A. 怎样筛选目的基因
有4种方法:
1、从基因文库中获得目的基因.
方法:
第一步,通过PCR方法将目的基因已知的部分核苷酸序列扩增出来,进行放射性同位素标记(也可以用别的标记方法进行,如生物素、荧光素等),即用标记了放射性同位素的目的DNA片段作为探针,与扩增出来的DNA杂交.
第二步,将基因文库中的所有菌落转移至硝酸纤维膜上(也可以用其他类型的膜),然后,通过处理溶解消化掉细菌中的蛋白质,并使DNA固定在膜上.
第三步,按Southern杂交的方法进行杂交.
第四步,在X光底片上出现黑斑的菌落,这表明这个菌落中含有所需要的目的基因(若选用别的标记方法,有阳性信号的菌落则含有所需要的目的基因).
第五步,从该菌落中再提取目的基因.
2、PCR 筛选法方法:
第一步:将反应体系(包括双链模板、引物、耐高温的DNA聚合酶、四种脱氧核糖核苷酸以及酶促反应所需的离子等)加热至90~95 ℃,使双链DNA模板两条链之间的氢键打开,变成单链DNA,作为互补链聚合反应的模板.
第二步:将反应体系降温至55~60 ℃,使两种引物分别与模板DNA链3′端的互补序列互补配对,这个过程称为复性.
第三步:将反应体系升温至70~75 ℃,在耐高温的DNA聚合酶催化作用下,将与模板互补的单个核苷酸加到引物所提供的3-OH上,使DNA链延伸,产生一条与模板链互补的DNA链.
上述三步反应完成后,一个DNA分子就变成了两个DNA分子,随着重复次数的增多,DNA分子就以2n的形式增加.PCR的反应过程都是在PCR扩增仪中完成的.
3、核酸杂交法、
DNA和DNA分子之间的杂交.目的基因是否整合到受体生物的染色体DNA中,这在真核生物中是目的基因可否稳定存在和遗传的关键.如何证明这一点,就需要通过Southern杂交技术.基本做法是:
第一步,将受体生物DNA提取出来,经过适当的酶切后,走琼脂糖凝胶电泳,将不同大小的片段分开;
第二步,将凝胶上的DNA片段转移到硝酸纤维素膜上;
第三步,用标记了放射性同位素(或生物素)的目的DNA片段作为探针与硝酸纤维素膜上的DNA进行杂交;
第四步,将X光底片压在硝酸纤维素膜上,在暗处使底片感光;
第五步,将X光底片冲洗,如果在底片上出现黑色条带,则表明受体植物染色体DNA上有目的基因.
4、免疫筛选法
Western杂交──蛋白质分子(抗原—抗体)之间的杂交.它是检测目的基因是否表达出蛋白质的一种方法.具体做法是:
第一步,将目的基因在大肠杆菌中表达出蛋白质;
第二步,将表达出的蛋白质注射动物进行免疫,产生相应的抗体,并提取出抗体(一抗);
第三步,从转基因生物中提取蛋白质,走凝胶电泳;
第四步,将凝胶中的蛋白转移到硝酸纤维素膜上;
第五步,将抗体(一抗)与硝酸纤维素膜上的蛋白杂交,这时抗体(一抗)与目的基因表达的蛋白(抗原)会特异结合.由于这种抗原—抗体的结合显示不出条带,所以加入一种称为二抗的抗体,它可以与一抗结合,二抗抗体上带有特殊的标记.如果目的基因表达出了蛋白质,则结果为阳性.
B. 获得目的基因有几种主要方法
获得目的基因常用的方法有PCR法、化学合成法、cDNA法及建立基因文库的方法来筛选
直接获取
1.从基因文库中获取 这个没什么就是现成的基因储存在受体菌上你用的时候提取出来就好了(基因组文库法 就是原教材中的用限制性内切酶直接获取。利用λ噬菌体载体构建基因组文库的一般操作程序如下:① 选用特定限制性内切酶, DNA进行部分酶解,得到DNA限制性片段② 选用适当的限制性内切酶酶解λ噬菌体载体DNA。③ 经适当处理,将基因组DNA限制性片段与λ噬菌体载体进行体外重组。④ 利用体外包装系统将重组体包装成完整的颗粒。⑤ 以重组噬菌体颗粒侵染大肠杆菌,形成大量噬菌斑,从而形成含有整个DNA的重组DNA群体,即文库。)经典解释
2.cDNA文库法(即原教材中提到的逆转录法)。cDNA文库,是指汇集以某生物成熟mRNA为模板逆转录而成的cDNA序列的重组DNA群体。虽然可用基因组文库法来获取真核生物的目的基因,但是由于高等真核生物基因组DNA文库比其cDNA文库大得多,相关工作量同样大得多。更为重要的是,在真核生物基因组中合有大量的间隔序列或内含子,但在大肠杆菌等原核生物中没有类似序列的存在,所以大肠杆菌不能从真核生物基因的初级转录本中去除间隔序列,即不能表达真核生物DNA。而在真核生物成熟mRNA中已不存在间隔序列(已在拼接过程中被去除),所以可以以真核生物成熟mRNA为模板,逆转录而成的cDNA可被大肠杆菌表达。因此,在基因工程中,cDNA文库法是从真核生物细胞中分离目的基因的常用方法。
3.直接分离基因最常用的方法是“鸟枪法”,又叫“散弹射击法”。这种方法有如用猎枪发射的散弹打鸟,无论哪一颗弹粒击中目标,都能把鸟打下来。鸟枪法的具体做法是:用限制酶(即限制性内切酶)将供体细胞中的DNA切成许多片段,将这些片段分别载入运载体,然后通过运载体分别转入不同的受体细胞,让供体细胞所提供的DNA(外源DNA)的所有片段分别在受体细胞中大量复制(在遗传学中叫做扩增),从中找出含有目的基因的细胞,再用一定的方法吧带有目的基因的DNA片段分离出来。如许多抗虫,抗病毒的基因都可以用上述方法获得。
用“鸟枪法”获取目的基因的优点是操作简便,缺点是工作量大,具有一定的盲目性。
人工合成
1.(主要是序列已知的基因)。主要是通过DNA自动合成仪,通过固相亚磷酸酰胺法合成,具体过程可以网上查询,反正是可以按照已知序列将核苷酸一个一个连接上去成为核苷酸序列,一般适于分子较小而不易获得的基因。对于大的基因一般是先用化学合成法合成引物,再利用引物获得目的基因。
2.聚合酶链反应(Polymerase Chain Reaction ,PCR)是80年代中期发展起来的体外核酸扩增技术。它具有特异、敏感、产率高、快速、简便、重复性好、易自动化等突出优点;能在一个试管内将所要研究 的目的基因或某一DNA片段于数小时内扩增至十万乃至百万倍,使肉眼能直接观察和判断;可从一根毛发、一滴血、甚至一个细胞中扩增出足量的DNA供分析研 究和检测鉴定。过去几天几星期才能做到的事情,用PCR几小时便可完成。PCR技术是生物医学领域中的一项革命性创举和里程碑
C. 当前有哪些筛选基因突变的有效方法
1.功能互补法:使突变株表达,与空白相对比
2.核酸杂交法:唤型搭使用突变株基因单链与原基因杂交和拿,能完租陆全配就未能成功
3.定位克隆
4.差别杂交分离目地基因
D. 基因功能验证有几种方法
1、利用基因重组的技术进行基因敲除,根据目的基因序列设计合成出同源基因片段,利用基因打靶技术将携带同源基因好槐缺片段的基因打靶载体,用电穿孔的技术导入同源的胚胎干细胞中,利用同源基因片段取代靶基因,达友辩到基因敲除的目的。
2、筛选出基因打靶成功的细胞,用选择性培养基筛选出基因打靶成功的细胞。
3、将打靶成功的细胞导入小鼠体内,观察表形。将打靶成功的细胞导入小鼠囊胚中,再将囊胚导入假孕小鼠体内,发育成为基因敲除的小鼠,观察目的基因改变后的小鼠的生物学性状改变,达到验证目的基因功明搏能的目的。
E. 基因文库常用的筛选的方法有哪些
常用的文库筛选方法有核酸探针杂交法 抗体免疫法和差异杂交法等
F. 如何快速筛选组织特异性表达的基因
这样可以消除遗传背景的差异可以筛神携选组织特异性表达的基因,分别对不同组织碧闹进行转录组测序即可,比如一个个体上的不同悔瞎罩组织,但要保证不同组织来自相同的遗传背景,谢谢
G. 从生物体克隆目的基因的方法有哪些
1.PCR扩增克隆法
PCR扩增克隆法是在已知植物基因序列的基础上,进行基因序列克隆的一种方法。先从基因文库(genebank)中找到有关基因序列,据此合成一对寡聚核苷酸引物,从植物中提取染色体DNA或RNA,进行PCR扩增。扩增的片段纯化后插入合适的质粒载体上,用酶切分析和序列分析检测重组子,并与已知基因序列比较,以获得目的基因。
2.功能克隆法
功能克隆(functionalcloning)是根据性状的基本生化特征,在鉴定已知基因功能后进行克隆。该法在纯化相应的编码蛋白质后,构建cDNA文库或基因组文库。然后从文库中用下述两种方法进行基因筛选,其一是将纯化的蛋白质进行氨基酸测序,据此合成寡核苷酸探针,从cDNA文库或基因组文库中筛选编码基因;其二是将编码蛋白质制成相应抗体探针,从cDNA载体表达文库中筛选相应克隆。实行功能克隆的关键步骤是分离出高纯度蛋白质。对于产物不明的基因,不能利用这一方法进行克隆。
3.定位(图位)克隆法
定位(图位)克隆法(positionalcloning)根据目的基因在染色体上的位置,进而通过染色体步移(chromosomewalking)进行克隆。需预先建立具有目的基因的适宜遗传分离群体(近等基因系或分离群体),将目的基因精确定位在染色体特定的位置之后,用目的基因两侧紧密连锁的分子标记(RFLP标记)为探针,筛选基因组文库,得到阳性克隆,然后以阳性克隆的末端作为探针,获得含有目标基因的大片段克隆,然后以这些新的DNA为探针,获得更趋近目的基因的DNA片段,不断缩小筛选区域,逐步向目的基因靠近,最终克隆到该基因。
4.转座子标记法
转座子(transposon)是可从一个基因位置转移到另一位置的DNA片段,而原来位置的DNA片段(转座子)并未消失,发生转移的只是转座子的拷贝。基因转座可引起插入突变,使插入位置的基因失活,并诱导产生突变型。通过标记基因就可以检测出突变基因的位置,进而克隆该突变基因。这样将转座子作为基因定位的标记,并通过转座子在染色体上的插入和嵌合来克隆基因称为转座子标记法(transposontagging)。para>5.减法杂交法
该法根据植物表现型差异或基因在不同组织或器官的表达差异来克隆植物基因。特异性表达的基因,其mRNA表现不同。分别从表达特异性基因的植物组织和无特异性基因的组织中提取mRNA,反转录为cDNA,两者杂交。在两种组织中都表达的基因产物形成杂交分子,而特异mRNA转录的cDNA仍保持单链状态,将这种单链cDNA分离出来即为差异表达的基因,这一策略被称作减法杂。
6.mRNA差异显示法
该法可有效鉴别并克隆差异表达的基因。提取不同的mRNA后可用共同的引物反转录成cDNA,进行PCR扩增,获得差异表达的cDNA序列,作为探针,在cDNA文库或基因组文库中筛选基因,并作功能分析。该法可直观筛选差异表达的基因,比减法杂交操作方便、迅速,需要总RNA量少,效率高,短期内可完成cDNA的扩增、鉴定和克隆。
H. 基因分析的方法
高等真核生物的基因组一般具有80 000~100 000个基因,而每一个细胞大约只表达其中的15%〔1〕。基因在不同细胞间及不同生长阶段的选择性表达决定了生命活动的多样性,如发育与分化、衰老与死亡、内环境稳定、细胞周期调控等。比较细胞间基因表达的差异为我们揭示生命活动的规律提供了依据。
由于真核细胞 mRNA 3′端一般含有 poly( a)尾,因此现有的方法基本上都是利用共同引物将不同的 mRNA反转录成 cDNA,以 cDNA为对象研究基因表达的差异。1992年 Liang等〔2〕建立了一种差异显示反转录 pCR法( differential display reverse transcription PCR, dDRT-PCR),为检测成批基因表达的差异开辟了新天地。迄今为止已出现了大量应用该技术的研究报道〔3,4〕。然而,尽管应用 dDRT-PCR方法已经取得了不少成果,而且该方法还在不断改进之中,但它仍然存在几个难以解决的问题:(1)重复率低,至少有20%的差异条带不能被准确重复〔5〕;(2)假阳性率可以高达90%〔6〕;(3)获得的差异表达序列极少包含编码信息。近年来,针对 dDRT-PCR方法的不足,又有几种新的检测差异表达基因的方法出现,现仅就这方面的进展做一简要介绍。
1.基因表达指纹( gene expression fingerprinting, gEF): gEF技术使用生物素标记的引物 bio-T13合成 cDNA第一链,用 dGTP对其进行末端加尾,再以富含 c的引物引发合成 cDNA第二链。用限制性内切酶消化双链 cDNA,以交联有抗生物素蛋白的微球捕获 cDNA3′端,以 t4DNA连接酶连接同前述内切酶相对应的适配子,并以 bio-T13及适配子中的序列作为新的引物进行特异的 pCR扩增,得到大量的特异 cDNA片段。适配子末端被32P-dATP标记后,固定于微球上的 cDNA片段经过一系列酶切,产生的酶切片段从微球表面释放出来,其中那些含有标记末端的片段经凝胶电泳后构成 mRNA指纹图谱。通过分析不同细胞间的指纹图谱就能得到差异表达的序列〔7〕。 gEF技术所需的工作量较 dDRT-PCR明显减少,由于用酶切反应替代了条件不严格的 pCR反应,其重复性也较好,假阳性率低,并且所获得的片段中包含有一定的编码信息。 gEF技术最大的缺点在于电泳技术的局限。由于它的指纹图谱要显示在同一块电泳胶上,经过几轮酶切之后常会得到1 000~2 000条电泳带,而现有的 pAGE电泳很少能分辨超过400条带,故只有15%~30%的 mRNA能够被辨认出来,因此得到的只能是高表达基因。如果希望寻找部分新基因,这是一种比较简单有效的方法;如果希望得到有关某种细胞的基因表达谱,可能比较困难;采用双向电泳技术可能会有所帮助〔8〕。
2.基因表达系统分析( serial analysis of gene expression, sAGE): sAGE法的建立基于两条理论。首先,一段来自某个转录子确定位置的核苷酸,其长度只要有9~10个 bp,就能够特异地确认该转录子。第二,对短片段标签的链接有利于在同一克隆中对多个标签测序。 sAGE也是用生物素标记的 bio-Oligo(dT)为引物合成双链 cDNA,然后以限制酶(锚定酶)进行酶切,捕获 cDNA3′端。在此处产物被分为两部分,分别与包含有 iIS型内切酶(标签酶)位点的 a、 b连接子相接。 iIS型内切酶的特点是作用位点处于识别位点之外。这样经过酶切,就有可能得到只有9~10bp的标签序列。每两个标签的钝端结合后成为 pCR的模板,以基于 a、 b连接子的引物进行 pCR反应的结果是得到了大量每条包含两个不同来源标签的序列,接下来再用锚定酶酶切、连接,就能将多个不同的标签链接在一起(大约为每条包含数十个不同来源的标签),克隆至质粒载体中后集中测序〔9,10〕。 sAGE的最终结果是通过计算机统计得到的,根据某个标签出现频率的高低来判断并计算其所属基因表达的丰度。对于在数据库中找不到对应序列的标签,还可以利用13bp的寡核苷酸探针(9bp加上锚定酶识别位点的4bp)对 cDNA文库进行筛选,以寻找新基因。 sAGE可以检测不同细胞间已知基因表达的具体差异,精确到每个细胞中大约有多少拷贝,可以建立较全面的基因表达谱,系统地分析基因表达的差异。它的缺点在于工作量非常大,有大量的测序及计算机分析任务;而且,对于寻找新基因而言,仅用长度为13bp的寡核苷酸探针筛选 cDNA文库是很不严格的,根据我们的经验,往往是假阳性结果居多。
3 . cDNA3′端限制酶切片段显示( display of 3′ end restriction fragments of cDNAs):cDNA3′端 rFD利用带有“踵”结构的锚定 oligo(dT)引物合成 cDNA第一链,以 okayama和 berg的置换法合成 cDNA第二链,然后将双链 cDNA以限制酶消化。本方法的适配子由 a1和 a2两条寡核苷酸构成,其序列与所用限制酶识别位点相符合,先将 a2的5′端磷酸化,再加入 a1退火,就会形成一个 y型结构;把 y型适配子与酶切后的 cDNA片段相连接,以适配子及锚定引物中所含序列为特异引物进行 pCR反应,则只有 cDNA3′末端的一段被扩增出来,这时的产物可用凝胶电泳表示出来构成差异表达图谱。对于每次切割6bp的限制酶来说,每种大概只能切割8%的 cDNA,因此至少需要12种以上的限制酶才能使所有 cDNA都显示出来〔11〕。 cDNA3′端 rFD与 gEF的思路比较相似,由于它利用多种限制酶进行酶切,因此不会象 gEF因凝胶电泳分辨率不够而漏掉信息。它的重复性较好,假阳性率低,尤其是对于已知基因,可以根据选择内切酶的作用位点确定该基因在凝胶电泳中的位置并判断其含量,从而避免了进一步的分析。对于精力有限的研究人员,这可能是个值得一试的方法。 cDNA3′端 rFD方法也存在一些和 dDRT-PCR相类似的缺点,它得到的片段中包含的编码信息比较少,需要多花一些时间对所得到的差异条带进一步分析。
4.分子指数的 rNA指纹( rNA fingerprinting by molecular indexing, mI):MI是一种能够较好地显示 mRNA中编码序列的方法。它利用Ⅱ s型内切酶的作用位点在识别位点之外可以形成一个4bp的突出端的特点,设计43共64种(最外侧一个核苷酸随机)适配子,使得获取编码序列片段成为可能。首先是以常规方法合成双链 cDNA,用Ⅱ类限制酶进行酶切后连接5′端磷酸化的相应适配子,再以Ⅱ s类
I. 基因诊断常用技术方法
基因诊断(gene diagnosis)是以探测基因的存在,分析基因的类型和缺陷及其表达功能是否正常,从而达到诊断疾病的一种方法。它是继形态学、生物化学和免疫学诊断之后的第四代诊埋物断技术,它的诞生与发展得益于分子生物学理论和技术的迅速发展。
常用基因诊断技术:
一、Southern印迹法(Southern blot)
基本原理是:硝酸纤维膜或尼龙滤膜对单链DNA的吸附能力很强,当电泳后凝胶经过DNA变性处理,覆以上述滤膜,再于其上方压上多层干燥的吸水纸,借助它对深盐溶液的上吸作用,凝胶上的单链DNA将转移到滤膜上。转移是原位的,即DNA片段的位置保持不变。转移结束后,经过80℃烘烤的DNA,将原位地固定于膜上。
当含有特定基因片段已原位转移到膜上后,即可与同位素标记了的探针进行杂交,并将杂交的信号显示出来。杂交通常在塑料袋中进行,袋内放置上述杂交滤膜,加入含有变性后探针的杂交溶液后,在一定温度下让单链探针DNA与固定于膜上的单链基因DNA分子按碱基到互补原理充分结合。结合是特异的,例如只有β珠蛋白基因DNA才能结合上β珠蛋白的探针。杂交后,洗去膜上的未组合的探针,将Ⅹ线胶片覆于膜上,在暗盒中日光进行放射自显影。结合了同位素标记探针的DNA片段所在部位将显示黑色的杂交带,基因的缺失或突变则可能导致带的缺失或位置改变。
二、聚合酶链反应
近年来,基因分析和基因工程技术有了革命性的突破,这主要归功于聚合酶链反应(polymerase chain reaction,PCR)的发展和应用。应用PCR技术可以使特定的基因或DNA片段在短短的2-3小时内体外扩增数十万至百万倍。扩增的片段可以直接通过电泳观察,也可用于进一步的分析。这样,少量的单拷贝基因不需通过同位素提高其敏感性来观察,而通过扩增至百万倍后直接观察到,而且原先需要一、二周才能作出的诊断可以缩短至数小时。
三、高纳扩增片段长度多态性
小卫星DNA和微卫星DNA的长度多态性可以通过PCR扩增后电泳来检出,并用于致病基因的连锁分析,这种诊断方法称为扩增片段长度多态性(amplified fragment length polymorphism,Amp-FLP)连锁分析法。PCR扩增后,产物即等位片段之间的差别有时只有几个核苷酸,故需用聚丙烯酰胺凝胶电泳分离鉴定。此法多用于突变性质不明的连锁分析.
四、等位基因的特异寡核苷酸探针诊断法
当基因的突变部位和性质已完全明了时,可以合成等基因特异的寡核苷酸探针(allele-specific oligonucleotide,ASO)用同位素或非同位素标记进行诊断。探针通常为长20bp左右的核苷酸。用于探测点突变时一般需要合成两种探针弯念液,与正常基因序列完全一致,能与之稳定地杂交,但不能与突变基因序列杂交;另一种与突变基因序列一致,能与突变基因序列稳定杂交,但不能与正常基因序列稳定杂交,这样,就可以把只有一个碱基发生了突变的基因区别开来.
PCR可结合ASO,即PCR-ASO技术,即先将含有突变点的基因有关片段进行体外扩增,然后再与ASO探针作点杂交,这样大大简化了方法,节约了时间,而且只要极少量的基因组DNA就可进行。
五、单链构象多态性诊断法
单链构象多态性(signle strand conformation polymorphism,SSCP)是指单链DNA由于碱基序列的不同可引起构象差异,这种差异将造成相同或相近长度的单链DNA电泳迁移率不同,从而可用于DNA中单个碱基的替代、微小的缺失或手稿的检测。用SSCP法检查基因突变时,通常在疑有突变的DNA片段附近设计一对引物进行PCR扩增,然后将扩增物用甲酰胺等变性,并在聚丙烯酰胺凝胶中电泳,突变所引起的DNA构象差异将表现为电泳带位置的差异,从而可据之作出诊断。
J. 如何从基因文库中筛选目的基因
有3种方法:核酸杂交法、PCR筛选法、免疫筛选法