质粒101:普通实验室大肠杆菌菌株

由马修·费伦茨

奴才

本文于2017年11月14日更新。

你很努力地设计你的质粒- - - - - -你仔细地选择了最优的启动子为了您的利益基因,煞费苦心地克隆到完美的空骨干中,确保将正确的标签添加到您的基因上,并且可能甚至可以放置一个荧光蛋白下游,由IRES元素分隔。你做了很多工作!但让我们花点时间来认识一下你的原核小跟班,他们进行了劳动密集型的过程来复制你的新质粒大肠杆菌细菌。

很难统计不同商业品种的数量大肠杆菌目前可用的- - - - - -在谷歌上搜索一下就会发现有数百种。这只包括设计用于亚克隆或蛋白表达的一般实验室菌株。如果你包括定制菌株,数量可能在数千!本文的目的是为您提供足够的背景资料,以便您能够区分任何普通实验室菌株的特征,并确定它是否适合传播您的质粒或进行您的实验。

的历史大肠杆菌的年代火车

大肠杆菌是革兰氏阴性的,杆状细菌以后命名Theodor Escherich博士,1885年首次描述它们的科学家。大肠杆菌主要存在于动物的肠道内。有许多不同的自然发生的菌株大肠杆菌,其中一些对人类是致命的。所有常见的,商业实验室菌株的大多数大肠杆菌今天使用的是两个单独的菌株,K-12菌株和B菌株。K-12于1920年从一名患者中分离出来,最终产生了常见的实验室菌株MG1655及其衍生物DH5alpha和DH10b(也称为TOP10)。由于研究人员在历史上共享和重命名样本,B菌株的历史有点复杂。它可能是在1918年分离出来的,但在1942年首次被称为“B株”。BL21菌株及其衍生物是最常见的例子大肠杆菌B菌株。

常见的大肠杆菌的年代实验室里使用的火车

细菌板

你今天发现的大多数商业菌株都有一个特定的目的:快速增长,高通量克隆,常规克隆,克隆不稳定的DNA,制备未甲基化的DNA,等等。许多使这些特征成为可能的突变在大多数商业品系中都存在,特别是使重大改进,如那些提高质粒产量和/或DNA质量的突变。下面的表1概述了几种常见的基因变化大肠杆菌菌株。

表1:常见的基因突变大肠杆菌菌株

基因(年代) 描述 功能后果
DNA腺嘌呤甲基化酶突变 制备未甲基化DNA,当试图用某些限制酶切割时重要(例如:Clai或Xbai)
DCM. DNA胞嘧啶甲基化酶突变 准备未甲基化的DNA,这在用限制性内切酶切割时很重要甲基化敏感的
dnaJ 伴侣蛋白基因突变 增加某些表达蛋白的稳定性
恩达,endA1 内切核酸酶I(非特异性切割DSDNA)突变 提高质粒产量
F 宿主(F′)是否含有育性质粒。 一个低拷贝数的质粒,编码细菌接合所需的蛋白质。F´上列出的基因为野生型,除非另有说明
fhuA(原名tonA) 铁羟肟酸摄取,铁摄取受体突变。 T1 / T5噬菌体阻力
半乳糖代谢途径突变 细胞只能在半乳糖上生长
Gyra,Gyra96. DNA促旋酶突变 对萘啶酸具有抗性
HSDRMS. hsdR (rk -,可+) 未甲基化的DNA未被降解,细胞仍能甲基化DNA
HSD(RK-,MK-) 未甲基化的DNA不能降解,细胞不能甲基化DNA
Lac. 乳糖操纵子的突变 蓝/白克隆筛选
lacIq Lac压缩机过度屈服,从垫上表达更多
LacZ β牛乳糖活动取消
花边 乳糖允许灭活,乳糖不能被细胞占用
mcrA, mcrBC 裂解甲基化胞嘧啶DNA途径的失活 允许外来(甲基化)DNA的摄取
MRR,δ(MCRC-MRR) 裂解甲基化腺嘌呤或胞嘧啶DNA途径的失活 允许外来(甲基化)DNA的摄取
recA, recA1 recA13 一种对DNA重组和一般DNA修复至关重要的依赖于DNA的atp酶的突变 降低质粒重组,增加质粒稳定性
Recbcd. 外切酶V活性消失 增加质粒稳定性,减少重组
relA或relA1 放松表型,消除严格因子的突变 在没有蛋白质合成的情况下,允许RNA合成
PTRC-CCDA 含CCDB质粒的繁殖
不停地 转换效率高
提奥 脱氧核糖合成基因的组成性表达 允许吸收大质粒
昭熙 电穿孔效率高
supe44(glnv44) 通过谷氨酰胺插入抑制琥珀色(UAG)终止密码子
supF (tyrT) 通过酪氨酸插入抑制琥珀色(UAG)终止密码子
λ-thi-1或thi1 硫胺素新陈代谢的突变 需要外源性硫胺素进行生长
ara 阿拉伯糖代谢途径的中断 不能利用阿拉伯糖作为碳源
leub. β-苹果酸异丙酯脱氢酶失活 生长需要外源亮氨酸来源
pro 脯氨酸生物合成途径的突变 生长需要外源脯氨酸来源
rpsL 30S核糖体S12亚基突变 给予链霉素耐药性
Tn10 给予耐药性四环素

此外,表2提供了一些流行菌株的快速参考,它们的基因型和它们在实验室的主要用途。这些菌株都是基于大肠杆菌K-12,被认为是BSL-1。

表2:实验室菌株大肠杆菌

拉紧 自然抗性 主要用途 基因型
存活2 T1R 全球的导数。用于传播表达ccdB基因的质粒(在网关克隆)。 F-MCRAδ(MRR-HSDRMS-MCRBC)φ80LACZΔM15ΔLACX74RECA1ARAΔ139δ(ARA-LEU)7697 Galu Galk RPSL(strR) endA1 nupG fhuA::IS2
DB3.1 链霉素 HB101导数。用于传播表达ccdB基因的质粒(在Gateway克隆中重要)。 F- gyrA462 endA1 glnV44 Δ(sr1-recA) mcrB mrr hsdS20(rB-,米B-) ara14 galK2 lacY1 proA2 rpsL20(Smr)Xyl5ΔLeuMTL1
DH10B 链霉素 MC1061导数。普通克隆和贮藏,蓝/白筛选,亮氨酸缺陷营养。 F-endA1 recA1 galE15 galK16 nupG rpsL ΔlacX74 Φ80lacZΔM15 araD139 Δ(ara,leu)7697 mcrA Δ(mrr-hsdRMS-mcrBC) λ-
DH5alpha 普通质粒的一般克隆和储存,蓝/白筛选。 F-ENDA1 GLNV44 THI-1 RECA1 RELA1 GYRA96 DEOR NUPGφ80DlacZΔM15Δ(laczya-argf.) U169 hsdR17 (rK-K+),λ-
HB101 链霉素 大肠杆菌K12和大肠杆菌B的杂种(尽管如此),用于克隆和储存PBR322质粒的常见实验室菌株。 F-mcrB mrr hsdS20 (rB-B-) recA13 leuB6 ara-14 proA2 lacY1 galK2 xyl-5 mtl-1 rpsL20(SmR) glnV44λ-
JM109 一般克隆和质粒维护,蓝/白筛选,部分限制性缺陷;用于克隆重复DNA的优良菌株。 endA1 glnV44 this -1 relA1 gyrA96 recA1 mcrB+Δ(LAC-ProAb)E14- [F'TRY36 Proab+lacIlaczΔm15] hsdr17(rK-K+)
JM110 链霉素 为了存储不应被Dam或Dcm甲基化的质粒,允许甲基化敏感限制性内切酶在制备后将质粒切掉。 rpsL thr leu thi lacY galK galT ara tonA tsx dam dcm glnV44 Δ(lac-proAB) e14- [F' traD36 proAB+lacIlaczΔm15] hsdr17(rK-K+)
MC1061 链霉素 DH10B / TOP10和衍生菌株,常见的实验室克隆和储存应变的父母。 F-Δ(ara-leu) 7697 (araD139)B / R.Δ(codB-lacI)3 galK16 galE15 λ-e14灯头-mcrA0 relA1 rpsL150(strR) spoT1 mcrB1 hsdR2(r-+)
MG1655 K-12野生型菌株;的第一个发布序列大肠杆菌K-12菌株。 F-λ.-ILVG-RFB-50 RPH-1
内稳定 用于慢病毒和逆转录病毒载体的克隆和存储,或具有重组潜力的序列的克隆或重复。vwin668 F '快速三角帆船+ B + lacI∆(lacZ) M15 zzf: Tn10(春节R)∆(lacX74 galK16 galE15 e14- Φ80dlacZ M15 recA1 relA1 endA1 nupG rpsL (StrR) rph spoT1∆(mrr-hsdRMS-mcrBC)
PiR1. r6k - γ源质粒的克隆与维护含有pir基因的突变等位基因,使质粒在每个细胞约250个拷贝。 F-∆lac169 rpoS(Am) robA1 creC510 hsdR514 endA recA1 uidA(∆MluI)::pir-116
stbl2. JM109派生。用于慢病毒和逆转录病毒载体的克隆和存储,或具有重组潜力的序列的克隆或重复。vwin668 F- endA1 glnV44 thi-1 recA1 gyrA96 relA1 Δ(lac-proAB) mcrA Δ(mcrBC-hsdRMS-mrr) λ-
stbl3. 链霉素 来自HB101。用于慢病毒和逆转录病毒载体的克隆和存储,或具有重组潜力的序列的克隆或重复。vwin668该菌株是Enda +,所以基于柱的DNA制备需要额外的洗涤步骤。 F- glnV44 recA13 mcrB mrr hsdS20(rB-, mB-) ara-14 galK2 lacY1 proA2 rpsL20 xyl-5 leu mtl-1
stbl4. 用于克隆和存储不稳定DNA和慢病毒/逆转录病毒载体的电感受性细胞。vwin668Addgene用于集中库放大 F' mcrA Δ(mcrBC-hsdRMS-mrr) recA1 endA1 gyrA96 gal-thi-1 supE44λ-relA1Δ(lac-proAB) / F ' proAB+lacIZΔM15 Tn10(春节R)
全球 链霉素 MC1061导数。一般克隆和存储,蓝/白筛选。 F- mcrA Δ(mrr-hsdRMS-mcrBC) φ80lacZΔM15 ΔlacX74 nupG recA1 araD139 Δ(ara-leu)7697 galE15 galK16 rpsL(StrR) endA1λ-
xl1蓝色 四环素 蓝/白筛选和常规克隆,耐亚硫酸耐药。 endA1 gyrA96 (nalR)THI-1 RECA1 RELA1 LAC GLNV44 F'[:: TN10 PROAB+lacIΔ(lacZ) M15] hsdR17 (rK-K+)
XL10黄金 四环素和氯霉素 高能力克隆和繁殖的大质粒,连接DNA,文库,耐钠啶酸。 endA1 glnV44 recA1 thi-1 gyrA96 relA1 lac Hte Δ(mcrA)183 Δ(mcrCB-hsdSMR-mrr)173 tetR(proAB lacI F 'ZΔM15TN10(TETR艾米厘米R)]

注意:特定基因中的灭活突变用负符号( - )表示通常是标准的;仅列出的基因表明它是非功能性的。如果删除基因,通常用希腊Δ(δ)注意到。

额外的资源

我们提供了一个常见的实验室菌株的概述;然而,这些表格并非详尽无遗!有关更全面的清单和其他信息,请访问OpenWetWare的大肠杆菌基因型资源。此外,NEB有一个伟大的遗传标记清单供你参考。

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