大肠杆菌的噬菌体ppt课件.ppt

第一节克隆载体 1 质粒载体 plasimidvectors 2 噬菌体载体 phagevectors 3 柯斯质粒载体 cosmidvectors 4 人工染色体载体 B Y HAC 噬菌体简介 组成 蛋白质 核酸 结构 蛋白质外壳 尾巴尾巴上的微丝可以把噬菌体的DNA注入细菌内 是比细菌还小得多的微生物 噬菌体侵犯细菌 可以认为它是细菌里的 寄生虫 Bacteriophage phage 噬菌体或病毒的DNA能被开发成为基因工程的有用载体 因为 1 高效率的感染性能使外源基因高效导入受体细胞 2 自主复制繁殖性能使外源基因在受体细胞中高效扩增 大肠杆菌的 噬菌体 一 噬菌体的生物学特性 1 由外壳包装蛋白和 DNA组成 2 DNA的物理图谱 1 功能相近的基因在基因组中聚集在一起目前已经被确定的基因至少61种 一半为必需基因 48 5kb 2 线状双链DNA 两端各有一个12bp的互补单链 粘性末端 cohesive endsite 称 cossite 粘性末端粘连接变成环状DNA cos位点是噬菌体包装必需序列 噬菌体基因大致分为3个区 功能区 裂解相关S和R 复制相关O和P 非必须区 非必须 基因重组int intagrate 及xis excision 结构区 A J19个基因 编码头 尾部蛋白质 3 感染周期 溶菌循环 DNA复制早期 一个ori 双向复制晚期 滚环复制 多个 DNA分子形成线状多联体 头部包装蛋白首先结合在cos区的附近 形成包装启动复合物 A蛋白切割cos位点 包装 E 4 溶源状态的建立 噬菌体感染大肠杆菌后 DNA直接整合到宿主细胞染色体DNA上 并不裂解细胞 这种情况称为溶源状态 DNA重组技术一般需要噬菌体处于溶源状态 整合主要由cI和int基因的产物所激活 这两个基因的开放与关闭取决于宿主细胞本身的性质 cI基因 编码阻遏蛋白 是感染了 噬菌体的寄主细胞进入溶源化的必要条件 cI基因失活或缺失的 噬菌体无法使寄主细胞发生溶源化效应 噬菌体基因组可以整合到大肠杆菌染色体DNA上 成为原噬菌体 适当条件下 原噬菌体又可以脱离寄主染色体 重新变成独立的复制子 这种过程叫做原噬菌体的删除作用 超感染免疫性 噬菌体DNA的整合与删除 溶源性细菌 由于含有原噬菌体 故不能再次被同种噬菌体感染 溶源性细菌所具有的这种抗御同种噬菌体再感染的特性叫做超感染免疫性 噬菌体的溶源和裂解 入侵E coli后 可以按裂解或建立溶原两种生活方式生存和繁殖 侵犯细菌时 只是DNA侵入 然后利用细菌的酶来复制 转录 翻译 DNA载体的构建 噬菌体的缺陷 基因组太大 48 5kb 酶切点太多 它有5个BamH1位点 G GATCC 6个Bg 位点 A GATCT 5个EcoR 位点 G AATTC 野生型只能接纳一定长度的DNA 若相当于 噬菌体的75 105 那么只能接纳48 5kb 5 2 425kb的DNA 重组的 DNA分子难于直接导入宿主细胞 利用体外包装成病毒颗粒 然后通过感染的方法注入DNA 切去部分非必须的区域 抹去多余的限制性内切酶切割位点 插入可供选择的标记基因 建立体外包装系统 构建 噬菌体克隆载体的基本策略 插入型载体 取代型载体 根据切除的多少 将 DNA分为两大类载体 1 缩短长度野生型 上限51kb DNA 48 5kb 外源基因2 5kb DNA上有40 50 的DNA是复制 裂解所不必需的 切除便提高装载量 插入型载体 insertionvector 经改造后只具有一个可供外源DNA插入的克隆位点 长度为37kb 为包装的下限 它本身也能被包装 允许插入片段最大为14kb 必须携带标记基因 取代型载体 substitutionvector 具有成对的克隆位点 空载的载体DNA只26kb 不能被包装 无法进入受体细胞中去 不需要标记基因 插入型载体只能承受较小分子量 一般在10kb以内 的外源DNA片段的插入 广泛应用于cDNA及小片段DNA的克隆 应用 替换型载体可承受较大分子量的外源DNA片段的插入 所以适用于克隆高等真核生物的染色体DNA 删除重复的酶切位点 野生型 DNA链上有5个EcoRI位点和7个HindIII位点 不利于重组操作 必须删除至1 2个 为了便于各种来源的DNA片段的克隆 还需要增加一些单一的酶切位点 2 酶切位点的删除或增加 采用定点突变技术或甲基化酶处理必需区内的酶识别序列使其失活 3 灭活某些与裂解周期有关的基因 将无义突变引入噬菌体裂解周期所需的基因 如将头部包装蛋白基因的CAG突变成UAG 这些噬菌体只能在具有特异校正基因编码产物的菌株内繁殖 当这种 DNA进入一般大肠杆菌菌株后 不能合成有活性的头部蛋白 也就不能被包装和裂解细菌 可阻止有害重组体的生物污染及扩散 基因工程实验中使用的受体是具有琥珀型突变体校正功能的菌株 4 加装选择标记 野生型 DNA上缺少合适的选择标记 因此加装选择标记是 DNA克隆载体构建的重要内容 选择标记主要有两类 免疫功能类标记颜色反应类标记 1 免疫功能失活标记 cI筛选 加装选择标记cI基因cI基因编码一种阻止 噬菌体进入溶菌循环的阻遏物 含有完整标记基因的 载体进入受体细胞后 建立溶源状态 细菌生长缓慢 形成混浊斑 当外源DNA插入到标记基因中 基因灭活 重组分子便进入溶菌循环 形成透明斑 2 加装选择标记lacZ 蓝白斑筛选 lacZ基因编码 半乳糖苷酶 能催化无色的X gal生成蓝色化合物 当外源基因插入到lacZ基因中 基因灭活 不能合成蓝色化合物 而空载体 DNA则产生蓝色透明斑 5 建立 噬菌体的体外包装系统 体外包装原理 噬菌体的头部和尾部的装配是分开进行的 头部基因发生了突变的噬菌体只能形成尾部和头部蛋白所需的蛋白因子 将这两种突变型的噬菌体的提取物混合起来 便能够在体外装配成有生物活性的噬菌体颗粒 尾部基因发生了突变的噬菌体则只能形成头部和尾部蛋白所需的蛋白因子 三 DNA作为载体的优点 可在体外包装成噬菌体颗粒 高效转染大肠杆菌 D