碱性磷酸单醋酶在DNA体外重组试验中的应用
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遗传HFRFDFrAS (Beijing) 7 (3): 15-17 1985碱性磷酸单醋酶在DNA体外重组试验中的应用刘传暄马清钧苏国富(军事医学科学院基础医学研究所,北京)
在遗传工程中,目的基因与载体DNA进行连接反应时,为确保这些DNA与载体重组成功,通常需加人数倍于目的基因的载体DNA,但是,大量加人载体DNA,由于连接反应使大多数DNA分子自身环化[[31,在转化时产生大量不含目的基因的转化子,而含重组DNA的转化子则很少,需筛选大量菌落,才能得到含有重组DNA的转化子,这样,载体的自身环化给筛选工作带来很大的工作量。Ullich等141介绍了一种减少载体DNA自身环化的简单方法,就是用碱性磷酸单醋酶切除掉载体DNA 5’末端的磷酸基151,然后再进行体外重组。经这样处理后的载体分子,由于缺少连接酶作用的底物(5’磷酸基),分子之间不能相互连接,但其3‘末端的经基可与未脱磷的外源DNA连接成缺口环状型的重组DNA分子。采用这种方法可以大大减少筛选时的工作量,所以碱性磷酸单醋酶在DNA体外重组中的应用日趋广泛。我们选用质粒四R325为模式,用细菌碱性磷酸单醋酶处理后,转化Ecoli RRI,获得了较为满意的结果。我们采用此法顺利地完成了国内乙型肝炎病毒基因组与pBR325的重组工作。材料和方法材料EcoRI (5,000U/ml, New England);细菌碱性磷酸单醋酶(简称BAP, 2, 50OU八21z1,BBL, INC.); T4-DNA连接酶(IOOU/50,u1,BRL INC.); pBR325,酸酚法纯化,200ng/pl,含微量RNA; HBV DNA,从乙型肝炎病毒携带者血清中按Landers法纯化;E.coli RRI,培养于LB培养基。方法pBR32 5的EcoRI酶解50fzl反应液中含pBR325 5fzg, Eco RI 25U,反应缓冲液为100mM Tris-HCl pH7.8,IOMM MgCI 1MMDTT, 37℃水浴反应1小时,65℃灭活5分
钟,取样于水平板式琼脂糖凝胶上电泳检查达完全酶解后供下一步用。反应产物标为pBR325-EcoRI.pBR325-Eco RI片段的碱性磷酸单醋酶(BAP)处理50p1反应液中含2Fzg pBR325-EcoRI, 12U细菌碱性磷酸单醋酶,反应液为25一100mM Tris-HCI pH8.0'3,'l0 65℃水浴反应1小时,随后加人用50mM Tris-HCI声8.0饱和的酚50川,旋涡振荡器上振荡数次,高速台式离心机上离心2分钟后,吸出酚液。吸出的酚液中加人50 jzI IOmM Tris-HCt pH8.0缓冲液,同上法处理后,吸除酚液。将两次抽提得到的水相合并,加进5倍体积的用灭菌蒸馏水饱和的乙醚,混匀,简短离心,吸出醚液,反复抽3-4次,然后在所获水相中加2M NaAc pH5.0至最终浓度为250mM,再加人2体积冷的无水乙醇,置低温冰箱4小时后再在液氮中冻,至10分钟,低温条件下用台式高速离心机离心15分钟,弃上清,然后用I OmM Tris-HCI, l m MEDTA pH7.5缓冲液配制的冷70多乙醇洗一次,最后用IOpI IOmM Tris-HCI pH7.5缓冲液溶解沉淀物。样品标为pBR325-EcoRI-IBAPo
Lu Chuanxuan ct al.: Application of Bacterial Alka-line Ph0Sphatase (BAP) to in vitro DNA Recombi-natton
.15.DNA的连接脱磷及未脱磷的线性pBR325在50jz1反应体积中进行连接。反应液含100mM Tris-HCI pH7.6, IOM M MgC1Z,1mM ATP, lOmM DTT, 4U T4DNA连接酶
(未脱磷者为3U),于低温水浴槽中12℃连接过夜。E.coli RRI的转化基本按Cohen方法进行。用含Ap,T。分别为2 51tg/ ml及201Ag/ml的选择培养基平板筛选转化子,24至36小时内记录结果。结果及讨论我们采用pBR325-E.coli RRI作为载体-宿主模式系统,观察了细菌碱性磷酸单醋酶处理前后的质粒载体对RRI的转化效果。随后应用这一方法进行乙型肝炎病毒基因组的克隆试验。BAP对于质粒转化率的影响见表1。在本裹1 BAP处理前后不同DNA样品对RRI的转化效果实验室条件下,酸酚纯化后的质粒pBR325DNA对E.coli RRI的转化率一般都大于105/ lagDNA。经Eco RI酶切后的线性质粒DNA对RRI的转化率为5.20X 10'/M DNA,较超螺旋型pBR325的转化率锐减约两个数量级。这种线性DNA经连接酶作用后转化率可提高至5.75 X 10'/Izg DNA,但仍较超螺旋型质粒的低数倍。而脱磷后的线性pBR325 DNA对RRI的转化率只有5.71 X 10'/lzg DNA,经连接酶连接后转化率可达1.18 X 10'/ IAg DNA,但与未脱磷线性pBR32,的连接产物的转化率相比要低得多,前者约是后者的1/5。线性DNA脱磷后仍对RRI具有微弱转化能力,这是因为在我们所应用的条件下,DNA的脱磷是不完全的,相当一部分未脱磷的线性DNA仍可转化RRI,而且经连接酶作用后这种转化能力还能上升一定的幅度。从表1可见,经BAP脱磷后的质粒pBR32 5DNA在连接酶处理前后所产生的转化率都较相应未脱磷样品大幅度减少(连接前后分别相当于同样情形下未脱磷者转化率的10形及20多),这种减少表明BAP的应用有效地阻止了载体线性DNA分子的自身环化,这就可以减小筛选工作量数倍以至十倍。对于BAP的脱磷效果,可以用电泳的方法检查,取BAP处理过的样品用连接酶连接后,比较连接前后的样品的电泳图谱,如无线性DNA以外的电泳带,则表明脱磷完全。但必须是在BAP完全脱磷条件下才可采用这一方法。在不完全脱磷时,由于未脱磷线性DNA可以连接起来,电泳图谱较复杂,难于从数量上观察脱磷效果。采用转化的方法则可克服这一点,脱磷DNA连接前后与同情形未脱磷样品的转化情况相比,从转化子数目的产生情况就可直接观察到BAP的作用效果。我们采用后一方法得到较满意结果,而采用前一方法则不易得出确切结论(资料未示)。100%的脱除DNA上的5F磷,似乎是理想的,但在重组试验中这是不必要的Ell,亦未必有利于试验,因为DNA完全脱磷要耗费大量的BAP,由于酶的质量问题,在用大量BAP处理DNA时,可能会产生不良作用;再者,在反应后的酚抽提中难于将此酶去除千净,因而影响下一步实验。当然,载体DNA上的磷脱除得越多,筛选工作量就越小。按我们试验采用的载体DNA的脱磷程度是适宜的,已成功地应用于国内乙型肝炎病毒DNA (adw亚型)与pBR325的重组工作上。在建立国内adw亚型的乙型肝炎病毒基因组分子无性繁殖系的工作中,用和不用BAP处理载体进行体外重组的结果如下。在不用BAP处理技术的试验中,HBV DNA和pBR 32 5以1:2的比例混合用EcoRI切开后进行重组,得到的结果是:以pBR 32 5 DNA计算的转化率为7.5 X 100/ fag DNA。在插人灭活试验中,
DNA样品转化率(转化子数/,ugDNA二
pBR325pBR325-EcoRlpBR325-EcoRI-BAPpBR325-EcoRI一ligpBR325-EcoRI一BAP一lig1.89x10'5.20x1沪5.71X1护5.75X104I.18X104
16Ap'Tcr Cm-菌株的出现率为1.04多,所得插人灭活转化子经快速抽提质粒检查后,发现它们所含质粒均与pBR325等大,有的甚至略小。后来改用BAP处理的pBR 32 5与HBV DNA重组,HBV和pBR325以1:7.7比例混合,所得转化率为1.25 X 10'/Izg DNA。全部转化子经插人灭活检查后得到245个Ap` Tcr Cm一表型的菌株,占全部转化子的2.8多。245个Apr Tcr Cm-菌株用快速抽提法抽提质粒,凝胶电泳检查发现有83个菌株含有大于pBR325 DNA的重组质粒带,限制内切酶分析及分子杂交试验表明,这些重组质粒中含有HBV DNA,从其中选出的含全长HBV DNA的重组质粒之代表性结果见图10上述资料表明,BAP技术实际应用的结果和模式试验的结果是相一致的。用和不用BAP,体外重组工作的效率有很大差别,载体DNA脱除51磷后,其相对于外源DNA的用量比例可明显增大,而由于载体自身环化现象的大大减少,筛选工作量则可较大幅度地减小,从本文实际应用的经验来看,可以减少5倍左右,很便利于重组工作的完成。
主要参考文献
图1采YE BAP技术,用全长HBV (adw) DNA与pBR325相连接获得的重组质粒pMM-HBV(1) pBR325; (2) pMM-HBV; (3) X+EcoRI;(4) pMM-HBV+EcoRI; (5) HBV线性DNA,由pAOl-HBV+EcoRI切后电泳纯化得到;(6)pBR325+EcoRI.
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会讯全国小麦杂种优势利用研究学术讨论会纪要
全国小麦杂种优势利用研究学术讨论会于2月25日至3月2日在京召开,28个单位、57名代表参加了会议。会议收到学术论文17篇,研究年度报告17篇,共计34份材料,宣读了13篇学术论文。这次会议交换的论文,在深度和广度上都反映出我国小麦杂种优势利用研究工作的新水平和新高度。在广度上,从农艺性状到品质性状,从高产半矮秆杂种小麦的培育到杂种小麦最适宜密度的研究,从化学杀雄到新三系选育;在深度上,从地下部根系测定到地上部花药显微观察,从育性恢复的遗传研究到育性恢复的基因型与环境互作,从同工酶预测杂种优势到配合力分析、亲子相关和遗传距离测定等等。年度工作总结细致认真,既有可供各单位借鉴的经验,又有可吸取的教训。山东农业大学认真总结了十几年选育恢复系的经验,仔细分析了选育恢复系四种方法的利弊,统计了不同方法选育出优良恢复系的机率,认为品种x恢复系的方法易选出优良的恢复系。黑龙江克山农科所总结了十几年春麦区配制杂种组合的经验,认为杂种优势利用研究工作应与常规育种相结合,培育杂交小麦应分几步走的策略。河北草城农科所介绍了制种推广环节对杂交小麦在生产上大面积应用的重要性。与会代表还抓住目前研究工作存在的主要问题进行了充分的讨论,认为今后应做好以下几项工作:①对连续几年表现优良的强优势杂种组合,要加快对其亲本材料的繁殖、制种,为杂交小麦在生产上示范推广做好准备,使已有的强优势杂种组合尽快取得增产效果。同时,注意继续提高三系的水平,大量配制各种类型的杂种组合,以满足高产、中产、低产、旱地和盐碱地的需要。⑧继续坚持开放育种的方针,进一步加强协作,及时交换材料和信息,做到“统一分工,各有侧重,集体协作、尽快突破”。⑧优质应作为杂交小麦的重要育种目标之一。④在坚持以下型不育系为主攻方向的同时,可开展化学杀雄、新三系选育等多种途径的研究。(北农大王明理)