diǎn)少、遺傳標(biāo)記不理想等缺陷,不能滿足克隆載體的要求,因此往往需要以多種野生型質(zhì)粒為基礎(chǔ)進(jìn)行人工構(gòu)建。
質(zhì)粒載體按功能分:
克隆載體—都有一個松弛的復(fù)制子,能帶動外源基因,在宿主細(xì)胞中復(fù)制擴(kuò)增。它是用來克隆和擴(kuò)增DNA片段(基因)的載體。
表達(dá)載體—具有克隆載體的基本元件(ori,Ampr,Mcs等)還具有轉(zhuǎn)錄/翻譯所必需的DNA順序的載體。
質(zhì)粒載體按進(jìn)入受體細(xì)胞類型分:
原核載體
真核載體
穿梭載體(sbuttle vector)指在兩種宿主生物體內(nèi)復(fù)制的載體分子,因而可以運(yùn)載目的基因(穿梭往返兩種生物之間)。穿梭質(zhì)粒含原核和真核生物2個復(fù)制子,以確保兩類細(xì)胞中都能擴(kuò)增。
質(zhì)粒載體按功能分:
高拷貝質(zhì)粒:突變拷貝數(shù)控制基因 拷貝數(shù)1000-3000擴(kuò)增基因
低拷貝質(zhì)粒:來自pSC101 拷貝數(shù)小于10 表達(dá)某些毒性基因
溫敏質(zhì)粒:在不同溫度下表現(xiàn)出拷貝數(shù)、整合等不同性質(zhì)
測序質(zhì)粒:含有測序通用引物互補(bǔ)序列和多酶接頭polylinker
整合質(zhì)粒:裝有整合促進(jìn)基因及位點(diǎn) 便于外源基因的整合
探針質(zhì)粒:裝有報告基因 便于啟動子等元件的克隆篩選