质粒101:质粒是什么?

由Margo R. Monroe

最初于2014年1月14日发表并更新了4月14日,2020年4月14日。

任何加入分子生物学实验室的新人都会被要求设计,修饰或构建质粒。质粒是在细菌细胞中发现的小圆形DNA,并且质粒新的某人可能需要一些额外的指导,以了解构成质粒的特定组分,为什么每个都很重要。

我们的“质粒101”系列旨在教育各级科学家和质粒爱好者 - 用作质粒的介绍。质粒101将为您提供一般分子生物学知识和技术的概述,并赋予您对基本面的坚定了解。我们的使命是造成质粒的一站式参考指南,因此您可以花费更少的时间研究基础知识,并花费更多时间开发巧妙设计的实验和推进领域所需的创新解决方案。


什么是质粒?

在最基本的水平上,质粒是小圆形DNA,可独立于宿主的染色体DNA复制。他们主要是在细菌中发现,但也存在于古痤疮和真核生物中的天然存在,如酵母和植物。本质上,质粒为主持人提供了一种或多种功能益处,例如抗性抗生素,降解功能和/或毒力。全部天然质粒包含一个复制起源(控制质粒的宿主范围和拷贝数),并且通常包括对存活的基因,例如抗生素抗性基因。

相反,实验室中使用的质粒通常是人造的,并且设计用于将外国DNA引入另一个细胞。尽量微小地,实验室创造的质粒具有复制,选择标记和克隆部位的起源。易于改性质粒和质粒在细胞内自我复制的能力使它们为生命科学家或生物工程的有吸引力的工具。

质粒地图_00000
图1:具有下述元素的质粒的地图。

矢量元素 描述
复制起源(ORI) DNA序列,允许通过募集复制机械蛋白在质粒中启动复制
抗生素抗性基因 允许选择含质粒的细菌。
多个克隆网站(MCS) 含有几个限制性位点的DNA短段,允许易于插入DNA。在表达质粒中,MCS通常在启动子下游。
基因,启动子或其他DNA片段克隆到MCS中进行进一步研究。
启动子地区 驱动靶基因的转录。表达载体的重要组分:确定基因表达的细胞类型和所得重组蛋白的量。
可选标记 抗生素抗性基因允许在细菌中选择。然而,许多质粒也具有可选择的标记,用于其他细胞类型。
底漆结合位点 用作PCR扩增或测序的短链DNA序列。可以利用引物进行序列验证质粒。

如何在实验室中构建质粒?

由于它们的人工性质,实验室质粒通常称为“载体”或“构造”。为了将感兴趣的基因插入向量中,科学家可以利用各种各样的克隆方法(限制酶,结扎独立,网关,吉布森等)。这最终选择克隆方法基于你想要克隆的质粒。无论克隆步骤都完成,含有新插入基因的载体转化为细菌细胞,并在抗生素板上选择性地生长。

重要的是,因为细菌被分离的细菌迅速生长并使更多的质粒在生长时,科学家可以轻松大量质粒在以后的工作中操纵和使用。

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科学家如何使用质粒?

通常,科学家使用质粒来操纵靶细胞中的基因表达。特征如灵活性,多功能性,安全性和成本效益使得分子生物学家在广泛的应用中广泛地利用质粒。一些常见的质粒类型包括克隆质粒,表达质粒,基因敲击质粒,报告质粒,病毒质粒, 和基因组工程质粒。

质粒可用于确实包括的许多事情包括:

Addgene已经编制了各种教育资源,以促进实验室中的质粒。addgene的分子生物学参考包括有关分子克隆的信息,如何选择质粒载体,分子生物学工具和参考文献以及如何维持您的质粒储量。该指南还包含多种协议和故障排除提示,以使质粒使用尽可能简单和简单。

如果您对您想要回答或任何主题建议的特定质粒元素有问题质粒101系列,请告诉我们在评论中。


注意:Marcy Patrick致力于写作本文。

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