生物特性
處于最适攝取和容納外來DNA的生理狀态
制作方法
概述
轉化過程所用的受體細胞一般是限制修飾系統缺陷的變異株,即不含限制性内切酶和甲基化酶的突變體(Rˉ,Mˉ),它可以容忍外源DNA分子進入體内并穩定地遺傳給後代。受體細胞經過一些特殊方法(如電擊法,CaCl2 ,RbCl(KCl)等化學試劑法)的處理後,細胞膜的通透性發生了暫時性的改變,成為能允許外源DNA分子進入的感受态細胞(Compenent cells)。進入受體細胞的DNA分子通過複制,表達實現遺傳信息的轉移,使受體細胞出現新的遺傳性狀。将經過轉化後的細胞在篩選培養基中培養,即可篩選出轉化子(Transformant,即帶有異源DNA分子的受體細胞)。CaCl2 法簡便易行,且其轉化效率完全可以滿足一般實驗的要求,制備出的感受态細胞暫時不用時,可加入占總體積15%的無菌甘油于-70℃保存(半年),因此CaCl2法為使用更廣泛。
CaCl2法
1.将快速生長的大腸杆菌置于經低溫(0℃)預處理的低滲氯化鈣溶液中,便會造成細胞膨脹,同時Ca2+會使 細胞膜磷脂雙分子層形成液晶結構,促使細胞外膜與内膜間隙中的部分核酸酶解離開來,離開所在區域,誘導細胞成為感受态細胞。細胞膜通透性發生變化,極易與外源DNA相粘附并在細胞表面形成抗脫氧核糖核酸酶的羟基-磷酸鈣複合物。聯合其它的二價金屬離子(如Mn、Co)、DMSO或還原劑等物質處理細菌,則可使轉化率提高100~1000倍。
2.此時,将該體系轉移到42℃下做短暫的熱刺激(90s), 細胞膜的液晶結構會發生劇烈擾動,并随機出現許多間隙,外源DNA就可能被細胞吸收。進入細胞的外源DNA分子通過複制、表達,實現遺傳信息的轉移,使受體細胞出現新的遺傳性狀。
3.将轉化後的細胞在選擇性培養基上培養,篩選出帶有外源DNA分子的陽性克隆。
4.為了提高轉化效率, 實驗中要考慮以下幾個重要因素:
n 4.1. 細胞生長狀态和密度: 不要用經過多次轉接或儲于4℃的培養菌,最好從-70℃或-20℃甘油保存的菌種中直接轉接用于制備感受态細胞的菌液。細胞生長密度以剛進入對數生長期時為好,可通過監測培養液的OD600 來控制。DH5α菌株的OD600 為0.5時,細胞密度在5×107 個/ml左右(不同的菌株情況有所不同),這時比較合适。密度過高或不足均會影響轉化效率。
n 4.2. 質粒的質量和濃度: 用于轉化的質粒DNA應主要是超螺旋态DNA(cccDNA)。轉化效率與外源DNA的濃度在一定範圍内成正比,但當加入的外源DNA的量過多或體積過大時,轉化效率就會降低。1ng的cccDNA即可使50μl 的感受态細胞達到飽和。一般情況下,DNA溶液的體積不應超過感受态細胞體積的5%。
n 4.3. 試劑的質量: 所用的試劑,如CaCl2 等均需是最高純度的(GR.或AR.),并用超純水配制,最好分裝保存于幹燥的冷暗處。
n 4.4. 防止雜菌和雜DNA的污染:整個操作過程均應在無菌條件下進行, 所用器皿, 如離心管, tip頭等最好是新的,并經高壓滅菌處理,所有的試劑都要滅菌,且注意防止被其它試劑、DNA酶或雜DNA所污染, 否則均會影響轉化效率或雜DNA的轉入, 為以後的篩選、鑒定帶來不必要的麻煩。
電轉法
電擊法不需要預先誘導細菌的感受态,依靠短暫的電擊,促使DNA進入細菌,轉化率最高能達到109~1010轉化子/ug閉環DNA。因操作簡便,愈來愈為人們所接受。
意義
将構建好的載體轉入感受态細胞進行表達,不僅可以檢驗重組載體是否構建成功,最主要的是感受态細胞作為重組載體的宿主可以進行後續實驗,如蛋白質表達純化等工作。