DNA重組技術

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DNA重組技術(DNA recombinant technology),將不同來源的DNA片段共價整合到有復制功能的DNA中去的技術。又稱分子克隆。該重組的 DNA分子可在寄主細胞中復制、擴增,并轉錄表達出與該外源性DNA相應的信使RNA蛋白質。

DNA重組技術的主要步驟是:

①  選擇并分離能攜帶外源性 DNA的載體。常用的DNA載體有細菌質粒(染色體外DNA),或噬菌體DNA,如大腸桿菌質粒CoLEI及pBR322;λ噬菌體及M13噬菌體DNA等,它們都能插入(或整合)一定長度的外源性DNA片段,并能在寄主細胞中自我復制。

② 以限制性內(nèi)切酶特異性水解打開載體的雙鏈DNA,使之具有特定的序列末端。不同的限制性內(nèi)切酶能識別并水解打斷雙鏈 DNA中的特定序列處,如限制性內(nèi)切酶ECoRI能識別下列結構并加以水解切斷。

      (打斷處)
      ↓
   ………GAATTC………
 ………CTTAAG………
       ↑
   ?。ù驍嗵帲?

③  制備擬整合入質粒中的外源性DNA片段(即“目的基因”),使其末端與上述經(jīng)限制性內(nèi)切酶切割后的載體DNA末端,具有互補的序列結構,便于粘合。

④  將該具有互補序列結構的外源性DNA片段,通過連接酶整合入載體DNA中。若載體是質粒,則在整合入外源性DNA片段后,仍重新連接成環(huán)狀質粒。

⑤  將此重組DNA引入寄主細胞中,使其復制和擴增。常用的寄主細胞為大腸桿菌及酵母,近已發(fā)展到用高等植物細胞及哺乳動物細胞。這類寄主細胞業(yè)經(jīng)變異處理,使之喪失降解外源性DNA的能力。將載體DNA往氯化鈣磷酸鈉處理,使成DNA-磷酸鈣微粒,就易被寄主細胞內(nèi)吞而轉染之。亦有用核內(nèi)注射法或高壓電膜擊穿法以引入載體DNA者。

⑥  通過一定的方法篩選能復制此重組 DNA的細胞或菌落。篩選方法的基礎是質粒上含有抗藥性基因,或利用該菌對某營養(yǎng)素的依賴表型。將該篩選出來的細胞株克隆繁殖,即能不斷復制擴增大量的該外源性重組DNA。

1972年,D.A.杰克遜成功地從兩種不同生物來源的DNA(病毒SV40分子及λ噬菌體分子),合成了第一個重組DNA分子。1973年S.科恩等成功地使重組DNA分子在寄主細胞內(nèi)獲得表達。這為今后體外大規(guī)模生產(chǎn)某特種蛋白質的基因工程的發(fā)展奠定了基礎,使不少人體中含量極微而十分重要的蛋白質(如某些激素和因子)的生物合成,能體外實現(xiàn),這對醫(yī)學和生物學的發(fā)展具有劃時代的意義。如人胰島素、干擾素、乙型肝炎疫苗等已可用重組 DNA技術大規(guī)模生產(chǎn)。許多臨床診斷用的特異性基因探針,也可通過DNA重組技術的擴增而獲得,從而使很多遺傳性疾病(如 β-地中海貧血等)及乙型肝炎等的診斷水平前進了一大步。試用重組DNA進行“基因治療”,將能補償某些病人對該基因的缺失,此項研究在轉基因動物中已實驗成功,應用前景誘人。

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