关于基因合成

一直想介绍一下相关文献的,虽然之前已经放了一两篇在我的“个人文件”里,不过一直没写,正好前两天一位同学来问我这个问题,交流之后又从他那里拿来一篇文献,这样四五篇文献加起来对这个技术算是掌握了大概了。

所谓基因合成就是不用模板,而是以一系列相互overlaping的引物进行“组装”,最后得到完整的目的基因。这适用于克隆一些找不到模板的基因或着在克隆过程中进行稀有密码子的替换、氨基酸的突变等等。所以这项技术虽然比直接从模板上克隆要贵一些,却有着无可替代的好处,将来一定会得到广泛应用。

目前的基因合成技术基本上是基于PCR技术的,较常见的是两步法、一步法和改进的两步法。这里主要推荐两篇文章,一篇是一步法,另一篇是改进的两步法。文献都放在我的个人文件的“分子生物学文献”中了,另外,在http://www.evolvingcode.net/codon/sgd/index.php有第一篇文章的作者设计的在线设计基因合成引物的软件,可以参考,虽然本人更倾向于采用后一种方法,并且觉得在软件设计上也许还有可以改进的地方,但是大家不妨去看看。

两步法要点:每条引物50nt,重叠区10nt。(或3'端重叠10nt,5'端重叠15nt。)。第一轮PCR时不是把所有引物混合,而是分段混合PCR,这样形成重叠区更长的几个大片段,然后在第二轮将纯化的大片段混合后以最两端的引物PCR,得到完整基因。值得注意的是:“两步法”文献中提到使用T7核酸内切酶I来切断配对错误的片段,从而降低出错率。这是一个很好的办法并且在其他方面应该可以有更多的应用。

Published 2006-11-20 22:58 作者 shininglake

评论

# re: 关于基因合成

2006年11月23日 16:49 作者 陈龙
初次登陆。耳目一新。会经常光顾的。

# re: 关于基因合成

2006年11月24日 21:08 作者 小马蚁
请教老师一个问题,怎样测定HMGR和倍半萜环化酶的含量,用什么方法?谢谢!

# re: 关于基因合成

2006年11月25日 9:10 作者 shininglake
不知道你是问组织内的酶含量测定还是溶液中酶的含量?精确测定酶含量得去看文献,了解它的底物和反应产物等,然后选择一个容易测定的物质作为指标。不过对于已经有很多研究的酶来说,通常有一套大家都认可的测定方法,按照那个来就行,自己另作一套别人未必认可。这还是得看文献,每个酶都不一样的。

# re: 关于基因合成

2006年11月26日 12:07 作者 小马蚁
谢谢.我测的是组织内的,不过这两种酶研究的比较少,测定方法也没有见过报道.

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2006年11月26日 19:10 作者 long
我也请教老师一个问题 .当用生物质谱鉴定到一个蛋白质是已知蛋白质时,是否可以通过BLAST比对就一定可以得到它的核酸序列 。如果是一个新蛋白质时,如何得到其cDNA 阿!谢谢

# re: 关于基因合成

2006年11月26日 23:10 作者 shininglake
已知蛋白未必又对应的核酸序列,除非是基因组测序已经完成了的物种。得到一个新蛋白质后通常通过N端测序或部分水解测序得到部分的氨基酸序列然后设计简并引物,进行RT-PCR,随后根据需要再进行3'或5'RACE,得到全长序列。

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2006年11月27日 17:29 作者 long
谢谢老师啊。那我是否可以这样理解:对于新蛋白,我通过我可以通过生物质谱测定其PST 而得到某一肽段的序列。再以此序列设计兼并上游引物,在以oligo T 作下游引物,RT-PCR得到其cDNA 序列。然后进行RACE 得到全长。我的理解正确吗。谢谢老师。我自己现在设计实验,有些地方还是不很明白。请老师指导!

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2006年11月27日 17:33 作者 long
因为我现在是用生物质谱测定台序列标签,所以估计不再进行N端测序。这样的话上述设计合理吗。谢谢老师

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2006年11月27日 17:41 作者 shininglake
这样是可以的,最好做个BLAST,看看这段肽段的特异性如何,尽量选取具特异性的片段,否则RT-PCR可能得到大量的非目的带。

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2006年11月27日 20:29 作者 long
自己刚开始准备做实验。估计问题 会不少 。还要多请教老师啊 。谢谢老师啊!!!!!!!!

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2006年11月27日 22:22 作者 shininglake
呵呵,不客气。

# re: 关于基因合成

2006年11月27日 22:39 作者 raulcoco
我正在做重叠PCR,已经连上两个

# re: 关于基因合成

2006年11月27日 23:18 作者 clairewang
呵呵,对我很有用,谢谢老师。
再推荐一篇文献,是学校一个师姐以前做的,她后来去美国做博后了,现在她所在的实验室几乎都在用这种方法插入目的小片段。我自己觉得很有启发。
“DCD-1L在毕赤酵母中的克隆和表达 ”在中国学术期刊全文数据库就可以查到

# re: 关于基因合成

2006年11月28日 19:45 作者 shininglake
嗯,我看了这篇文章,不过她合成的引物长度为有85nt,在我们这边合成长引物会贵很多,加上长引物的出错率会比较高,所以还是建议引物不要用太长。

# re: 关于基因合成

2006年11月29日 21:22 作者 clairewang
在请教一个问题:
表达量低的蛋白,特别是毒性蛋白,本身就会对E.coli的生长有影响,在改造了密码子的偏好性后,会不会出现以下两种情况:
1表达量没有啥变化,那么是不是就是目的蛋白本身的性质,可能它本来就不好表达。
2表达量明显增加,但是表达出的蛋白却没有活性了

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2006年11月29日 22:24 作者 shininglake
情况1是很有可能的,对毒蛋白简单的办法是减少诱导时间,即提高诱导前菌体浓度,然后短时间诱导就收菌。也许有用。
情况2当然也有可能,但是如果只是换密码子而不换表达体系的话,这种情况应该不大会出现的。
呵呵,现在不写信,改成在这里给我留言啦?

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2006年11月30日 21:20 作者 clairewang
呵呵,俺一直潜水的,出来冒个泡啦
我采用的诱导方法是OD=1.0以后开始低温15度overnight.

再有就是关于那篇基因合成的文章,因为我的目的基因片段比较小,才80bp,我是否可以采用桥联的方法,合成2段50nt的片段,之间大约有20nt的overlap,2条片段互为模板,以pfu酶进行第一次PCR,再将酶切位点设计进引物,进行第二次PCR?(突然发现俺师姐的promega的pfu酶,可以蹭一下)

呵呵,目前还只是偶的想法而已啦,还要仔细研究,主要是考虑偏好性,以及2个片段的Tm值,GC含量比较头大

# re: 关于基因合成

2006年12月1日 15:18 作者 kingyee
大哥,照这样下去,弄个论坛算了.估计会有很多人来的.
我可以义务当斑竹啊!hehe

# re: 关于基因合成

2006年12月1日 15:32 作者 shininglake
呵呵,我以前也是中国生命科学论坛的管理员之一啊,后来没时间,就当个版主,再没时间,就请辞了。
大而全的论坛有中国生命科学论坛和丁香园足够了,没必要也没精力去做了,如果做一个方向的论坛,比如“蛋白质表达与纯化论坛”,这样还是比较有意义的。

# re: 关于基因合成

2006年12月3日 10:41 作者 kingyee
我现在时间倒是很多,就是不知道怎么用呀,hehe

# re: 关于基因合成

2006年12月3日 16:34 作者 shininglake
呵呵,你做什么的?

# re: 关于基因合成

2006年12月8日 16:49 作者 kingyee
就做一点基因克隆。忙了两天,感受态不好,烦死了!

# re: 关于基因合成

2006年12月8日 21:05 作者 shininglake
嗯,感受态可是大问题,有时很影响实验进度

# re: 关于基因合成

2006年12月12日 14:36 作者 小木头
看了你的BLOG我好惭愧啊, 决心向你学习,好好做科研

# re: 关于基因合成

2007年1月15日 20:32 作者 kexo
不知哪一个保真性的酶最好?比如TLI DNA Polymerase (Promege 公司) ;KOD DNAPolynerase、KOD Plus (Toyobo 公司) ; PyrobestTM DNA Polymerase(Takara 公司)等

# re: 关于基因合成

2007年1月15日 20:33 作者 kexo
不知哪一个保真性的酶最好?比如TLI DNA Polymerase (Promege 公司) ;KOD DNAPolynerase、KOD Plus (Toyobo 公司) ; PyrobestTM DNA Polymerase(Takara 公司)等

# re: 关于基因合成

2007年1月16日 9:59 作者 shininglake
第一个没用过,KOD用过,不过不是Toyobo公司的,Pyrobest应该还可以。不同公司的东西是没有官方数据可以比较了,看看手册吧。

# re: 关于基因合成

2009年10月12日 12:29 作者 happysyn

现在有基因合成试剂盒了,不用那么麻烦去试各种参数了。

只需一步温育便可搞定所有的麻烦, 不需要去扩增、纯化、酶切、连接。

# re: 关于基因合成

2010年6月21日 13:23 作者 happysyn

现在商业化基因合成很便宜, 甚至比自己作还要便宜,

我看到有的公司只需2.6元/碱基, 这与引物合成已经相差无几了