實驗目的:
基因表達是生物學研究中的重要內容之一,而基因表達載體則是基因表達研究中十分重要的工具。基因表達載體是一種能夠將外源基因導入到細胞中并使其表達的DNA分子。在細胞內,基因表達載體可以通過轉錄和翻譯的過程將外源基因轉化為蛋白質,從而實現(xiàn)基因表達。
實驗原理:
表達載體是用來在受體細胞中表達外源基因的載體,原核表達載體通常為質粒,表達載體除具有克隆載體所具有的性質以外,還應具有表達元件(轉錄和翻譯所必須的DNA序列)。
大腸桿菌表達載體要求:①有一個強的啟動子及其兩側的調控序列;②應有SD序列,且SD序列與起始密碼子ATG之間要有合適的距離;③在克隆基因與啟動子之間有正確的閱讀框架;④外源基因下游應加入不依賴ρ因子的轉錄終止區(qū)。
構建好表達載體之后,提取重組載體的質粒,然后用質粒進行表達宿主菌的轉化。
實驗步驟:
1.1引物設計
NCBI上查找目的基因SD序列,使用Primer 5軟件進行引物的設計,在設計引物時須引入合適的酶切位點和保護性堿基,具體可查看本公眾號分享的引物設計。
1.2 PCR擴增(以Q5酶擴增為例)
PCR體系(25 μl):
2.目的片段和表達載體的連接(以T4連接為例)
PCR程序:
1.3 瓊脂糖凝膠電泳
根據(jù)目的條帶大小配置相應濃度的瓊脂糖凝膠,微波爐加熱,全部溶解后,冷卻至60℃左右,按照1:10000加入核酸染料,混勻后倒入凝膠鑄槽中,插入梳子,除去氣泡,待全部凝固后拔出梳子。
將凝膠置于電泳槽中,加樣孔放置于負極,進行加樣(選取合適的DNA Marker),根據(jù)DNA Marker指示條帶在凝膠上的位置決定電泳是否終止,然后將凝膠放置在凝膠成像儀中切膠回收。
2.目的片段和表達載體的連接(以T4連接為例)
不同的表達載體具有不同的優(yōu)勢,在分析基因序列之后可以選擇最佳的表達系統(tǒng)進行重組表達質粒構建。因科研需求,需要pET系列、pGEX系列、pCold(BL21分子伴侶)系列等原核表達載體。
2.1 載體及PCR產(chǎn)物雙酶切
選擇合適的酶切位點,對目的片段和表達載體進行酶切反應。
a. 膠回收產(chǎn)物酶切:37℃ 1 h
b. 連接載體酶切:37℃ 1 h
酶切產(chǎn)物跑瓊脂糖凝膠電泳,UVP觀察,用刀片切下目的條帶,參照膠回收試劑盒說明書回收目的片段。
2.2 連接反應
將膠回收得到的酶切PCR產(chǎn)物和酶切載體進行連接,T4 DNA ligase 16/4℃過夜,連接體系如下:
3.目的蛋白的表達
3.1 連接產(chǎn)物轉化并挑取陽性克隆質粒
a.從-80℃取出感受態(tài)細胞,放在冰上融化;
b.將10μL連接產(chǎn)物全部加入到50 μL感受態(tài)細胞中,輕輕混勻,冰浴30 min;
c.將EP管放在42℃熱激1 min 30 s,速置冰中3 min;
d.向EP管中加入440 μL無抗的液體LB,置于搖床上37℃220 rpm培養(yǎng)1 h;
e.取適量活化后菌液均勻涂布于含抗性(與載體上抗性基因一致)的固體LB培養(yǎng)基上,于37 ℃恒溫培養(yǎng)箱中倒置12-16 h;
f.轉化后挑取陽性克隆質粒,經(jīng)測序鑒定無誤后進行后續(xù)誘導表達實驗。
3.2 提取質粒轉化BL21
a.將鑒定正確的表達重組質粒轉化BL21感受態(tài)細胞(和轉化同理);
b.挑取單菌落接種至含抗性(與載體上抗性基因一致)的液體LB培養(yǎng)瓶中,置于搖床上37 ℃ 220 rpm培養(yǎng)過夜;
c.將過夜培養(yǎng)的菌液以1:100的比例接種于含抗性(與載體上抗性基因一致)的液體LB培養(yǎng)瓶中擴大培養(yǎng);
d.待OD600=0.6-0.8時,取1mL菌液作為未誘導全菌樣品對比,并向剩余菌液中加入終濃度為0.5 mM的IPTG,置于搖床上低溫180 rpm誘導過夜。
3.3 超聲破碎菌液
a.從過夜誘導后的菌液中取1mL作為誘導后全菌樣品對比,收集剩余菌液離心(8000 rpm,20 min,4℃)棄上清用PBS重懸濃縮(濃縮比例約10:1);
b.超聲破碎(超聲4 s,停歇7 s)至透亮,結束后離心(10000 rpm,30min,4℃)分別收集上清和沉淀,將其作對照組取樣;
c.取誘導前全菌,誘導后全菌,誘導后上清,誘導后沉淀各40μL,加入10 μL 5×loading buffer,于99℃變性20min,進行SDS-PAGE電泳分析。
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