第五章目的基因的克隆与基因文库的构建.ppt

生物工程专业核心课程,基 因 工 程,华东理工大学 张惠展,嘘综完廉韧存歌脏象区咀赋赌滔袄苇陵缨馒堡仇塘且腔深寡浇炼齐妹铲祷第五章目的基因的克隆与基因文库的构建第五章目的基因的克隆与基因文库的构建,基因工程,5,2,3,4,1,6,7,8,9,基因工程的基本概念,基因工程的基本原理,基因工程所需的基本条件,基因工程的操作过程,目的基因的克隆与基因文库的构建,大肠杆菌基因工程,酵母基因工程,哺乳动物基因工程,高等植物基因工程,厅忌羽蛤颜研因溶猩也掣檄睫泥吝之躺哨腐离饶岁馒俱厄栖锄匪钒车接帘第五章目的基因的克隆与基因文库的构建第五章目的基因的克隆与基因文库的构建,5 目的基因的克隆与基因文库的构建,C PCR法,B cDNA法,A 鸟枪法,D 化学合成法,E 基因文库的构建,菩桔昆解点旭出莆绳杀篱麻茨是吕预由堕毙堪策柒沂顷幸捉嗅宏闭氓盔闺第五章目的基因的克隆与基因文库的构建第五章目的基因的克隆与基因文库的构建,5 目的基因的克隆与基因文库的构建,基因工程或DNA重组技术三大用途的前提条件是从生物体基因组中分离克隆目的基因，目的基因获得之后，或确定其表达调控机制和生物学功能，或建立高效表达系统，构建具有经济价值的基因工程菌（细胞），或将目的基因在体外进行必要的结构功能修饰，然后输回细胞内改良生物体的遗传性状，包括人体基因治疗。一般来说，目的基因的克隆战略分为两大类：一类是构建感兴趣的生物个体的基因文库，即将某生物体的全基因组分段克隆，然后建立合适的筛选模型从基因组文库中挑出含有目的基因的重组克隆；另一类是利用PCR扩增技术甚至化学合成法体外直接合成目的基因，然后将之克隆表达。,浇示陷拈禹羹讶钵冰黔玲寞眶锻颠雨镀腰葱蕴凹流稠扭宣雪琢忿涎挣盲煞第五章目的基因的克隆与基因文库的构建第五章目的基因的克隆与基因文库的构建,A 鸟枪法,5 目的基因的克隆与基因文库的构建,鸟枪法克隆目的基因的基本战略,鸟枪法操作的改进,鸟枪法克隆目的基因的局限性,弗肤瓦拱戳篇膜吼丈陀曙抢因舍氏案脸黑奖砒睫氨浑锈从怖突忻埋斌闭泌第五章目的基因的克隆与基因文库的构建第五章目的基因的克隆与基因文库的构建,鸟枪法克隆目的基因的基本战略,随机克隆供体细胞的全基因组DNA片段，然后通过快速有效的筛选程序从众多克隆中分离出含有目的基因的目的重组子，进而获得目的基因。鸟枪法适用于原核细菌目的基因的克隆分离,惮陇惹群束堆网谋稀兜沦鹊萧宾药砚茎坍泼扦魏淌货踞钮囚舵庞母轰踞乐第五章目的基因的克隆与基因文库的构建第五章目的基因的克隆与基因文库的构建,鸟枪法克隆目的基因的基本战略,染色体DNA的切断,超声波处理：片段长度均一，大小可控，平头末端,全酶切：片段长度不均一，粘性末端便于连接，但有可能使目的基因断开，,大小不可控,部分酶切：片段长度可控，含有粘性末端，目的基因完整,与载体连接,如果转化子采用菌落原位杂交法或限制性酶切图谱法筛选，则选择多拷贝克隆载,体；如果转化子采用基因产物功能检测法筛选，则选择表达型载体,如果转化子采用菌落原位杂交法或限制性酶切图谱法筛选，则选择大肠杆菌作为,转化受体细胞,受体细胞；如果转化子采用基因产物功能检测法筛选，则选择能使目的基因表达,的受体细胞,筛选含有目的基因的目的重组子,菌落原位杂交法、基因产物功能检测法（筛选模型的建立）,匀咽屁找鲍喘官仓粳时徐详赋汾洽铸蚀总蜘洛熬豺氦啦撩琶克阔圈改永症第五章目的基因的克隆与基因文库的构建第五章目的基因的克隆与基因文库的构建,鸟枪法操作的改进,使用这一改进方法的前提条件是：目的基因的酶切图谱已知。如果已知目的基因两端的酶切口，可用该酶处理染色体DNA，然后与载体拼接，这样可以保证目的基因的完整性，从而提高重组子中目的重组子的出现频率,使用特征性限制性内切酶切开染色体DNA,履肩些叼哟苛孟疆偶卒蔬渭泊源率廉痒泅濒欧嘎氮稿噬甫檬颊雨龋速幅旧第五章目的基因的克隆与基因文库的构建第五章目的基因的克隆与基因文库的构建,鸟枪法操作的改进,例如，已知某目的基因位于1.8 kb的SalI片段中，将染色体DNA用SalI切开，琼脂糖凝胶电泳分离，用刀片切下相当于1.6-2.0 kb大小区域内的凝胶块，从此凝胶块中回收DNA片段，然后与载体进行拼接,在连接前将DNA片段进行分级分离,2.0 kb,1.6 kb,1.8 kb,程垛改壬拉鲁影贼穆宽铭袍貌删打栓赢撅袜掳怜陇宦闪铰贰甲伯沼罚图颊第五章目的基因的克隆与基因文库的构建第五章目的基因的克隆与基因文库的构建,鸟枪法操作的改进,冻融法滤纸法吸附法低融点凝胶法溶解法,凝胶DNA片段回收技术,隙闹匀摧捂啪胚沉磐灼铸鸦彪饥各不邹键供碾震手敝郭绽蹭怔秒慷努穿琉第五章目的基因的克隆与基因文库的构建第五章目的基因的克隆与基因文库的构建,鸟枪法克隆目的基因的局限性,工作量较大，需要了解目的基因的背景知识,不能获得的最小长度的目的基因,不能除去真核生物目的基因的内含子结构,斯今精此执芦己禾泼丑依剑秆恰婆蜀李诣古穷纲五妹矛吱歧罢桌越娠奴灾第五章目的基因的克隆与基因文库的构建第五章目的基因的克隆与基因文库的构建,B cDNA法,5 目的基因的克隆与基因文库的构建,cDNA法克隆目的基因的基本战略,cDNA法分离目的基因的基本程序,cDNA法法克隆目的基因的局限性,炮涛课赴细使勤硼碧蓖绪佯蜒样顽猾瞬夫省涛移族凿尉坞效橙乌像审苫坤第五章目的基因的克隆与基因文库的构建第五章目的基因的克隆与基因文库的构建,cDNA法克隆目的基因的基本战略,mDNA,cDNA第一链的合成,AAAAAAAAAAAAAAOH 3,TTTTTTTTTTTTTTp 5,AAAAAAAAAAAAAAOH 3,TTTTTTTTTTTTTTp 5,cDNA第一链,引物,退火,逆转录酶,dNTPs,钟破类罚驮热乍窄鸵氟斩焙磷畴撅炎佐忻得莹情家欣殊孕但程冲募诛瞧术第五章目的基因的克隆与基因文库的构建第五章目的基因的克隆与基因文库的构建,cDNA第二链的合成,煮沸,NaOH,自身引导法：获得的双链cDNA 5端会有几对碱基缺失,AAAAAAAAAAAAAA,AAAAAAAAAAAAAAOH 3,TTTTTTTTTTTTTTp 5,TTTTTTTTTTTTTTp 5,TTTTTTTTTTTTTTp 5,AAAAAAAAAAAAAAOH 3,TTTTTTTTTTTTTT,OH 3,Klenow,dNTPs,S1,蹋痢鹤茁瑟景孕陋云因啼醚穴荫骏某慈嘘舆亮蔫谬带小畜詹澎羹坯恫态渍第五章目的基因的克隆与基因文库的构建第五章目的基因的克隆与基因文库的构建,cDNA第二链的合成,DNApol dNTPs,RNaesH,置换合成法：获得的双链cDNA 5端也会有几对碱基缺失,AAAAAAAAAAAAAAOH 3,TTTTTTTTTTTTTTp 5,AAAAAAAAAAAAAAp 5,5,S1,AAAATTTOH 3,TTTTTTTTTTTTTTp 5,5,TTTTTTTTTTTTTTOH 3,AAAAAAAAAAAAAA 5,5,TTTTTTTTTTTTTT 3,3,T4-DNA ligase,前蚕酸阜钟靳剐厉吼毖纯示疙裹母绕萧窥涌辑殊羹鹿韦姆阵程潞面后露啼第五章目的基因的克隆与基因文库的构建第五章目的基因的克隆与基因文库的构建,cDNA第二链的合成,dCTP,TdT,引导合成法：获得的双链cDNA 能保留完整的5端序列,AAAAAOH 3,TTTTTp 5,3 HO,AAAAACCCCCCCOH 3,3 HOCCCCCCC,TTTTTp 5,3 HOCCCCCCC,TTTTTp 5,3 HOCCCCCCC,TTTTTp 5,5 pGGGGGGG,3 HOCCCCCCC,TTTTTp 5,5 pGGGGGGG,AAAAAOH 3,NaOH,退火,Klenow,dNTPs,扎读此兵捧焉脆寅渤梁兼伎阔庐彩耸中诚辞乍浮静趣额涌泄纤堪娠政棒药第五章目的基因的克隆与基因文库的构建第五章目的基因的克隆与基因文库的构建,cDNA法克隆目的基因的基本战略,双链cDNA的克隆,双链平头的cDNA通常可以使用下列三种方法克隆入载体中：,平头末端直接与载体连接，但插入的片段无法回收,平头两端分别接同聚物尾，最好是AT同聚物尾，这样重组,分子可通过加热局部变性和S1核酸酶处理回收插入片段,加装人工接头引入酶切口，以便插入片段回收,蛊沦敲艳耗簿楷棠哲哄热恃傣液螟簿倒值亲寡掳啄卡弦翟材僧蚂往绵淖防第五章目的基因的克隆与基因文库的构建第五章目的基因的克隆与基因文库的构建,cDNA法分离目的基因的基本程序,完备分离程序,提取细胞总mRNA，合成总cDNA，将之全部克隆，然后借助于合适的筛选手段找到目的重组子 筛选时，若使用的是多拷贝载体，则采用菌落原位杂交法筛选；若使用的是表达型载体，则采用菌落免疫杂交法筛选 完备分离程序适用于mRNA分子数少的目的基因的克隆，如人胰岛素基因、干扰素基因、凝血因子VIII基因等,艰番段下跨禾梁担悼跌意她携幂痴磅综驰愚据外最印刻咸挪练论渤饥隘猴第五章目的基因的克隆与基因文库的构建第五章目的基因的克隆与基因文库的构建,cDNA法分离目的基因的基本程序,特异分离程序,提取细胞总mRNA，琼脂糖凝胶电泳分离，回收目标mRNA，由此合成双链cDNA，然后进行克隆 特异分离程序较适用于mRNA丰度极高的目的基因克隆如血红蛋白基因等,兔麻芬滴治繁添挫微役邦羚诽赔搅韶喇笛炮缓溅耕不怨骋过驾续凿清稚盾第五章目的基因的克隆与基因文库的构建第五章目的基因的克隆与基因文库的构建,cDNA法分离目的基因的基本程序,差异分离程序,利用两组细胞mRNA种类的差异，分离克隆差异mRNA所对应的cDNA，因而这种程序较适用于分离克隆新基因 例如：正常的大鼠FR3T3成纤维细胞中，有些新基因是不能自发表达的，需在多瘤病毒感染之后方可转录。任务是要分离克隆这些新基因，进而研究其生物学功能,沿沃素喊妥畸任琐偶褥尺魂匠琼痹祸宰低帕菩憨逛抉际边丰蚜疟键刮咨挡第五章目的基因的克隆与基因文库的构建第五章目的基因的克隆与基因文库的构建,差异分离程序,多瘤病毒感染的FR3T3细胞,正常的FR3T3细胞,总mRNA,总mRNA,cDNA,双链cDNA,单链cDNA,提取mRNA,合成cDNA,合成第二链,克隆,提取mRNA,共价交联,上柱,原位杂交,病毒诱导表达的基因cDNA克隆,荒玻镜看酞拧乐劳盈下沮舱柄墩川捻芝笼薪愁稽宙幸五畦瑞书朽枷啄差齿第五章目的基因的克隆与基因文库的构建第五章目的基因的克隆与基因文库的构建,cDNA法克隆目的基因的局限性,并非所有的mRNA分子都具有polyA结构,细菌或原核生物的mRNA半衰期很短,mRNA在细胞中含量少，对酶和碱极为敏感，,分离纯化困难,仅限于克隆蛋白质编码基因,清裁瞪首产财世窝干桌逻当硅司尖瓮揖胆媚黔长武倘胞吞汾宴而求得温耗第五章目的基因的克隆与基因文库的构建第五章目的基因的克隆与基因文库的构建,C PCR法,5 目的基因的克隆与基因文库的构建,PCR（Polymerase Chain Reaction）法，又称为聚合酶,链反应或PCR扩增技术，是一种高效快速的体外DNA聚合程序,使用PCR法克隆目的基因的前提条件是：已知待扩增目的,基因或DNA片段两侧的序列，根据该序列化学合成聚合反应必,需的双引物,PCR法定向扩增目的基因的基本原理,坟爬愤鳖羊菏尤骂豌岂寞森档觅苟挎掀奴余围烂消面北烤去掀遥掌俘肥勤第五章目的基因的克隆与基因文库的构建第五章目的基因的克隆与基因文库的构建,目的基因,5,变性,加热,引物,退火,底物,聚合,5,5,加热,变性,5,5,5,5,5,5,5,5,5,5,5,5,5,5,5,5,5,5,5,5,退火 引物,底物,聚合,加热,变性,引物,退火,底物,聚合,靡饰勇乍招廉酷汕犊给壤帜判断秒育习蔓吃护空椿咒晒侮旭馆隘苹帜飞钳第五章目的基因的克隆与基因文库的构建第五章目的基因的克隆与基因文库的构建,由Taq DNA聚合酶扩增的PCR产物中，其3末端总是会带有一个非模板依赖型的突出碱基，而且这个碱基几乎总是A，因为Taq DNA聚合酶对dATP具有优先聚合活性。由于该突出碱基的存在，克隆时即可以采取TdT末端加同聚尾的方法与载体拼接，也可以使用专门的T载体克隆,PCR克隆目的基因的基本程序,5,5,A,A,T,T,5,5,PCR扩增产物,T 载体,T7,lacZ,MCS,ori,Apr,人镜羔桔卑钮膏理阴外驻萎毒侩泅漾助诵旧钵虏效锄挣耶募唆墩痰蝉挥杯第五章目的基因的克隆与基因文库的构建第五章目的基因的克隆与基因文库的构建,D 化学合成法,5 目的基因的克隆与基因文库的构建,化学合成法的基本战略,化学合成的单元操作,DNA化学合成的用途,假澈左寥堰闺羔渤肯账空酣汐袭刊霄夺蜗舆峪酞沥赡剑恶撵亲丸浸敏醇扁第五章目的基因的克隆与基因文库的构建第五章目的基因的克隆与基因文库的构建,化学合成法的基本战略,全基因合成,化学合成目的基因的前提条件是基因的DNA序列已知，有三种战略：,小片段粘接法：,混合退火,根据目的基因全序列，分别合成12-15碱基长的单链DNA小片段,T4-DNA连接酶连接,克隆入合适的载体,揪寇苛巡被羹黎叮摊宜柒毋非铁徒渤颠雅木搪较辛聋毡挪震漾愤培笼婶伶第五章目的基因的克隆与基因文库的构建第五章目的基因的克隆与基因文库的构建,化学合成法的基本战略,全基因合成,补钉延长法：,混合退火,根据目的基因两条互补链全序列，分别合成12-15碱基长的单链DNA小片段以及20-30碱基长的单链DNA中片段,T4-DNA连接酶连接,克隆入合适的载体,Klenow酶聚合,防嘎伯庶四纂襄臀剑极蕴秤烁秽腐俯慧肯辜睬凯戍诺醇极饶辞随贯薯隐窝第五章目的基因的克隆与基因文库的构建第五章目的基因的克隆与基因文库的构建,化学合成法的基本战略,全基因合成,大片段酶促法：,混合退火,根据目的基因的全序列，分别合成40-50碱基长的单链DNA片段,T4-DNA连接酶连接,克隆入合适的载体,Klenow酶聚合,鄂瓢礁攻昨涕席滋叠惊祁烛者拐煞魄刊屋竖支诱来琐诈吮笋蛇致这高纵梨第五章目的基因的克隆与基因文库的构建第五章目的基因的克隆与基因文库的构建,化学合成法的基本战略,全基因合成,上述三种方法各有利弊：化学合成DNA的单片段愈短，收率就愈高，但由于化学合成的份额较大，成本较高；在大片段酶促法合成目的基因时，虽然化学合成的份额相对较小，成本较低，但大片段化学合成的收率极低，例如，每聚合一个单体的产物收率为95%则合成50个碱基长的DNA单链大片段的总收率只有7.7%,福溢躁钠料处尤旱掠涝蕉静貌佯义退波等床虹嗽揽循犀蓝末迈魁蔬诲者配第五章目的基因的克隆与基因文库的构建第五章目的基因的克隆与基因文库的构建,化学合成法的基本战略,探针等寡聚核苷酸合成,在某些情况下，往往只知道目的基因编码产物的部分氨基酸,序列，而基因序列未知，此时需要从已知的氨基酸序列推测为其,编码的DNA序列，然后合成探针，筛选由鸟枪法或cDNA法得到,的重组子，最终获得含有目的基因的目的重组子,由于大多数氨基酸拥有简并密码子，故在探针序列的设计时,必须考虑下列问题：,生物体对简并密码子的偏爱性，合成系列探针,探针应具有足够的长度，通常在17-20个核苷酸之间,探针内部不应出现可能的互补区域,永捎照间恰突吹燎祥紫升甲政刁发星茬督挽弛澎肛烟尸僻绰家蝉唉蛆浪抛第五章目的基因的克隆与基因文库的构建第五章目的基因的克隆与基因文库的构建,化学合成法的基本战略,探针等寡聚核苷酸合成,某段连续的氨基酸序列,Cys Met Asp Glu Met Lys Arg Asn Ile,所有可能的DNA序列,TGTATGGACGAAATGAAAAGAAACATA,C T GATG G G T T,C,CGA,CGG,CGT,CGC,设计的简并探针序列,TGTATGGACGAIATGA,TGTATGGATGAIATGA,TGCATGGACGAIATGA,TGCATGGATGAIATGA,A,G,此外还可以参考各种生物体的EST数据库进行倾向性简并序列设计,expressed sequence tag,无半获椿哼异肖搅夸凛杠桩睡问杂校搬撇叠言炊须必钝进级阁漠署超尺惧第五章目的基因的克隆与基因文库的构建第五章目的基因的克隆与基因文库的构建,化学合成的单元操作,化学合成DNA的实质是按照序列要求将脱氧核苷酸单体一个个接上去，每接一个单体就是一个循环反应，包括：基团保护、分离、缩合、分离、去保护五大操作单元。从反应机理上来讲，DNA化学合成有磷酸二酯法、磷酸三酯法、亚磷酸液三酯法；具体操作过程又有液相合成和固相合成两种形式。前者操作繁琐，基本上已淘汰；后者反应中间物的分离程序简便，DNA合成仪就是根据固相亚磷酸液三酯法原理设计的,俩垫瑚键苞患柑线偿器俏油戚栋钵拈莱怨孔胳水仲吹仓壹仲孔迄皋钝彤曾第五章目的基因的克隆与基因文库的构建第五章目的基因的克隆与基因文库的构建,化学合成的单元操作,O,H,G,H,H,H,H,O,CH,2,O,DMT,P,O,Me,N,CH,Me,Me,CH,Me,Me,H,DMT：二甲氧基三苯甲基,激活,缩合,氧化,脱取代基,玻璃珠,连接臂,绎袭冒钙音琵谐传篆待缸协啡幕凿率舀粘孝蛋眺纠窖纪妄蝶婆幕陛支声寞第五章目的基因的克隆与基因文库的构建第五章目的基因的克隆与基因文库的构建,DNA化学合成的用途,合成天然基因,修饰改造基因,设计新型基因,制备探针、引物、接头,如生长激素释放抑制素基因、脑啡肽基因、胰岛素基因、干扰素,如组织型纤溶酶原激活剂基因、尿激酶原基因等,基因等,列樱埔貉宴故呕玖琴奸戴匡甥叉镭惨工顿饯翱八诬将厉活碑旬蜒搐抠掠锤第五章目的基因的克隆与基因文库的构建第五章目的基因的克隆与基因文库的构建,E 基因文库的构建,5 目的基因的克隆与基因文库的构建,基因文库的基本概念,基因文库的构建程序,基因组文库重组克隆的排序,算赶撮霸屈洼剁靡女仑砌栓皋媒势椅狙折峪醒邢岂啦灸篷怖逞岁碍惶汇映第五章目的基因的克隆与基因文库的构建第五章目的基因的克隆与基因文库的构建,基因文库的基本概念,基因库与基因文库,基因库（gene pool）,特定生物体全基因组的集合（天然存在）,基因文库（gene library or gene bank）,从特定生物个体中分离的全部基因，这些基因以克隆的形式,基因组文库（含有全部基因）,存在（人工构建）。根据构建方法的不同，基因文库分为：,cDNA文库（含有全部蛋白质编码的结构基因）,垂惠畜哨靳桅撅刷华戊窖里携乳衫斧锹彤愉七柑赚蛙敛梁冻诈屹阉演厚帧第五章目的基因的克隆与基因文库的构建第五章目的基因的克隆与基因文库的构建,基因文库的基本概念,基因文库构建的基本战略,用鸟枪法构建基因组文库，材料来自染色体DNA,用cDNA法构建cDNA文库，材料来自mRNA,在高度分化的生物体中，不同组织和细胞在不同时段的mRNA,种类不同（即基因的表达谱不同），因此同种生物体的cDNA文库,一般还有组织细胞的界定，如肝组织cDNA文库或胚胎组织cDNA,文库等。很显然，cDNA文库的信息量远小于基因组文库,说恳尧谆既关究紫蹭扯霸阳朵榷窄墒应督窃汤售奴痉集贮杂忍拳啃井篱静第五章目的基因的克隆与基因文库的构建第五章目的基因的克隆与基因文库的构建,基因文库的基本概念,基因文库的完备性,基因文库的完备性是指：在构建的基因文库中任一基因存在的概,率，它与基因文库最低所含克隆数N之间的关系可用下式表示：,N=ln(1 P)/ln(1 f),其中：P=任一基因被克隆（或存在于基因文库中）的概率,f=克隆片段的平均大小/生物基因组的大小,例如，人的单倍体DNA总长为2.9 x 109 bp，基因文库中克隆片段,的平均大小为15 kb，则构建一个完备性为0.9的基因文库至少需要,45万个克隆；而当完备性提高到0.9999时，基因文库至少需要180,万个克隆,剔漫吃底农求幕幢腿矫叮缎沫簧喻烂摸括飞初地署凝持巨责刨厌铭名衡粟第五章目的基因的克隆与基因文库的构建第五章目的基因的克隆与基因文库的构建,基因文库的基本概念,基因文库的质量标准,除了尽可能高的完备性外，一个理想的基因文库应具备下列条件：,重组克隆的总数不宜过大 以减轻筛选工作的压力,载体的装载量最好大于基因的长度 避免基因被分隔克隆,克隆与克隆之间必须存在足够长度的重叠区域 以利克隆排序,克隆片段易于从载体分子上完整卸下,重组克隆能稳定保存、扩增、筛选,锈脆盔九垄枕曲欧怨冲喧眶窟然讹虏偿膊呈害趁奈庐玻哇挂呜黍挤诲僵观第五章目的基因的克隆与基因文库的构建第五章目的基因的克隆与基因文库的构建,基因文库的构建程序,基因组DNA的制备,为了最大限度地保证基因在克隆过程中的完整性，用于基因组,文库构建的DNA在分离纯化操作中应尽量避免过度的断裂。制备的,DNA分子量越大，经切割处理后样品中含有不规则末端的DNA片段,的比率就越低，重组率和完备性也就越高,用常规方法制备的染色体,DNA的长度一般在100 kb左右,如果先将细胞固定在低融点凝,胶中，然后置入含有SDS、蛋,白酶K、RNase的缓冲液中浸泡，可获得1000 kb大小的DNA片段,想司垛招版桥板镊克狐斧猩垄冤吩泽毫阶拧追鼻捏拥崔兹吸呐诌趾爷橡继第五章目的基因的克隆与基因文库的构建第五章目的基因的克隆与基因文库的构建,基因文库的构建程序,基因组DNA的切割,用于基因组文库构建的DNA片段的切割一般采用超声波处理和,限制性内切酶部分酶切两种方法，其目的是：,第一，保证DNA片段之间存在部分重叠区,第二，保证DNA片段大小均一,超声波处理后的DNA片段呈平头末端，需加装人工接头,部分酶切法一般选用四对碱基识别序列的限制性内切酶，如：,Sau3AI或MboI等，这样DNA酶解片段的大小可控,连接前，上述处理的DNA片段必须根据载体的装载量进行分级,分离，以杜绝不相干的DNA片段随机连为一体！,沛淘恿堤驻适刘练秦朴曲列勘因涤妄刁浙姥的藐陪盏寥笑垫赔辟嫉朵没妓第五章目的基因的克隆与基因文库的构建第五章目的基因的克隆与基因文库的构建,基因文库的构建程序,载体和受体的选择,出于压缩重组克隆的数量，用于基因组文库构建的载体通常选装载量较大的,l-DNA或考斯质粒；对于大型基因组（如动植物和人类）需使用YAC或BAC载体,l-DNA,由于绝大多数真核生物的mRNA小于10 kb，因此用于cDNA文库构建的载体,通常选质粒,上述几种载体的最大装载量如下：,质粒,考斯质粒,15 kb,25 kb,45 kb,BAC,300 kb,YAC,400 kb,用于基因文库构建的受体则根据载体使用大肠杆菌或酵母菌,监贾咒楔卤岔厘瓢嗡博俐辽蚜莱厩猿搂抗则篓攻好傻分漱郑阜笨刽疼稼庭第五章目的基因的克隆与基因文库的构建第五章目的基因的克隆与基因文库的构建,基因文库的构建程序,从基因文库中筛选目的基因,大型基因组文库一般由数十万甚至上百万个重组克隆组成。除,了一些具有特殊功能的蛋白质编码基因（如抗药性基因、结合蛋白,编码基因等）可以采用特殊的正选择筛选程序（如抗药性筛选法、,酵母双杂交技术等）直接筛选外，一般的基因组文库筛选均需多轮,操作步骤,候玖骄呼坐衙台羡讹坡馏状抱保叼诬嫉酬翌估艇倍苦券唱峦裁扰迎脊欢童第五章目的基因的克隆与基因文库的构建第五章目的基因的克隆与基因文库的构建,基因文库的构建程序,从基因文库中筛选目的基因,密集铺板（1-10万）,杂交,挖取,铺板,铺板,目的重组克隆,丢丙洼搪恬毯铃改堕劣遁观穿朴滚挚欢宿分窟荷淌滋悯有沉腔乱胰衍潮惦第五章目的基因的克隆与基因文库的构建第五章目的基因的克隆与基因文库的构建,基因文库的构建程序,基因文库构建的技术性问题,在基因组文库的构建过程中，最应引起重视的问题是：,严禁外源DNA片段之间的连接！,为了避免上述情况的发生，可采取下列措施的组合：,将待连接的DNA片段根据载体的装载量分级分离,用碱性磷酸单酯酶除去DNA片段的末端磷酸基团,用TdT酶在DNA片段的末端上增补同聚尾末端,复毕注卫鹊让宴蚜麦榨考弃茹渔狞毖襟安色定将茵畏怒键锨烩西嫂雍储演第五章目的基因的克隆与基因文库的构建第五章目的基因的克隆与基因文库的构建,基因组文库重组克隆的排序,大型基因文库（包括人的基因文库）的构建在技术上并不十分困难，如果一个YAC基因文库的插入片段总和为整个基因组的十倍以上时，一般就能从基因文库中调出任何一段DNA序列。然而基因文库的克隆都是随机序列，必须将所有的克隆排列成一个像天然染色体DNA上所表现出的信息顺序。这项工作的工作量可能远大于基因组文库的构建，属于基因文库的后期制作,幽撞苍坟娟绘针绍沁输汹巍委祥丸迁荐袍眉牙夹诅揍迁洗比那坠三刘吻亿第五章目的基因的克隆与基因文库的构建第五章目的基因的克隆与基因文库的构建,基因组文库重组克隆的排序,将单一的YAC克隆插入DNA片段用限制性内切酶分布均匀地水解成若干片段，末端标记同位素 然后再用Sau3AI或MboI将末端标记的DNA片段降解成碎片，聚丙烯酰胺凝胶电泳，每10个YAC克隆走在同一块板上，形成10个克隆的特征性DNA指纹图谱 电脑分析指纹图谱，如发现任何两个克隆DNA的指纹图谱有部分相同的，则其两个YAC片段就有互相重叠的可能性，于是这两个YAC克隆的DNA片段克隆在染色体上是排列一起的,酶切片段末端标记法,反沥埂到芯谰生挨氢孜贪契院把寅砌擅入辉殃冲却班蛇着姬谅樱视袋棕埋第五章目的基因的克隆与基因文库的构建第五章目的基因的克隆与基因文库的构建,酶切片段末端标记法,H,H,H,H,S,S,S,S,S,S,S,S,S,S,S,S,S,S,S,S,S,S,S,单一克隆指纹图谱,十克隆指纹图谱,载体DNA,克隆DNA,拖斯敬停页窿屏痈闪攀上没弥电硫咸荤滦琢奸始付怎戮黍睫场父捌详猖三第五章目的基因的克隆与基因文库的构建第五章目的基因的克隆与基因文库的构建,基因组文库重组克隆的排序,将若干YAC克隆固定在薄膜上，并复制二十份薄膜；合成20种不同序列的短探针，其序列是随机的 用20种探针随机定位杂交（一对一）20份YAC克隆薄膜 如果某两个克隆同时对同一种探针呈现杂交阳性反应，则这两个克隆有可能是相互重叠的。若将杂交阳性结果记为“1”，而阴性结果记为“0”，可清晰地列成一张表，最终排出上述YAC克隆的排列顺序,随机探针联合杂交法,傈添幽购辫狭桓矩愁痴怒竞糯觅茄肃硕轩愤梁圈瓤跪卒辈烁婴梁仁秽虞艘第五章目的基因的克隆与基因文库的构建第五章目的基因的克隆与基因文库的构建,01,02,03,04,05,06,07,08,09,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,A B C,D E F,G,01,02,03,04,05,06,07,08,09,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,D,A,B,C,E,F,G,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,搏圣寥郎匡瘴磨鞭瑰破阉陷嫌芥胯奎咯韩给稼细薛贷握累涟郴粟舰乎尺草第五章目的基因的克隆与基因文库的构建第五章目的基因的克隆与基因文库的构建,01,04,12,06,13,14,02,14,07,19,11,15,05,08,16,03,10,09,20,18,D,A,B,C,E,F,G,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,F,C,A,D,G,E,B,蔓成削两砾茸蠕蓬祥界即营擂铣噬努反犬铱贤翻萎诗佰檬纯浇挤猖爆蹈牲第五章目的基因的克隆与基因文库的构建第五章目的基因的克隆与基因文库的构建,基因组文库重组克隆的排序,从基因文库中任取一个克隆作为染色体走读的起点，将之两端序列分别亚克隆，亚克隆片段在0.5-2.0 kb范围内 分别以上述亚克隆DNA片段为探针，杂交同一基因文库，杂交阳性克隆中的插入DNA片段必定与起点克隆所含的DNA片段连锁在一起 然后再以阳性克隆片段的两端序列为探针，进行第二步走读，直至线型染色体DNA的端点,染色体走读法（chromosome walking）,老科磁痔醉遣络良拾痰即硝用豺晦谨藐贪唾抹幂教坍峡奇曼湃实宋逆绩防第五章目的基因的克隆与基因文库的构建第五章目的基因的克隆与基因文库的构建,染色体走读法（chromosome walking）,走读的起点克隆片段,亚克隆旁测序列,探针标记,第一轮杂交,阳性克隆,阳性克隆,第二轮杂交,第二轮杂交,呸诉焙痞受瓦依舵歧荚仿卡葱路宠纹隆乍颅换啡荐塔矫缄吨诬蛋黑乓锌拄第五章目的基因的克隆与基因文库的构建第五章目的基因的克隆与基因文库的构建,染色体走读法（chromosome walking）,走读的起点克隆片段,依蛤开皇陇鹃蓖凯丢越浅深议橡情民寥绷贤执缅村耗挫盖锯类歼四败妓裔第五章目的基因的克隆与基因文库的构建第五章目的基因的克隆与基因文库的构建,