你好,请问质粒和基因表达载体有什么区别?
一、构成不同
基因表达载体:构成包括启动子、终止子、标记基因、目的基因。
重组质粒:构成包括目的基因片段、质粒、酶。
二、对象不同
基因表达载体:基因表达载体的对象通常是活细胞。
重组质粒:重组质粒的对象通常是细菌。
三、原理不同
基因表达载体:将不同来源的基因在体外构建杂种DNA分子,然后导入活细胞。
重组质粒:用限制性内切酶切割质粒DNA和目的DNA片段, 在体外使两者相连接, 得到重组质粒。
扩展资料
一、基因表达载体分为两大类:
1、病毒载体
病毒载体主要包括慢病毒、腺病毒、逆转录病毒、腺相关病毒等。
2、非病毒载体
非病毒载体主要包括裸露DNA、脂质体、纳米载体等。
二、基因表达载体的过程
过程包括:过表达质粒选择、目的基因获取、引物设计、过表达质粒构建。在进行基因过表达过程中,可以选择不同的过表达载体。过表达载体与克隆载体比较而言,加入一些与表达调控有关的元件即成为表达载体。
百度百科-基因表达载体
百度百科-重组质粒
质粒系列之什么是质粒
质粒,plasmid,是独立于核基因组之外的DNA结构,多为环状。分子生物学研究中常用其作为编码序列的载体,将特定的序列转运至目标细胞内进行复制或表达;
端粒,telomere,是真核细胞染色体末端的粒状结构,主要由简单重复的DNA序列与特定的蛋白质分子构成,作用在于保护染色体末端、阻断染色体间的接合。其长度随着细胞分裂而变短,短至一定程度时细胞便停止增长进而凋亡。
从2020年开始,我的基因编辑系列都会在我的好友果子老师的公众号上首发,他还会为文章写相应的引言等等。但我会把我的原始手稿放在上备份一次。由于第一年学习考试特别多,就停更了很久,最近应该会恢复更新。上次我写了 解剖式学习一个质粒结构--update 。试图在一篇文章中,快速学习质粒结构。思来想去,学习总不能一蹴而就;另外,在见识到本学院博士生PAC和QE过程中评委提问的内容之细节,顿觉现在要开始准备了(评委们真的会请答辩者描述ZFN、TALEN和CRISPR的区别)。于是打算开启一个质粒系列,希望借此补充个人的背景知识,也同样希望大家不吝赐教。
命名由来 如不踏入生命科学领域,我们对质粒的了解只有高中生物课上所提到的:质粒是处于细胞质内环状的DNA。20世纪40年代和50年代,科学家们致力于研究可以在细胞间转移的遗传因子,其中 Joshua Lederberg 因在基因重组和细菌遗传物质方面的发现获得 1958年诺贝尔生理学或医学奖 。Joshua早在1952年曾为这些 可在细胞间转移的遗传物质 命名为 plasmid ,其由cyto plasm 和拉丁文中的 id (it的意思)组成,意为 染色体外遗传因子的总称 。plasmid曾一度被episome(游离基因)替代,直到后来人们发现细胞质内遗传物质无法整合到基因组内,plasmid的名字才被重拾回来。
如何风靡 尽管在1950年代质粒已经被发现,然而质粒进入实验室作为研究工具则等了20年,在这期间,科学家们主要使用的研究工具还是噬菌体。知道1972年的某一天, Stanley Cohen (1986诺贝尔生理学或医学奖获得者)和几个科学家在唠嗑的时候,聊到最近刚发现的限制性内切酶EcoRI,于是他们在餐巾纸上写下实验设计:将四环素抗性质粒pSC101和卡那霉素抗性质粒pSC102经由EcoRI处理后转入大肠杆菌,可能可筛选到双重抗性的大肠杆菌。而这个实验大获成功,成为历史上 第一个质粒克隆实验 。从此, 质粒+限制性内切酶 的组合大放异彩,现如今是再平常不过的工具了。
质粒是可独立于染色体自行复制的环状DNA,常在在细胞、古生菌及真核生物中出现,质粒的存在可为细胞体提供一些特殊的功能,例如抗生素耐药性、毒性等等。所有的天然质粒都有一个 复制起点(origin of replication,它控制着质粒的宿主范围和拷贝数) ,通常还包括一个有利于生存的基因,如 抗生素抗性基因 。目前实验室中使用的质粒通常是人为的,旨在引入外源性基因,这些质粒至少要有 复制起点、筛选标记和克隆位点 。
由于其人工性质,实验室质粒通常被称为 载体(vector)或构建体(constructs) 。质粒构建方法有很多种: restriction enzyme, ligation independent, Gateway, Gibson 等等,我们后面会一个个谈到。克隆方法的选择取决于质粒的结构,常见的质粒类型有: 克隆质粒、表达质粒、基因敲除质粒、报告质粒、病毒质粒、基因组工程质粒 等等。而如何选择质粒载体、工具等等相关内容,希望我们能更新到这部分内容。下面我们就质粒每个元件进行简单的介绍。
参考上 面我们提到的文章 都是基本功!和春卷一起看图学质粒 。 Ori的概念要和启动子区别开来 ,Ori对应的是质粒本身的复制,而 promoter对应的则是基因的转录 ,Ori的强度决定该质粒在细菌中的产量,而promoter则决定基因的表达能力。因此选择Ori时主要依据我们对拷贝数和宿主的需求。
Ori决定着质粒在细胞中的产量,而此时启动子则介导基因的转录,一般来说启动子这一词包括了 启动子和反应原件操纵子(operators) 。启动子区域的序列控制着RNA聚合酶和转录因子的结合,因此启动子决定着基因表达的时间和地点。
promoter介导的DNA转录至RNA过程依赖于 RNA聚合酶(RNA polymerase,RNAP) 。在原核生物中,这部分相对简单,而真核生物则根据不同聚合酶有不同的转录结果。这意味着启动子必须兼容所需的RNA类型, 如果你想让基因表达,即转录mRNA,则此时需要RNAP II;而如果仅仅是要转录出RNA,例如shRNA,CRISPR-Cas9所需的gRNA,此时我们需要的是RNAP III ,而在病毒中则是LTRs,具体可以参考慢病毒相关文章: 慢慢的慢病毒,给我快快的用起来!
同样,根据质粒宿主的不同,启动子的类型也会不同。真核生物启动子有 持续激活型(constitutively active)和严密调控型(carefully controlled) ,此外,启动还会被增强子、绝缘子等原件调控:
常规真核生物启动子:
常规原核生物启动子 :
Ori完成质粒复制,promoter启动基因转录,基因开始转录后经过延伸,最后必须在正确的位置终止。终止子(terminator)位于被转录基因的下游,通常在任何3'调控元件之后,如PolyA信号。这里有几个概念需要放在一起比较:
(1)promoter 启动子 :这是一段和RNA聚合酶特异性结合的DNA序列,它位于起始密码子的上游, 启动子本身并不转录 ,只是启动转录。
(2)terminator 终止子: 提供转录终止信号的DNA,这部分DNA转录出来的RNA带有茎环结构(发夹结构),从而造成转录的终止。因此 导致转录终止的不是DNA序列,而是DNA转录出的RNA结构 。
(3)start codon 起始密码子: 肽链翻译的第一个氨基酸的密码子,通常为AUG 甲硫氨酸。
(4)stop codon 终止密码子: 肽链翻译的终止信号密码子,它们有非常华丽的名字:包括 琥珀密码子(UAG)、赭石密码子(UAA)、欧珀密码子(UGA) 。
区别:启动子和终止子是DNA向RNA转录层面的调控因子,均为非编码区的 DNA序列 ;起始密码子和终止密码子都是 mRNA上的氨基酸序列 。表述时建议使用英文名字而非中文,因中文容易混淆。
主要用Rho-依赖和不依赖两种方式:(1)Rho是一种 解旋酶 ,它协助RNA聚合酶在转录本的终止;(2)Rho非依赖途径依赖于RNA转录本中的 GC-rich发夹结构 ,发夹-DNA复合体破坏转录复合体的稳定,启动转录本的分裂,此为质粒中常见的终止方式。
真核生物的终止子要对应其相应的启动途径,主要是RNA聚合酶的区别:
哺乳动物表达质粒主要用于转录mRNA,常用的终止子SV40、hGH、BGH和rbGlob包含AAUAAA序列,可促进Poly A化,从而导致信号终止,如下:
终止子的终止效率并不是百分之百,为保险起见,终止信号可以多加一到两个。
今日简单介绍了质粒的基本元件,涵盖质粒复制起点,质粒转录的起始和结尾,算是有头有尾, 这每一个元件对于质粒骨架的选择都十分重要 ,因此即使是非常基本的内容,但还是需要着重强调。接下来我们会依据今日所学尝试去选择合适自己的质粒,并在酶切上花费一定心思。我们总是在路上,每一天都要为新学到的知识感到快乐,共勉!
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