(三)猴病毒40(SV40)
猴病毒40(SV40)的基因組常用來作為克隆載體,把外源DNA轉(zhuǎn)入哺乳類細(xì)胞。猴病毒40是球形動物病毒,直徑40nm,呈20面體,有一個共價閉環(huán)的雙鏈DNA基因組,全長5244bp。它在猴腎中增殖。被SV40感染的細(xì)胞都會出現(xiàn)SV40的T抗原。早已證明完整的小鼠染色體β珠蛋白基因(包括所有的間插順序和兩側(cè)順序)整合在SV40中后,在被感染的猴腎細(xì)胞中都能正確地轉(zhuǎn)錄和翻譯。表明猴腎細(xì)胞的拼接系統(tǒng)能有效地處理小鼠β珠蛋白的初級轉(zhuǎn)錄本。
可是,SV40作為克隆載體有其局限性:①SV40基因組的晚期功能區(qū)的裂解性,不利于外源DNA的重組和表達(dá);②早期功能區(qū)與病毒的致癌性有關(guān),使用時有顧慮;③重組DNA片段的大小受體限制。
(四)逆轉(zhuǎn)錄病毒
逆轉(zhuǎn)錄病毒是RNA病毒,它有三個基因:gag-編碼病毒的核心蛋白;pol-編碼逆轉(zhuǎn)錄酶;env-編碼病毒的被膜糖蛋白。有的逆轉(zhuǎn)錄病毒還帶有癌基因(vonc),即有的逆轉(zhuǎn)錄病毒有致癌作用。近年來,已設(shè)計構(gòu)建成一些缺陷型病毒(defective virus)使逆轉(zhuǎn)錄病毒成為有用的基因載體,成功地把抗藥性基因轉(zhuǎn)入了人體造血前體細(xì)胞,并在細(xì)胞中表達(dá)。Hock等選用了缺失編碼病毒外殼蛋白基因的逆轉(zhuǎn)錄病毒,因此不能合成自身的外殼,但它有識別外殼蛋白進行包裝的信號(一段尚未鑒定的DNA順序)。用這種缺陷的逆轉(zhuǎn)錄病毒去感染某種細(xì)胞株,這種細(xì)胞株包含有輔助病毒(helper virus)。輔助病毒能合成蛋白外殼,但缺失了識別蛋白外殼進行包裝的信號,因此它不能包裝成病毒顆粒。當(dāng)用逆轉(zhuǎn)錄病毒感染細(xì)胞株后,逆轉(zhuǎn)錄病毒的RNA進入輔助病毒的外殼蛋白,成為病毒顆粒。這時把受感染的細(xì)胞同骨髓細(xì)胞一起培養(yǎng),包裝在輔助病毒外殼蛋白中的逆轉(zhuǎn)錄病毒RNA,進入骨髓細(xì)胞,病毒DNA插入宿主細(xì)胞基因組,基因的活性得到表達(dá)。這時,由于骨髓細(xì)胞里面沒有輔助病毒,所以整合進宿主基因組的逆轉(zhuǎn)錄病毒,不再有外殼蛋白可供包裝,因此也就無法增殖,而只能被“陷”在宿主基因組中,通過細(xì)胞分裂而傳給下一代子細(xì)胞。
三、柯斯質(zhì)粒
1978年Collins和Hohn構(gòu)建一種新型的大腸桿菌克隆載體,命名為cosmid(柯斯質(zhì)粒)。它是用正常的質(zhì)粒同噬菌體λ的cos位點構(gòu)成。例如,柯斯質(zhì)粒pHC79系由質(zhì)粒pBR322和噬菌體λ的cos位點的一段DNA構(gòu)成(圖23-5),全長43.kb。在包裝時,cos位點打開而產(chǎn)生噬菌體λ的粘性末端。由于pHC79有pBR322DNA,所以也就有氨芐青霉素抗性和四環(huán)素抗性兩個標(biāo)記。圖23-5說明了克隆基因時有用的限制酶切點。所以可以說柯斯質(zhì)粒是一類特殊的重組質(zhì)粒。
圖23-5 柯斯質(zhì)粒pHC79
設(shè)計構(gòu)建的柯斯質(zhì)粒一般長4~6kb。其上的cos位點的一個重要作用是識別噬菌體的外殼蛋白。凡具有cos位點的任何DNA分子只要在長度相當(dāng)于噬菌體基因組,就可以同外殼蛋白結(jié)合而被包裝成類似噬菌體λ的顆粒。因此,插入柯斯質(zhì)粒的外源DNA可大于40kb。重組的柯斯質(zhì)?上笫删wλ一樣感染大腸桿菌,并在細(xì)菌細(xì)胞中復(fù)制。如把宿主菌在含氯霉素的培養(yǎng)基中生長,柯斯質(zhì)粒可以擴增到宿主細(xì)胞DNA總量的50%左右。
采用柯斯質(zhì)粒作載體的困難是:①載體自身只相當(dāng)于可以插入片段的1/10左右,因此往往會出現(xiàn)載體同載體自身連接,結(jié)果在一個重組分子內(nèi)可有幾個柯斯質(zhì)粒載體連在一起。但用堿性磷酸酶處理,可阻止載體分子自身連接;②大小不等的外源片段相互連接后插入同一個載體分子,結(jié)果使在基因組內(nèi)本來不是相鄰的片段錯亂地連接成一個片段,會影響實驗結(jié)果的分析,后來專門選出30~45kb的外源DNA插入載體DNA,此時,每個載體只可能插入一個外源片段,因為如果二處片段,則將超過包裝成噬菌體顆粒的限度;③細(xì)菌的菌落體積遠(yuǎn)大于噬菌斑,因此如用柯斯質(zhì)粒制備基因文庫,則篩選所需的含某一DNA片段的菌落很費時間,F(xiàn)雖建立了高密度菌落篩選法,但由于柯斯質(zhì)粒制成的基因文庫常常不太穩(wěn)定,插入的大片段外源DNA有可能通過同宿主基因組交換而致丟失等,所以最常使用的還是噬菌體載體。
現(xiàn)將上面提到的四種載體作一比較(表23-3)
表23-3 四種載體的比較
質(zhì)粒 | λ噬菌體 | 柯斯質(zhì)粒 | 單鏈?zhǔn)删w | |
克隆DNA大片段 | ±* | + | + | - |
構(gòu)建基因組文庫 | - | + | + | - |
構(gòu)建cDNA文庫 | + | - | - | - |
常規(guī)的亞克隆化 | + | - | - | - |
構(gòu)建新型的DNA結(jié)構(gòu) | + | - | - | - |
序列分析 | + | - | - | + |
單鏈探針 | +** | - | - | + |
外源基因在大腸桿菌中的表達(dá) | + | - | - | - |
* 外源DNA如超過10kb,則重組質(zhì)粒的轉(zhuǎn)化率和DNA得率都非常低
** 已有個別質(zhì)料可用于此目的