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穿梭載體是全國科學技術名詞審定委員會審定、公布的一個科技名詞。

語言文字是一個民族文化的結晶。這個民族[1]過去的文化靠着它來流傳,未來的文化也仗着它來推進,從大約是在公元前14世紀,殷商後期的「甲骨文」被認為是「漢字」的第一種形式[2]西周後期,漢字發展演變為大篆,後秦始皇統一中國,中國文字才逐漸走上了發展的道路,直至今天。

名詞解釋

酵母質粒載體是基因表達載體的一種,既可以在大腸桿菌中、又可以在酵母系統中進行複製與擴增,所以也稱為穿梭載體。它分為整合載體和自我複製載體兩類。①整合載體:它帶有一個酵母URA3標誌基因和大腸桿菌的複製和報告基因。由於質粒DNA與酵母基因組DNA之間發生了同源重組,在轉化的細胞中可以檢測到質粒的整合複製。整合載體中的YIp載體(yeast integrating plasmid)的轉化效率低,而且不穩定;②自我複製載體:該類載體在酵母中可以自我複製,主要有YRp(yeast replication plasmid)、YEp(yeast extrachromosomal plasmid)和YCp(yeast centromere plasmid)。YRp在遺傳學方面極不穩定;YEp可以很快與酵母內源質粒重組,重組後YEp載體很快複製並擴增。YCp質粒的遺傳特性是拷貝數少且遺傳性穩定;③釀酒酵母載體系統:釀酒酵母在基因工程技術操作中,作為克隆宿主或作為調節表達序列(如RNA聚合酶識別位點及核糖體識別位點)的克隆載體,其應用廣泛。在酵母細胞核中某些自我複製型質粒(如大腸桿菌質粒)也能獲得高拷貝。如在酵母中最大限度的表達基因,需要特異的啟動子,如乙醇脫氫酶、同工酶一1、磷酸甘油激酶、酸性磷酸酶和α因子等基因的啟動子等。通過DNA重組技術,還可以利用釀酒酵母生產外源蛋白。乙型肝炎疫苗就是利用酵母為宿主得到的第一種醫用蛋白,另外組織型血纖維蛋白溶源激活因子、胰島素和水蛭素等蛋白質產品也是利用酵母為宿主細胞生產的。

在實驗方案設計中由於釀酒酵母不能對真核內含子進行識別和處理,因而外源基因須使用cDNA,產物蛋白是在胞內表達還是向外分泌也是十分重要的,因為這關係到基因工程下游工程的工藝設計。採用釀酒酵母表達系統還要注意選擇適當的啟動子和終止子;考查表達盒的穩定性;針對外源蛋白質積累部位的不同,採取相應的處理步驟;還要注意提高產量。

酵母質粒載體的特點

酵母質粒載體既可以在大腸桿菌複製與擴增、又可以在酵母系統中複製與擴增,故此類載體又稱為穿梭載體(shuttlevector)。

在基因工程中,應用上述病毒表達載體在哺乳動物細胞中進行中、小規模的表達是十分實際的。還要有對組織培養技術十分熟悉的前提。但病毒載體的運用仍然存在技術較難、耗時間和不經濟的問題.難以大規模地進行表達。介於細菌質粒和動物病毒載體之聞的酵母質粒載體,從技術和經濟角度而占,可能更適合當前國內大多數研究室的需要。

根據轉化細胞中的複製機制,可將酵母質粒載體分為兩個基本類型即整合載體和自我複製載體。選擇酵母載體的必須慎重考慮以下幾個標準:①大腸桿菌和酵母均有適當的遺傳標誌;②結合實際需要,考慮在酵母中的複製方式;③在酵母和大腸桿菌中的拷貝數;④要有簡單易行的篩選插入物的方式。

載體技術

基因表達載體的構建(即目的基因與運載體結合)是實施基因工程的第二步,也是基因工程的核心。

將目的基因與運載體結合的過程,實際上是不同來源的DNA重新組合的過程。所謂載體,即連接目的基因、能獨立於細胞染色體之外複製的DNA片段。目前,人們在基因工程中通常選用的載體有細菌質粒載體、λ噬菌體載體、柯斯質粒載體和病毒載體等。

一個理想的基因載體應該具有以下幾個基本條件:①能在宿主細胞進行獨立和穩定的DNA自我複製,並在其DNA中插入外源基因後,仍然保持着穩定的複製狀態和遺傳特性;②易於從宿主細胞中分離,並進行純化;③在其DNA序列中,具有適當的限制性內切酶位點(最好是單一酶切位點)。這些位點位於DNA複製的非必需區內,可以在這些位點上插入外源DNA,但不影響載體自身DNA的複製;④具有能夠觀察的表型特徵,在插入外源DNA後,這些特徵可以作為重組DNA的選擇標誌。

上述基本條件主要是從原核生物DNA重組中得出的。到了真核生物階段,由於將外源DNA引入宿主的方法有了改進,突破了原有要求重組DNA片段的大小限制.因此使得外源DNA進入宿主的能力增強了;同時.由於篩選重組體技術的改進,原來要求載體或外源DNA上有選擇標記已經被雜交技術、免疫學技術等替換,從而擴大了DNA重組技術使用的範圍。所以,作為載體的最基本要求有了改變,即要有自主複製能力和可利用的限制酶切點。

(1)質粒載體

質粒是小型環狀DNA分子,大小為1~200kb(1kb=1000鹼基對)。質粒不同於病毒,是裸露的DNA分子,沒有外殼蛋白,在基因組中,也沒有溶菌酶基因。質粒在宿主細胞內才能完成自身複製,同時將編碼的一些非染色體控制的遺傳性狀進行表達,賦予宿主細胞一些額外的特性,包括抗性特性、代謝特性等,其中對抗生素的抗性是質粒最重要的編碼特性之一。

質粒載體絕大多數是以天然質粒為基礎,加以人工改造和組建。理想的細菌質粒載體,除去其他類型載體相同的特點外,還應具備以下條件:①相對分子質量儘可能小,質粒越小,拷貝數越高,而且便於提取和純化;②DNA結構和功能清楚,質粒序列中具有包含一系列單一限制酶酶切位點的多克隆位點,便於帶有不同末端的外源片段的插入;③具有在宿主中合適的一個或多個選擇標記,用以篩選攜帶有目的片段的克隆,這類選擇標記可以分為顯性標記和營養缺陷型標記,最主要的顯性標記是各種抗生素抗性基因(如氨苄青黴素抗性基因、四環素抗性基因、阿泊拉黴素抗性基因、氯黴素抗性基因等);④缺失流動基因,這樣質粒就不會從一個細菌接觸轉移到另一個細菌。

在基因工程中,有些載體可用於外源基因的表達等特殊用途,但一般的克隆實驗可按載體的不同性質,區分為數種不同的類型。若DNA重組中克隆是要獲得大量的高純度的DNA片段,則可選用具有高拷貝數的質粒載體,如ColE1等鬆弛型複製子質粒;有些外源基因用高拷貝數質粒載體克隆後。其產物含量過高,會干擾寄主細胞的新陳代謝活動,對於這樣的克隆基因,則最好選用由嚴緊型複製子PSC101派生而來的質粒載體,如PLG338、PLG339等,這些質粒的拷貝數在每個細胞只有幾個,可在低水平的基因劑量下增殖克隆的外源DNA片段。

參考文獻