λYES(酵母一大肠杆菌穿梭载体)是构建cDNA文库的高效载体,这种载体是噬菌体基因组与一个在大肠杆菌和酵母中都能复制的质粒巧妙结合而成,它兼有病毒和质粒载体的优点。cDNA被插入载体的质粒部分,然后它能在体外被包装入病毒颗粒中,包装起来的载体感染大肠杆菌的效率比质粒本身要高得多。一旦进入了大肠杆菌,λYES中的质粒序列能够被诱导重组出基因组,并进行独立复制,这就可以从质粒中分离出来,以便进行进一步的遗传操作。
为了最大限度地提高克隆效率,载体用只有一个切点的限制性内切核酸酶Xho Ⅰ(5'-C↓TCGAG)进行切割,然后在dTTP存在的情况下,同DNA聚合酶一起进行温育。将一种具有平末端的双链cDNA同一段含由两段寡聚核苷酸组成的双链寡聚核苷酸接头连接起来,这两段寡聚核苷酸的序列是:5'-CGAGATTTACC和5'-GGTAAATC,它们的5'端都是磷酸。然后将载体和cDNA混合并连接在一起。采用这种方法用2μg的载体和0.1μg的cDNA,构建了一个有4×107个克隆的cDNA文库。问:
第1题
能的直接检测。免疫染色表明,这种蛋白质定位于细胞核内,如同推测的一样,是一种转录因子。如果能够测出它所结合的DNA序列,就可以从现有的序列资料中查找已知基因启动子的天然位点,从而能够找到它所调节的基因。
有人建议用PCR扩增同该蛋白质结合的微量DNA,思路是(图Q25.8):①合成一组长为26个碱基的随机序列的寡聚核苷酸混合体,在该序列的两侧各有一段25个碱基的序列作为PCR扩增的引物位点[图Q25.8(a)];②把这些寡聚核苷酸加到含有转录因子的细胞粗提取物中,转录因子可以同含有结合位点的寡聚核苷酸结合;③用转录因子特异的抗体分离同转录因子结合的寡聚核苷酸;④用PCR扩增选择到的寡聚核苷酸进行序列分析。
图Q25.8 用随机的寡聚核苷酸选择和扩增特异的DNA序列(a)用于选择的原初随机序列的寡聚核苷酸,N代表任何一种核苷酸;EcoR Ⅰ和BamH Ⅰ位点有利于选择DNA的克隆和序列分析。(b)同序列特异的DNA结合蛋白结合的寡聚核苷酸的选择和序列分析方案按照这一思路,用0.2ng单链随机序列的寡聚核苷酸开始了这项实验,这个寡聚核苷酸可以同一个PCR引物结合成部分双链,经过如图Q25.8(b)所示的四轮选择和复制后,用BamH Ⅰ和EcoR Ⅰ消化分离到的DNA,将片段克隆到质粒中,并测定了10个独立的克隆(表Q25.1),问:
表Q25.1 10个克隆的序列
注:画线的序列是PCR引物部位,两种序列都是从BamH Ⅰ末端开始,所有序列中结合位点的方向都是相同的。
第2题
因此计划将它从BamH Ⅰ的位点插入载体中。实验严格地按照克隆手册中的方法进行:载体用BamH Ⅰ切割以后,立即用碱性磷酸酶处理除去5'磷酸;接着将处理过的载体同用BamH Ⅰ切割的cDNA片段混合,加入DNA连接酶后进行温育,连接之后,将DNA同已处理过的可以接受DNA的细菌感受态细胞混合。最后,将混合物涂布在加有抗生素固体培养基的平板上。由于载体上带有抗生素的抗性基因,所以,转化的细菌能够存活。
实验中同时设置了四个对照:
对照1:将未同任何载体接触过的细菌细胞涂布在培养平板上。
对照2:将未切割载体转化过的细菌细胞涂布在培养平板上。
对照3:将经切割(但未用碱性磷酸酶处理)并用连接酶连接(但没有cDNA片段)的载体转化过的细菌细胞涂布在培养平板上。
对照4:将经切割(并用碱性磷酸酶处理过)并用DNA连接酶连接(但没有cDNA片段)的载体转化过的细菌细胞涂布在培养平板上。
在进行第一次实验时,感受态细胞不是自己制备的,结果在所有的平板上都长出了多到无法计数的菌落(表Q25.2)。在第二次实验中,自己制备感受态细胞,但这一次,所有的平板上都没有菌落生长(表Q25.2)。接着又进行了第三次实验,这次得到了转化子(表Q25.2)。从实验平板上挑出12个菌落,分离了质粒DNA,并用BamH Ⅰ进行切割,其中9个克隆产生大小同载体一样的单一的一条带,另三个克隆中切出一个cDNA片段,实验终于获得成功。
表Q25.2 cDNA克隆的结果
制备的样品 | 实验结果 | ||
1 | 2 | 3 | |
对照1 只有细胞 | TMTC | 0 | 0 |
对照2 未切的载体 | TMTC | 0 | >1000 |
对照3 省去磷酸酶处理,无cDNA | TMTC | 0 | 435 |
对照4 无cDNA | TMTC | 0 | 25 |
实验样品 | TMTC | 0 | 34 |
注:TMTC=too many to count,多到无法计数。
第3题
酸的短肽加到该蛋白质的N端或C端。这些带有组氨酸标签的蛋白质能够紧紧地同Ni2+柱结合,但很容易被EDTA或咪唑溶液洗脱。此法可以一步完成大量蛋白质的纯化。
图Q25.9是编码该蛋白质的核苷酸序列。请设计一对PCR引物,各含有18个同该基因同源的核苷酸,能够用于扩增该基因的编码序列。另外,在N端有一个起始密码,其后是6个组氨酸密码子。另设计一对引物,能够在C端加上6个组氨酸和一个终止密码。
图Q25.9欲修饰蛋白质的N端和C端的核苷酸序列
编码的氨基酸序列用一个字母标在下面。星号(*)代表终止密码。此图只标出了双链DNA上面的一条链
第4题
酸合成血红素。希望利用该突变体去克隆E.coli的hemA基因。首先用Sau3A Ⅰ部分酶切E.coli的DNA,得到的DNA片段平均为2kb,然后将这些片段从BamH Ⅰ位点克隆到质粒pBR322中,连接后转化hemA突变体。根据氨苄青霉素抗性来选择重组体。将筛选到的氨苄青霉素抗性克隆重植在加有δ-氨基乙酰丙酸的平板上进行测试。请问:已经测试的Ampr抗性转化子中有多少不再需要在培养基中添加琥珀酸?(E.coli基因组的全长为4500kb。)
第5题
在囊胚期的发育还是正常的,但此后的发育是不正常的,形成一个短尾的胚,也就是缺少后面的四段。在脊椎动物中,成纤维细胞生长因子(FGF)刺激中胚层的诱导和后期的发育,同时认为,Raf-1蛋白参与了由FGF启动的信号传递。Raf-1蛋白由两部分组成,一部分是丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶结构域,即分子的C端(占该分子的1/2),另一部分是N端的调节结构域,这个结构域在没有接受合适信号的情况下,抑制蛋白激酶的活性。
为了检查Raf-1的作用,按照方案设想,改变了ATP结合区的一个关键氨基酸残基,构建一个显性负作用的raf-cDNA。这种突变的cDNA编码一个有缺陷的激酶蛋白质,命名为NAF(没有功能的Raf)。从raf-1 cDNA和NAF的cDNA制备了RNA,并将它们单独地或混合地注射到2细胞蛙胚胎中,以确定它们对蛙发育的影响。实验结果列于表025.3中。在某些注射体中,短尾的表型非常明显。
第6题
酶切图谱(图Q25.10)。发现样品2有点突变,使得B*、C*切割位点丢失。请设计一种实验方案,利用图中所示的DNA区段作为探针,进行指纹和RELP分析。
图Q25.10 10kb片段二种酶切图谱
第9题
酵母的两种不同的环状质粒DNA载体(YP1和YP2)用于将leu-转化成leu+,从这两种质粒转化获得的leu+培养物,都能与leu-表型的细胞交配。
YP1leu+×leu-→所有的子代表型都是leu+,所有子代的DNA都能与YP1特异探针显示阳性反应;
YP1leu+×leu→一半的子代为leu+,能够与YP2特异的探针杂交,另一半为leu-,不能与YP2特异探针杂交。
解释这两种不同质粒转化造成的差异。
第10题
,图中所示数字的单位是kb。
图Q25.11 假设的某病毒基因组DNA的限制性酶切图谱
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