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穿梭载体是全国科学技术名词审定委员会审定、公布的一个科技名词。

语言文字是一个民族文化的结晶。这个民族[1]过去的文化靠着它来流传,未来的文化也仗着它来推进,从大约是在公元前14世纪,殷商后期的“甲骨文”被认为是“汉字”的第一种形式[2]西周后期,汉字发展演变为大篆,后秦始皇统一中国,中国文字才逐渐走上了发展的道路,直至今天。

名词解释

酵母质粒载体是基因表达载体的一种,既可以在大肠杆菌中、又可以在酵母系统中进行复制与扩增,所以也称为穿梭载体。它分为整合载体和自我复制载体两类。①整合载体:它带有一个酵母URA3标志基因和大肠杆菌的复制和报告基因。由于质粒DNA与酵母基因组DNA之间发生了同源重组,在转化的细胞中可以检测到质粒的整合复制。整合载体中的YIp载体(yeast integrating plasmid)的转化效率低,而且不稳定;②自我复制载体:该类载体在酵母中可以自我复制,主要有YRp(yeast replication plasmid)、YEp(yeast extrachromosomal plasmid)和YCp(yeast centromere plasmid)。YRp在遗传学方面极不稳定;YEp可以很快与酵母内源质粒重组,重组后YEp载体很快复制并扩增。YCp质粒的遗传特性是拷贝数少且遗传性稳定;③酿酒酵母载体系统:酿酒酵母在基因工程技术操作中,作为克隆宿主或作为调节表达序列(如RNA聚合酶识别位点及核糖体识别位点)的克隆载体,其应用广泛。在酵母细胞核中某些自我复制型质粒(如大肠杆菌质粒)也能获得高拷贝。如在酵母中最大限度的表达基因,需要特异的启动子,如乙醇脱氢酶、同工酶一1、磷酸甘油激酶、酸性磷酸酶和α因子等基因的启动子等。通过DNA重组技术,还可以利用酿酒酵母生产外源蛋白。乙型肝炎疫苗就是利用酵母为宿主得到的第一种医用蛋白,另外组织型血纤维蛋白溶源激活因子、胰岛素和水蛭素等蛋白质产品也是利用酵母为宿主细胞生产的。

在实验方案设计中由于酿酒酵母不能对真核内含子进行识别和处理,因而外源基因须使用cDNA,产物蛋白是在胞内表达还是向外分泌也是十分重要的,因为这关系到基因工程下游工程的工艺设计。采用酿酒酵母表达系统还要注意选择适当的启动子和终止子;考查表达盒的稳定性;针对外源蛋白质积累部位的不同,采取相应的处理步骤;还要注意提高产量。

酵母质粒载体的特点

酵母质粒载体既可以在大肠杆菌复制与扩增、又可以在酵母系统中复制与扩增,故此类载体又称为穿梭载体(shuttlevector)。

在基因工程中,应用上述病毒表达载体在哺乳动物细胞中进行中、小规模的表达是十分实际的。还要有对组织培养技术十分熟悉的前提。但病毒载体的运用仍然存在技术较难、耗时间和不经济的问题.难以大规模地进行表达。介于细菌质粒和动物病毒载体之闻的酵母质粒载体,从技术和经济角度而占,可能更适合当前国内大多数研究室的需要。

根据转化细胞中的复制机制,可将酵母质粒载体分为两个基本类型即整合载体和自我复制载体。选择酵母载体的必须慎重考虑以下几个标准:①大肠杆菌和酵母均有适当的遗传标志;②结合实际需要,考虑在酵母中的复制方式;③在酵母和大肠杆菌中的拷贝数;④要有简单易行的筛选插入物的方式。

载体技术

基因表达载体的构建(即目的基因与运载体结合)是实施基因工程的第二步,也是基因工程的核心。

将目的基因与运载体结合的过程,实际上是不同来源的DNA重新组合的过程。所谓载体,即连接目的基因、能独立于细胞染色体之外复制的DNA片段。目前,人们在基因工程中通常选用的载体有细菌质粒载体、λ噬菌体载体、柯斯质粒载体和病毒载体等。

一个理想的基因载体应该具有以下几个基本条件:①能在宿主细胞进行独立和稳定的DNA自我复制,并在其DNA中插入外源基因后,仍然保持着稳定的复制状态和遗传特性;②易于从宿主细胞中分离,并进行纯化;③在其DNA序列中,具有适当的限制性内切酶位点(最好是单一酶切位点)。这些位点位于DNA复制的非必需区内,可以在这些位点上插入外源DNA,但不影响载体自身DNA的复制;④具有能够观察的表型特征,在插入外源DNA后,这些特征可以作为重组DNA的选择标志。

上述基本条件主要是从原核生物DNA重组中得出的。到了真核生物阶段,由于将外源DNA引入宿主的方法有了改进,突破了原有要求重组DNA片段的大小限制.因此使得外源DNA进入宿主的能力增强了;同时.由于筛选重组体技术的改进,原来要求载体或外源DNA上有选择标记已经被杂交技术、免疫学技术等替换,从而扩大了DNA重组技术使用的范围。所以,作为载体的最基本要求有了改变,即要有自主复制能力和可利用的限制酶切点。

(1)质粒载体

质粒是小型环状DNA分子,大小为1~200kb(1kb=1000碱基对)。质粒不同于病毒,是裸露的DNA分子,没有外壳蛋白,在基因组中,也没有溶菌酶基因。质粒在宿主细胞内才能完成自身复制,同时将编码的一些非染色体控制的遗传性状进行表达,赋予宿主细胞一些额外的特性,包括抗性特性、代谢特性等,其中对抗生素的抗性是质粒最重要的编码特性之一。

质粒载体绝大多数是以天然质粒为基础,加以人工改造和组建。理想的细菌质粒载体,除去其他类型载体相同的特点外,还应具备以下条件:①相对分子质量尽可能小,质粒越小,拷贝数越高,而且便于提取和纯化;②DNA结构和功能清楚,质粒序列中具有包含一系列单一限制酶酶切位点的多克隆位点,便于带有不同末端的外源片段的插入;③具有在宿主中合适的一个或多个选择标记,用以筛选携带有目的片段的克隆,这类选择标记可以分为显性标记和营养缺陷型标记,最主要的显性标记是各种抗生素抗性基因(如氨苄青霉素抗性基因、四环素抗性基因、阿泊拉霉素抗性基因、氯霉素抗性基因等);④缺失流动基因,这样质粒就不会从一个细菌接触转移到另一个细菌。

在基因工程中,有些载体可用于外源基因的表达等特殊用途,但一般的克隆实验可按载体的不同性质,区分为数种不同的类型。若DNA重组中克隆是要获得大量的高纯度的DNA片段,则可选用具有高拷贝数的质粒载体,如ColE1等松弛型复制子质粒;有些外源基因用高拷贝数质粒载体克隆后。其产物含量过高,会干扰寄主细胞的新陈代谢活动,对于这样的克隆基因,则最好选用由严紧型复制子PSC101派生而来的质粒载体,如PLG338、PLG339等,这些质粒的拷贝数在每个细胞只有几个,可在低水平的基因剂量下增殖克隆的外源DNA片段。

参考文献