双元表达载体系统
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Petduet1和pacycduet是两种常用的双元表达系统,用于原核和真核表达重组蛋白。
它们都包含了两个不同的多克隆位点,可以用于插入感兴趣的基因并进行表达。
Petduet1使用了T7和lacUV5启动子,pacycduet则使用了T7和CMV启动子。
以下是关于这两种系统的详细介绍:Petduet1和pacycduet系统的结构Petduet1和pacycduet系统的DNA载体结构大体相似,都包括了多个重要元件:双选择标记位点(Ampicillin和Chloramphenicol)、启动子(T7和lacUV5/CMV)、His标签、HA标签、TEV位点、定向载体和复制起点等。
Petduet1由5429bp长的质粒构成,其中含有lacIq基因的启动子和T7启动子,并通过MCS1和MCS2多克隆位点构建了重组基因组成,方便插入两个不同的重组蛋白基因。
Petduet1还包含了His标签和HA标签,对于蛋白的纯化和检测非常有帮助。
Pacycduet的质粒长度为5726bp,包含了Ampicillin和Chloramphenicol的双选择标记位点,T7和CMV的启动子,His标签和HA标签。
与Petduet1类似,pacycduet也有MCS1和MCS2多克隆位点,方便插入两个感兴趣的基因。
pacycduet还包含了TEV位点,方便进行蛋白纯化和切割。
Petduet1和pacycduet系统的应用这两种双元表达系统可以广泛应用于原核和真核系统中,用于表达多种蛋白。
研究表明,它们不仅可以同时表达两个重组蛋白,而且还可以在同一细胞中进行蛋白融合。
在原核表达系统中,Petduet1和pacycduet系统可以在大肠杆菌中高效表达重组蛋白,提供了一种简单、快速的蛋白制备方法。
而在真核表达系统中,它们同样可以在哺乳动物细胞中表达重组蛋白,为疾病治疗和生物医药领域提供了重要的工具。
总结Petduet1和pacycduet是两种常用的双元表达系统,具有结构简单、应用广泛的特点。
双元载体的运行原理【知识文章】双元载体的运行原理1. 引言双元载体是一种重要的科学概念,它在许多领域中有着广泛的应用。
它的运行原理是我们理解双元载体的关键。
本文将深入探讨双元载体的运行原理,以帮助读者更好地理解该概念。
2. 双元载体的定义和基本概念在讨论双元载体的运行原理之前,首先需要了解其基本定义和概念。
双元载体是指具有两种截然不同特性的物质,可以在其内部同时存在并进行相互作用。
其中一种特性通常用来传递信息或能量,而另一种特性则起到支持和稳定的作用。
3. 双元载体的运行原理之深度和广度评估深度评估是对双元载体运行原理的内部机制进行全面而深入的研究。
广度评估则是对双元载体在不同领域和应用中的广泛性进行考察。
通过深度和广度评估,我们可以获得对双元载体运行原理的更全面而深刻的理解。
4. 双元载体的内部机制双元载体的运行原理可以通过其内部机制来解释。
一种常见的双元载体是半导体,其中一种特性是传导电子的能力,而另一种特性是创建一个禁带,以控制电流的流动。
传输信息的载体是电子,在半导体材料中通过禁带来实现对电子的控制和传输。
这种内部机制是双元载体运行的基础。
5. 双元载体的应用双元载体在许多领域中都有广泛的应用。
在电子技术领域,双元载体是构建集成电路的重要组成部分,通过控制电子的传导和禁带来实现信息的传输和处理。
在光电子学领域,双元载体则用于光电转换和传感器技术。
双元载体还在材料科学、生物医学、能源等领域中得到广泛应用。
6. 双元载体的优势和挑战虽然双元载体具有广泛的应用前景,但也面临着一些挑战。
双元载体的制备过程和性能控制是一个复杂的问题,需要满足高度纯净度和精确的结构要求。
双元载体的性能受到外界环境的影响,如温度、湿度等。
对双元载体的优化和稳定性改进是未来的研究重点。
7. 总结和展望双元载体作为一种重要的科学概念,在许多领域中都起到了重要的作用。
对其运行原理的深入理解可以帮助我们更好地应用和开发双元载体的潜力。
双元载体的工作原理
双元载体是一种智能材料,它具有双重功能,能够在不同环境条件下实现不同的工作原理。
这种材料通常由两种或更多种不同的组分组成,每一种组分都对应一种工作模式。
双元载体的工作原理基于其组分之间的相互作用。
一种常见的双元载体是由磁性材料和热敏材料组成。
在低温下,磁性材料的磁性强,可以用于磁性存储等领域;而在高温下,磁性材料的磁性会减弱,此时热敏材料的性能会被激活,可以用于温度传感器等应用。
双元载体的工作原理还可以通过电场、光照、压力等外部条件来实现切换。
例如,一种由铁电材料和光敏材料组成的双元载体,可以通过外加电场来实现铁电材料的极化,从而改变其电学性质;同时,当受到光照时,光敏材料会被激活,其光电性能会发生变化。
双元载体的工作原理基于材料之间的相互作用和相变。
通过调控外部条件或刺激,可以使其中一种材料起主导作用,从而实现不同的功能和性能。
这种智能材料的应用潜力巨大,可以在各种领域中发挥作用,如传感器、储能器件、智能显示器等。
总之,双元载体的工作原理是基于不同材料之间的相互作用和相变,
通过调控外部条件实现不同功能和性能。
这些智能材料的应用前景广阔,有望为各个领域带来革命性的发展。
水稻中cdc2超表达载体的构建生物技术专业 吴娇娇指导教师: 傅体华教授 寿惠霞教授摘要:每个细胞都是一个细胞周期的产物。
细胞增殖是由一系列细胞分裂调控机制精确控制的,在此过程中细胞周期蛋白依赖性激酶起着关键作用。
由p34cdc2和细胞周期蛋白组成的复合物在真核生物中被称为有丝分裂启动子(MPF),控制从G1到S期的转变,而目前通过转基因的材料来研究水稻中cdc2的报道比较少。
为了了解细胞分裂调控基因cdc2在水稻中的作用,通过基因芯片我们得到了一个水稻的cdc2同源基因,期望通过对其超表达得到一些水稻中细胞周期调控的信息。
在此我们选择了包含玉米泛素ubi启动子的双元载体pCAMBIA1390-ubiquitin作为超表达载体,该载体可以在大肠杆菌和农杆菌中稳定表达。
之后我们将最终载体通过电击转化进入强毒力农杆菌强毒力菌株EHA105,保菌。
经典的构建载体的构成就是一系列是酶切和连接反应,因此如何能够高效的进行酶切和连接反应就成为提高构建效率的关键。
在实验中我们也积累了一些经验,同时也改进了一些方法以提高效率。
关键词:细胞分裂调控基因2;细胞周期蛋白;超表达;双元载体Construction of overexpressing vector for rice cdc2 geneBiotechnology Wu JiaojiaoAcademic advisor Shou HuixiaAbstract:Every cell in life is the production of cell division which is controlled by a serial precise reaction. Cyclin-dependent protein kinases (CDKs) play an important role in regulating the eukaryotic cell cycle. A key element of cell cycle control in eukaryotes is the M-phase kinase, composed of p34cdc2 and cyclin A. To dissect the plant cell cycle, we have previously got a cdc2 (cell division control) gene which is homologous to Arabidopsis thaliana from Oryza sativa through DNA chips, We have cloned it into a overexpressing vector termed pCAMBIA1390-ubiqiutin using ubi as promoter which can express efficiently in E.coli and Agrobacterium, then it could be transformed into rice callus. So the target gene is tightly linked to a strong constitutive promoter from Maize, which can over express cdc2. In this study, it is found that digestion and ligation are the key steps in the construction of vector. Some questions in experiment were found and discussed in this paper.Key words:cdc2;cyclin;overexpression;binary Ti vector细胞周期的进程是通过细胞周期蛋白依赖性激酶(cyclin-dependent kinase,CDK)的活性变化来控制的。
一、简述原核生物和真核生物基因表达调控的异同点,并说明基因表达调控与基因工程表达载体构建的关系。
1.原核生物和真核生物基因表达调控的共同点:(1)结构基因均有调控序列;(2)表达过程都具有复杂性,表现为多环节。
2.不同点:原核生物:(1)RNA聚合酶只有一种,其σ因子决定RNA聚合酶识别特异性;(2)操纵子模型的普遍性;(3)阻遏蛋白与阻遏机制的普遍性(负性调节占主导);(4)转录和翻译偶联进行;(5)转录后修饰、加工过程简单;(6)转录起始是基因表达调控的关键环节。
真核基因表达调控特点:(1)RNA聚合酶有三种,分别负责三种RNA转录,每种RNA聚合酶由约10个亚基组成;(2)活性染色质结构发生变化;(3)正性调节占主导;(4)转录和翻译分隔进行;(5)转录后修饰、加工过程较复杂;(6)转录起始是基因表达调控的关键环节。
3.由于基因的表达调控受到多种因子的影响,而构建基因工程表达载体时多是将真和生物的目的基因转入到原核生物载体上表达,所以应注意以下几点:(1)外源基因插入序列必须保持正确的方向和阅读框架。
其遗传密码不得缺失、遗漏、或错位及错码。
否则会导致编码错误的蛋白质分子,特别是目的基因序列内部应不含两端酶切位点的识别序列。
(2)插入的外源基因必须放在原核的启动子控制之下,也就是使原核的RNA 聚合酶能够识别插入的基因。
(3)外源基因必须能在大肠杆菌中进行有效转录(如无内含子),转录后的mRNA 在菌体必须相当稳定,并且能有效地进行翻译,转译的蛋白分子在菌体内不致于受菌体蛋白酶的降解。
二、目的基因功能和表达分析的意义是什么?目的基因功能与表达分析的主要环节有哪些?各有什么目的?这些环节与基因工程的主要环节有什么异同?1.意义:克隆的目的基因只有通过表达才能探索和研究基因的功能及基因表达调控的机理,明了其利用价值和途径。
2.主要环节:(1)目的基因的获得和加工:将得到的目的基因通过加工以期能连接到表达载体上并稳定表达;(2)载体的选择与加工:根据不同的实验目的和实验条件选择不同的载体,并对载体进行改造加工,使其满足高效连接的需要;(3)载体与目的基因的连接:即通过连接反应,将载体和目的基因连接形成重组DNA;(4)重组子导入受体细胞:通常将重组DNA导入大肠杆菌感受态进行扩增和筛选,以期得到大量的单一重组子,便于利用;(5)阳性克隆的筛选与鉴定:在连接产物中既有载体和目的基因的连接,也有载体自连、目的基因自连以及为发生连接的载体和目的基因,在转化过程中上述各种分子都会进入宿主细胞,所以需通过筛选鉴定出阳性克隆。
双元表达载体系统双元表达载体系统主要包括两个部分:一部分为卸甲Ti质粒,这类Ti质粒由于缺失了T-DNA 区域,完全丧失了致瘤作用,主要是提供Vir基因编码表达Vir蛋白的功能,VIR基因编码的virD2蛋白相当于反式作用元件,能够识别农杆菌转运DNA(T-DNA)两端24bp序列,进而将T-DNA以单链的形式切割下来,同时,VIR基因编码的virE2能够与单链T-DNA结合,形成T-复合物,在核定位序列的作用下,经过宿主细胞T4SS转运体系进入宿主细胞质。
之后便是宿主细胞的转运过程,激活处于反式位置上的T-DNA的转移。
另一部份是微型Ti质粒(Mini-Ti plasmid),它在T-DNA左右边界序列之间提供植株选择标记如NPTII基因以及Lac Z基因等。
双元载体系统的构建的原理是Ti质粒上的Vir基因可以反式激活T-DNA 的转移。
与共整合载体所不同的是,它不依赖两个质粒之间的同源序列,不需要共整合过程就能在农杆菌内独立复制。
原理1.一般植物表达载体是成套使用的,一套中有两个,一个是带有可以供插入外源表达基因的MCS和筛选标签的融合蛋白(通常是GFP或Gus)的普通载体。
另一个载体就是双元载体(binary-vector)了。
通常我们是先将外源基因插入带有筛选标记的载体,然后将此载体上的35S promoter-expression gene-gfp这段全部切下,然后构建亚克隆,其过程就是将上述的片断插入双元载体的LB和RB之间,其插入方向是可以任意的。
然后将带有35S promoter-expression gene-gfp的双元载体转化农杆菌,在通过农杆菌转染植物,最后可以通过农杆菌特有的ti-DNA转染机制,将双元载体的LB和RB之间的片段融合进宿主的基因组上。
我以前用的是pCAMBIA3101+pUC-35S-GFP以及pZPZ211和pAA等2.双元表达载体系统主要包括两个部分3.一部分为辅助Ti质粒,这类Ti质粒由于缺失了T-DNA 区域,完全丧失了致瘤作用,主要是提供ir基因功能,激活处于反式位置上的T-DNA的转移。
双元表达载体系统双元表达载体系统主要包括两个部分:一部分为卸甲Ti质粒,这类Ti质粒由于缺失了T-DNA 区域,完全丧失了致瘤作用,主要是提供Vir基因编码表达Vir蛋白的功能,VIR基因编码的virD2蛋白相当于反式作用元件,能够识别农杆菌转运DNA(T-DNA)两端24bp序列,进而将T-DNA以单链的形式切割下来,同时,VIR基因编码的virE2能够与单链T-DNA结合,形成T-复合物,在核定位序列的作用下,经过宿主细胞T4SS转运体系进入宿主细胞质。
之后便是宿主细胞的转运过程,激活处于反式位置上的T-DNA的转移。
另一部份是微型Ti质粒(Mini-Ti plasmid),它在T-DNA左右边界序列之间提供植株选择标记如NPTII基因以及Lac Z基因等。
双元载体系统的构建的原理是Ti质粒上的Vir基因可以反式激活T-DNA 的转移。
与共整合载体所不同的是,它不依赖两个质粒之间的同源序列,不需要共整合过程就能在农杆菌内独立复制。
原理1.一般植物表达载体是成套使用的,一套中有两个,一个是带有可以供插入外源表达基因的MCS和筛选标签的融合蛋白(通常是GFP或Gus)的普通载体。
另一个载体就是双元载体(binary-vector)了。
通常我们是先将外源基因插入带有筛选标记的载体,然后将此载体上的35S promoter-expression gene-gfp这段全部切下,然后构建亚克隆,其过程就是将上述的片断插入双元载体的LB和RB之间,其插入方向是可以任意的。
然后将带有35S promoter-expression gene-gfp的双元载体转化农杆菌,在通过农杆菌转染植物,最后可以通过农杆菌特有的ti-DNA转染机制,将双元载体的LB和RB之间的片段融合进宿主的基因组上。
我以前用的是pCAMBIA3101+pUC-35S-GFP以及pZPZ211和pAA等2.双元表达载体系统主要包括两个部分3.一部分为辅助Ti质粒,这类Ti质粒由于缺失了T-DNA 区域,完全丧失了致瘤作用,主要是提供ir基因功能,激活处于反式位置上的T-DNA的转移。
4.另一部份是微型Ti质粒(Mini-Ti plasmid),它在T-DNA左右边界序列之间提供植株选择标记如NPTII基因以及Lac Z基因等。
5.双元载体系统的构建的原理是Ti质粒上的ir基因可以反式激活T-DNA 的转移。
与共整合载体所不同的是,它不依赖两个质粒之间的同源序列,不需要共整合过程就能在农杆菌内独立复制。
6.外源DNA克隆到微型Ti质粒T-DNA左右边界序列之间双元载体标签:植物双元表达载体根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)是一种革兰氏阴性土壤细菌,能够通过感染植物的伤口,将其Ti质粒上一段含有植物激素和冠瘿碱合成酶基因的DNA转移并整合至植物受体的基因组中。
Ti质粒中的2个独立的区域决定DNA转移及整合:T-DNA区(transferredDNA)和vir区(virlence region)。
基于Ti质粒这个结构特点,1983年Hoekema等提出双元载体策略:将去除致瘤基因的T-DNA区从Ti质粒中分离,放置在一个能在农杆菌和大肠杆菌中复制的穿梭质粒中。
这个穿梭载体称为双元Ti载体。
vir区则存在于一个已经除去T-DNA的Ti质粒中,在农杆菌中作为辅助质粒,通过反式激活使T-DNA转移到植物细胞基因组中。
由于双元Ti载体的体积小而非常便于基因克隆操作,所以逐渐取代了其它形式的Ti载体,已成为植物基因工程中最重要的植物转化载体。
(1))病毒载体系统:植物病毒作为植物遗传转化的载体系统是由植物病毒的侵染特性所决定的。
以病毒作载体的表达系统为瞬时表达系统,其一般不能把外源荃因整合到植物细胞基因组中。
植物病毒的感染率很高,在较短时间内可获得较大的表达量。
但因以病毒为载体的表达系统每个宿主材料都要接种病毒载体,故瞬时表达系统不易起始。
作为病毒载体的病毒最好是双链DNA植物病毒。
目前己有十几种植物病毒被改造成不同类型的外源蛋白表达载体中:包括椰菜叶病毒(CaMV)、烟草花叶病毒(TMV)、更豆花叶病毒(CPMV)和马铃薯X病毒(PVX)等。
其中在TMV载体中成功表达的外源病毒至少有150种以上。
(2)农杆菌质粒载体系统:质粒载体系统中最常用的质粒有:Ti质粒和Ri质粒。
r质粒存在于根癌农杆菌(Agrobacterium tumcfaciens )中,Ri质粒存在于发根农杆菌(Agxobac[erium tlhixogenis)中。
r质粒和Ri质粒在结构和功能上有许多相似之处,具有荃本一致的特性。
但实际工作中,绝大部分采用五质粒。
农杆菌质粒是一种能实现DNA 转移和整合的天然系统。
r质粒有两个区域:T -DNA区〔是质粒上能够转移整合入植物受体墓因组并能在植物细胞中表达从而导致冠瘦瘤的发生,且可通过减数分裂传递给子代的区域)和Vir区(编码能够实现TDNA转移的蛋白)。
TDNA长度为12一24kb之间,两端各有一个含25hp重复序列的边界序列,在整合过程中左右边界序列之间的TDNA可以转移并整合到宿主细胞基因组中,研究发现只有边界序列对DNA的转移是必需的,而边界序列之间的 TDNA并不参与转化过程,因而可以用外源基因将其替换。
Vir区位于TDNA 以外的一个 35kb内,其产物对TDNA的转移及整合必不可少。
农杆菌侵染植物首先是吸附于植物表面伤口,受伤植物分泌的酚类小分子化合物可以诱导Vir基因的表达。
Vir产物能诱导Ti质粒产生一条新的TDNA单链分子。
此单链分子从五质粒上脱离后,可以与场r产物VIRD2 蛋白共价结合,并在V [RD4和V IRE等蛋白的帮助下从农杆菌进入植物细胞的染色体中。
由于野生型Ti质粒过于庞大,约200一S00kb,为了便于重组DNA操作,研究人员对Ti 质粒进行了改造从而构建一系列合适的Ti衍生载体。
首先除掉了野生型Ti质粒TDNA 区的一段DNA片段。
例如:参与植物生长素和细胞分裂素的基因(这些基因过度表达植物激素,从而破坏受体细胞和激素产量)。
此外需在T质粒上加上E. Coli复制起始位点,使得插入外源基因的r质粒在为一个穿梭载体,不但可在农杆菌中复制,而且便于在E. Coli 中重组操作与保存。
3甲植物转化载体系统(包括一元载体系统和双元载体系统)。
人们在研究中发现在T -DNA转移过程中,明r基因并不一定与T -DNA位于同一个质粒上,于是通过构建中间载体解决了T质粒不能直接导入目的基因的困难。
大肠杆菌具有能与农杆菌高度接合转移的特性,因此研究者可以将T -DNA片段克隆到大肠杆菌的质粒中,并插入外源基因,最后通过接合转移把上源基因引入到农杆菌的Ti质粒上。
这是一种把预先进行亚克隆、切除、插入或置换的T -DNA引入Ti质粒的有效方法。
带有重组TDNA的大肠杆菌质粒的衍生载体称为“中间载体”(intermediate 4wtor),而接受中间费休的Ti质粒则森为等休T质粒( aevenfor T nlasmid ) .一船早知甲费体或称“缴械”载体。
在这种omc-载体中已经缺失的T DNA部分被大肠杆菌的一种常用质粒 pBR322取代。
这样任何适合于克隆在pBR322质粒的外源DNA片段都可以与pBR322质粒DNA 同源重组,而被其整合到one一Ti质粒载体上。
中间载体通常是多拷贝的B. coli小质粒,这一点对下通过体外操作导入外源基因是非常必要的。
从结构特点看可分为两类中间载体:即共整合系统中间载体和双元系统中间载体。
根据两类中间载体,目前己开发出两类转化体系:一类是一元载体系统(整合载体系统),这一类载体系统由一个共整合系统中问表达载体与改造后的受体卫质粒组成。
在农杆菌内,通过同源重组将外源基因整合到修饰过的TDNA上,形成可穿梭的共整合载体,在Vir基因产物的作用下完成目的基因向植物细胞的转移和整合。
但这类方法构建困难,整合体形成率低,一般不常用。
另一类转化体系是双元载体系统,它由两个分别含有TDNA和Vir区的相容性突变Ti 质粒即:微型r质粒(mini一plasmid)和辅助Ti质粒(helper Ti plastnid)构成,TDNA 和Vir 基因在两个独立的质粒上,通过反式激活TDNA转移到植物细胞基因组内。
微型Ti 质粒就是含有TDNA边界缺失Vir基因的r质粒,为一个广谱质粒。
它含有一个广泛寄主范围质粒的复制起始位点(oriv),同时具有选择性标记基因。
辅助质粒为含有Vir区段但 TDNA缺失的突变型质粒,完全丧失了致瘤的功能。
因此相当于共整合载体系统中的卸甲质粒。
其作用是提供Vr基因功能。
激活处于反式位置上的TDNA转移。
将微型质位转入到含有辅助性Ti质粒农杆菌的途径有两条:一条是直接用纯化的微型Ti质粒转化速冻的根癌农杆菌感受态细胞;另一条途径是采用三亲交配方法,三亲交配由含微型Ti质粒的E. Coli,含有助动质粒pRK2013的E.Cali和含有辅助Ti质粒的农杆菌组成。
三细菌混合后产生菌问的接合转导。
pRK2013可移入农杆菌,但由于不能自主复制而被丢失,其进入含有微型Ti质粒的E. Coli后,可促进微型Ti质粒一起或分别转移入农杆菌中。
但由于 pRK2013的“自杀”特性,最终在农杆菌中剩下微型Ti质粒和Ti质粒双元载体,此农杆菌可直接用于植物细胞转化。
双元载体不需经过两个载体的共整合过程。
因此构建的操作过程比较简单:由于微型Ti质粒较小,并无共整合过程,因此质粒转移到农杆菌比较容易,且构建的频率较高。
另外,双元载体在外源摹因的植物转化中效率高于一元载体。
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