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分子克隆载体
来源:医学全在线 更新:2007/12/3 字体:

 

  (三)猴病毒40(SV40)

  猴病毒40(SV40)的基因组常用来作为克隆载体,把外源DNA转入哺乳类细胞。猴病毒40是球形动物病毒,直径40nm,呈20面体,有一个共价闭环的双链DNA基因组,全长5244bp。它在猴肾中增殖。被SV40感染的细胞都会出现SV40的T抗原。早已证明完整的小鼠染色体β珠蛋白基因(包括所有的间插顺序和两侧顺序)整合在SV40中后,在被感染的猴肾细胞中都能正确地转录和翻译。表明猴肾细胞的拼接系统能有效地处理小鼠β珠蛋白的初级转录本。

  可是,SV40作为克隆载体有其局限性:①SV40基因组的晚期功能区的裂解性,不利于外源DNA的重组和表达;②早期功能区与病毒的致癌性有关,使用时有顾虑;③重组DNA片段的大小受体限制。

  (四)逆转录病毒

  逆转录病毒是RNA病毒,它有三个基因:gag-编码病毒的核心蛋白;pol-编码逆转录酶;env-编码病毒的被膜糖蛋白。有的逆转录病毒还带有癌基因(vonc),即有的逆转录病毒有致癌作用。近年来,已设计构建成一些缺陷型病毒(defective virus)使逆转录病毒成为有用的基因载体,成功地把抗药性基因转入了人体造血前体细胞,并在细胞中表达。Hock等选用了缺失编码病毒外壳蛋白基因的逆转录病毒,因此不能合成自身的外壳,但它有识别外壳蛋白进行包装的信号(一段尚未鉴定的DNA顺序)。用这种缺陷的逆转录病毒去感染某种细胞株,这种细胞株包含有辅助病毒(helper virus)。辅助病毒能合成蛋白外壳,但缺失了识别蛋白外壳进行包装的信号,因此它不能包装成病毒颗粒。当用逆转录病毒感染细胞株后,逆转录病毒的RNA进入辅助病毒的外壳蛋白,成为病毒颗粒。这时把受感染的细胞同骨髓细胞一起培养,包装在辅助病毒外壳蛋白中的逆转录病毒RNA,进入骨髓细胞,病毒DNA插入宿主细胞基因组,基因的活性得到表达。这时,由于骨髓细胞里面没有辅助病毒,所以整合进宿主基因组的逆转录病毒,不再有外壳蛋白可供包装,因此也就无法增殖,而只能被“陷”在宿主基因组中,通过细胞分裂而传给下一代子细胞。

  三、柯斯质粒

  1978年Collins和Hohn构建一种新型的大肠杆菌克隆载体,命名为cosmid(柯斯质粒)。它是用正常的质粒同噬菌体λ的cos位点构成。例如,柯斯质粒pHC79系由质粒pBR322和噬菌体λ的cos位点的一段DNA构成(图23-5),全长43.kb。在包装时,cos位点打开而产生噬菌体λ的粘性末端。由于pHC79有pBR322DNA,所以也就有氨苄青霉素抗性和四环素抗性两个标记。图23-5说明了克隆基因时有用的限制酶切点。所以可以说柯斯质粒是一类特殊的重组质粒。

图23-5 柯斯质粒pHC79

  设计构建的柯斯质粒一般长4~6kb。其上的cos位点的一个重要作用是识别噬菌体的外壳蛋白。凡具有cos位点的任何DNA分子只要在长度相当于噬菌体基因组,就可以同外壳蛋白结合而被包装成类似噬菌体λ的颗粒。因此,插入柯斯质粒的外源DNA可大于40kb。重组的柯斯质粒可象噬菌体λ一样感染大肠杆菌,并在细菌细胞中复制。如把宿主菌在含氯霉素的培养基中生长,柯斯质粒可以扩增到宿主细胞DNA总量的50%左右。

  采用柯斯质粒作载体的困难是:①载体自身只相当于可以插入片段的1/10左右,因此往往会出现载体同载体自身连接,结果在一个重组分子内可有几个柯斯质粒载体连在一起。但用碱性磷酸酶处理,可阻止载体分子自身连接;②大小不等的外源片段相互连接后插入同一个载体分子,结果使在基因组内本来不是相邻的片段错乱地连接成一个片段,会影响实验结果的分析,后来专门选出30~45kb的外源DNA插入载体DNA,此时,每个载体只可能插入一个外源片段,因为如果二处片段,则将超过包装成噬菌体颗粒的限度;③细菌的菌落体积远大于噬菌斑,因此如用柯斯质粒制备基因文库,则筛选所需的含某一DNA片段的菌落很费时间。现虽建立了高密度菌落筛选法,但由于柯斯质粒制成的基因文库常常不太稳定,插入的大片段外源DNA有可能通过同宿主基因组交换而致丢失等,所以最常使用的还是噬菌体载体。

  现将上面提到的四种载体作一比较(表23-3)

表23-3 四种载体的比较

  质粒 λ噬菌体 柯斯质粒 单链噬菌体
克隆DNA大片段 ±* + + -
构建基因组文库 - + + -
构建cDNA文库 + - - -
常规的亚克隆化 + - - -
构建新型的DNA结构 + - - -
序列分析 + - - +
单链探针 +** - - +
外源基因在大肠杆菌中的表达 + - - -

  * 外源DNA如超过10kb,则重组质粒的转化率和DNA得率都非常低

  ** 已有个别质料可用于此目的  

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