克隆是什么意思简介,什么叫克隆是什么意思

  

  第一部分介绍了最基本的PCR反应和传统的分子克隆,包括内切酶、连接酶、外切酶、PCR扩增、转化等,是所有后续分子克隆的基础。如果说限制性内切酶克隆是入门水平,那么平端克隆和TA克隆就是初级水平。   

  

  PCR克隆   

  

  PCR克隆是PCR扩增后将目的基因直接连接到载体上的克隆技术。与传统的分子克隆相比,PCR克隆有其独特的优势,不需要寻找合适的限制性内切酶。不需要使目的基因与载体相容;需要较少的DNA等。但PCR克隆需要注意PCR引物和扩增条件,选择的克隆方法和使用的克隆载体。PCR的两种最简单的克隆方法是平端克隆和TA克隆。   

  

  平端克隆   

  

  将缺少突出端的插入片段连接到没有突出端的线性载体中,通过使用3’5’核酸外切酶或具有校对活性的高保真DNA聚合酶可以获得平端插入片段(平端修饰)。它们的校正活性可以提高扩增产物的序列准确性;然而,最大的问题是,当插入到平端克隆载体中时,连接效率低,并且不能定向克隆。   

  

  TA克隆   

  

  TA适合于克隆能扩增短DNA序列的耐热Taq DNA聚合酶。该酶缺乏3’5’校对活性,并具有末端转移酶活性,可将脱氧腺嘌呤添加到扩增子的3’末端(3’dA)。将获得的具有3’da突出端的PCR产物连接到含有突出的互补3’脱氧胸腺嘧啶(3’dt)突出端的线性TA克隆载体中。dA的加入可以用于常规的PCR反应,也可以在平端加入,取决于你的目的片段和使用的检测盒。比如在Takara的Mighty TA-cloning Kit中,3’端获得阿达碱基;prime star的Mighty TA-cloning reagent set中的DNA聚合酶具有很强的3'-5 '核酸外切酶活性,这将导致需要在平端添加一个额外的A碱基。   

  

  优点:不需要引物和特定的限制性位点序列,简单方便;   

  

  缺点:限制性内切酶的位置比较难判断,太长的片段会导致克隆效率降低。   

  

  TA克隆和平端克隆   

  

  TA克隆通用T载体   

  

  20年前,TOPO成为PCR克隆领域高质量和破坏性创新的代名词。时至今日,TOPO克隆试剂盒仍然是最快、最简单、最高效的克隆解决方案。拓扑克隆技术是上述技术的良好结合。如下图所示,TOPO流程更加方便、快捷、高效。   

  

  拓扑克隆载体的核心在于DNA拓扑异构酶I,它同时具有限制酶和连接酶的特性。Topisomerase I能特异性识别五核苷酸序列5’-(C/T)CCTT-3’,并能与连接在3-胸苷上的磷酸基团形成共价键。TOPO克隆类型与PCR产物和相应的克隆载体末端密切相关。主要分为TOPO TA克隆;克隆平端DNA零钝拓扑克隆法;定向拓扑克隆法克隆平端DNA。   

  

  托普克隆过程   

  

  随着技术的不断进步和对效率需求的不断提高,无缝克隆逐渐进入了大家的视野。相比之下,无缝克隆更简单灵活,几乎不受序列限制,一次最多可以定向组装10个dsDNA片段。接下来是我们的重点:无缝克隆。   

  

  与限制性内切酶克隆和PCR克隆相比,无缝克隆不会在年底或平端形成‘裂缝’,所以称为无缝克隆。在这一部分,我们主要谈论无缝克隆的基础,学校和市场上的产品。所依赖的简单原理为下面的应用提供了基础。   

  

  无缝克隆的分类   

  

  目前两个主流的无缝克隆是吉布森组装和金门组装。因为Gibson组装厂家多,方法精简,应用广泛,所以现在就来说说Gibson组装。如果有后续需要,我们再学习Gate。与传统的双酶切克隆一样,无缝克隆也需要插入目的片段,依靠dsDNA的粘性末端进行互补配对,利用DNA连接酶催化磷酸二酯键的形成来修复缺口。本质上与前面介绍的PCR克隆相同,只是要求用PCR方法将目的片段的连接端与15-20bp载体连接位点的同源序列连接起来,然后将DNA片段和载体混合加入Master Mix进行连接,就完成了“无缝”克隆。   

?k=克隆是什么意思简介,什么叫克隆是什么意思5.jpg">无缝克隆大致流程

  

*综上我们发现最重要的部分就是Master Mix

  

一种外切酶,而不是之前的内切酶。从5’端开始对DNA进行消化,产生长的黏性末端,这样才能与另外的同源末端进行配对结合。因为是从5'端开始切除碱基,所以引物设计就非常关键了。特异性引物设计部分还是遵循着上一部分所讲的原则,而同源序列的设计可以按照下图所示原则进行设计。

  

同源序列引物设计

  

聚合酶负责碱基连接;连接酶负责DNA片段的连接。有意思的是,5'外切酶最适合温度是37℃,连接酶和聚合酶反应温度为50℃,三个酶在一个体系内,温度的控制使得DNA不会被剪切为ssDNA,同源序列引物序列>15bp,使得反应顺利进行。 Gibson Assembly最大的优势就是能够不受片段序列的限制、实现任意组装。因为是靠同源重组进行连接,所以没有必要去考虑限制性内切酶是否会切断目的片段;同时无缝地拼接多个片段,传统的酶切克隆,由于酶切位点有限能组装的片段数量是有限的。同时,由于酶切位点之间存在着一定的空间距离,片段与片段之间不可避免地会产生间隔;能够节省时间。

  

  

这部分我们简单介绍了PCR克隆基础技术和无缝克隆的基础原理,分类以及优势。后面将具体介绍无缝克隆的流程,引物设计工具以及Snapgene的应用方式。

  

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