基因工程载体的分类及其特性

UMBRELLA 基因工程载体的分类及其特性基因工程载体的分类及其特性 田文晓 按照来源和性质分类按照来源和性质分类 1 1 质粒载体质粒载体 复制 通常情况下一个质粒含有一个与相应的顺式作用控制要素结合在一起的复制起始区 在不同的质粒中 复制起始区的组成方式不同 有的可决定复制的方式 例如滚环复制和 复制 在大肠杆菌中使用的大多数载体都带有一个来源于 pMB1 质粒或 ColE1 质粒的复 制起始位点 拷贝数 质粒拷贝数分为严谨型与松驰型 严谨型质粒每个细胞中拷贝数大约为 1 几个 松驰型质粒拷贝数较多 可达几百 不相容性 两个质粒在同一宿主中不能共存的现象称质粒的不相容性 它是指在第二个质 粒导入后 在不涉及 DNA 限制系统时出现的现象 不相容的质粒一般都利用同一复制系 统 从而导致不能共存于同一宿主中 两个不相容性质粒在同一个细胞中复制时 在分配 到子细胞的过程中会竞争 随机挑选 微小的差异最终被放大 从而导致在子细胞中只含 有其中一种质粒 转移性 指在自然条件下 很多质粒可以通过称为细菌接合的作用转移到新宿主内 它需 要移动基因 mob 转移基因 tra 顺式因子 bom 及其内部的转移缺口位点 nic 2 2 噬菌体载体 包括噬菌体载体 包括 噬菌体 噬菌体 M13M13 噬菌体载体 噬菌体载体 1 噬菌体载体 噬菌体载体 大的外援插入片段在质粒中不稳定 转导是比转化效率更高的过程 避免 出现无插入片段的空载体 2 M13M13 噬菌体载体 噬菌体载体 可以对任意克隆基因进行 DNA 进行诱变 测序方便 可以制备单链测序模 板 含有噬菌体 DNA 的噬菌体颗粒从转化细胞中分泌出来后 可以在生长平板上收集 超感染免疫性 溶原性细菌在被噬菌体感染并溶原化后 不会被同种噬菌体再次感染 经过若干世代后 溶原性细菌会开始进入溶菌周期 即溶原性细菌的诱发 此时 原噬菌 体从宿主基因组上切离下来进行增殖 3 3 粘粒载体 柯斯质粒 粘粒载体 柯斯质粒 具有 噬菌体的特性 柯斯质粒载体在克隆了合适长度的外源 DNA 并在体外被包装成噬 菌体颗粒之后 可以高效地转导对 噬菌体敏感的大肠杆菌寄主细胞 但该载体不包含 噬菌体的全部必要基因 因此不能够通过溶菌周期 无法形成子代噬菌体颗粒 UMBRELLA 具有质粒载体的持性 柯斯质粒载体具有质粒复制子 因此在寄主细胞内能够像质粒 DNA 一样进行复制 并且在氯霉素作用下 同样也会获得进一步的扩增 此外 柯斯质粒载体 通常也都具有抗菌素抗性基因 可供作重组体分子表型选择标记 具有高容量的克隆能力 柯斯质粒载体的分子仅具有一个复制起点 一两个选择记号和 COS 位点等三个组成部分 其分子量较小 一般只有 5 7kb 左右 因此 柯斯质粒载体的 克隆极限可达 45kb 左右 具有与同源序列的质粒进行重组的能力 一旦柯斯质粒与一种带有同源序列的质粒共存在 同一个寄主细胞当中时 它们之间便会形成共合体 因此 假若柯斯质粒与质粒各自具有 一个互不相同的抗药性记号及相容性的复制起点 那么当他们转化到同一寄主细胞之后 便可容易的筛选出含有两个不同不同选择记号的共合体分子 4 4 病毒载体病毒载体 转导效率高 复杂的装配过程由细胞完成 不同病毒载体具有不同表达特点 根据病毒载体在主细胞中的存在情况分为瞬时表达病毒载体和稳定表达病毒载体 5 5 人工染色体人工染色体 可以容纳更长的 DNA 片段 用较少的克隆就可以包含特定的基因组全部序列 从而保持了 基因组特定序列的完整性 有利于物理图谱的制作 按照功能和用途分类 1 1 克隆载体 又分为质粒载体 噬菌体载体 粘粒载体 人工微小染色体特征如上方克隆载体 又分为质粒载体 噬菌体载体 粘粒载体 人工微小染色体特征如上方 的按来源的分类 的按来源的分类 能在宿主细胞中复制繁殖 而且最好要有较高的自主复制能力 容易进入宿主细胞 而且进入效率越高越好 容易插入外来核酸片段 插入后不影响其进入宿主细胞和在细胞中的复制 这就要求载体 DNA 上要有合适的限制性核酸内切酶位点 容易从宿主细胞中分离纯化出来 这才便于重组操作 有容易被识别筛选的标志 当其进入宿主细胞 或携带着外来的核酸序列进入宿主细胞都 能容易被辨认和分离出来 这才介于克隆操作 2 2 表达载体 包括原核表达载体和真核表达载体 表达载体 包括原核表达载体和真核表达载体 1 原核表达载体 原核表达载体 繁殖迅速 培养简单 操作方便 遗传稳定 基因克隆及表达系统成熟完善 全基因测序完成 被美国 FDA 批准为安全的基因工程受体生物 UMBRELLA 2 真核表达载体 真核表达载体 基因表达调控机理比较清楚 遗传操作方便 技术成熟 成本低廉 不含特 异性病毒 不产生内毒素 安全性高 表达载体 Expression vectors 就是在克隆载体基本骨架的基础上增加表达元件 如启动 子 RBS 终止子等 使目的基因能够表达的载体 3 3 测序载体测序载体 测序载体包括单链载体 双链载体 如 M13 Puc 系列 PGEM 系列 测序载体一般含有一 段多酶切位点区 便于外源 DNA 片段的插入 重组 在插入片段的旁边 有合适的测序引 物互补序列 双链 DNA 载体 可以从插入片段的两侧同时测定 DNA 链的顺序 故提高了测 序效率 4 4 转化载体转化载体 为了把任何一个基因或 DNA 序列整合到所要的生物体基因组 把来自所要的生物体的一个 基因或 DNA 序列克隆进一个环状载体 通过同源重组整合进基因组 用同一种载体克隆外 源 DNA 序列后去转化该生物体 通过转化载体和整合载体之间的同源性而插入 将外源 DNA 序列插入该生物体基因组 5 5 穿梭载体穿梭载体 这类载体不