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分子克隆 | 载体选择全攻略 载体构建方法

实验小白专题:如何选择载体?


载体选择通常需要考虑以下三点因素:

01

根据构建 DNA 重组体的目的(克隆扩增 / 表达),选择合适的克隆载体/表达载体。克隆载体与表达载体的区别可参考 克隆载体和表达载体 相关内容,做好载体选择是载体构建成功的第一步。

02 载体的类型

(1)克隆载体的克隆能力,尤其对于病毒载体来说,载体包装容量的大小是评估能否成功包装病毒载体的首要因素。

①腺病毒可以插入长约 8kb 的外源基因,是载体选择中适合大片段的病毒载体类型。

②慢病毒的包装容量约为 6kb(包含载体带有的其他抗性基因或报告基因),但是 2kb 以上的外源基因包装慢病毒难度就增加了,增大 1kb 会下降 1 个单位数量级的滴度,故 2kb 以上的基因包装慢病毒需要进行评估。此外,毒性蛋白、凋亡蛋白和膜蛋白(作为受体、转运蛋白行使功能)等由于其本身的功能,慢病毒包装可能会有一定难度,载体选择需谨慎评估。

③AAV 载体的总包装容量是 4.7 kb,插入目的基因一般约 2kb 左右。由于AAV 载体包装容量有限,目的基因大于 2kb,可考虑去除内含子,因为内含子只是有助于插入的目的基因稳定表达,AAV 载体在载体选择中更适合小片段基因递送。

(2)确定表达蛋白的目的,然后再来选择优势的表达质粒。一般分为原核表达和真核表达质粒载体,前者主要用于体外纯化蛋白,后者一般是细胞、体内表达等需要时所用,载体选择要匹配表达系统需求。

03

载体MCS 中的酶切位点数与组成方向因载体不同而异,适应目的基因与载体易于连接,不产生阅读框架错位,合理利用多克隆位点 MCS是载体选择与载体构建的关键环节。

①选分子量小的质粒载体,即小载体(1-1.5kb)→不易损坏,在细菌里面拷贝数也多;

②使用松弛型质粒载体在细菌里扩增不受约束,一般 10 个以上的拷贝,而严谨型质粒载体<10 个,载体选择优先松弛型高拷贝质粒载体;

③必需具备一个以上的酶切位点,有选择的余地,多克隆位点 MCS丰富度影响载体选择适用性;

④必需有易检测的标记,多是抗生素的抗性基因,方便载体筛选与鉴定。

选择载体还需注意:

①对于无起始密码子和终止密码子的基因,插入无标签的载体要加入起始密码子和终止密码子。

②载体N端有标签,上游引物要对读码框;下游引物要加终止密码子(为了保证基因的表达,少翻译载体序列) 。

③载体C端有标签,上游引物要加起始密码子,且考虑是否加Kozak序列(真核表达系统);下游引物要对读码框,并且要去掉基因本身的终止密码子(保证C端标签表达)。

添加Kozak序列有助于提高真核基因的转录和翻译的效率。

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