Overview:
PRKG2 is a member of the cGMP-dependent protein kinase family and is highly expressed in brain, lung, and intestinal mucosa. PRKG2 mediates intestinal secretion of water and electrolytes induced by the E. coli toxin STa and the intestinal peptide guanylin (1). Mice deficient in PRKG2 are resistant to E. coli STa and developed dwarfism which is caused by a severe defect in endochondral ossification at the growth plates.PRKG2 phosphorylates SOX9 and attenuates SOX9 function by inhibiting its nuclear entry.PRKG2 is a molecular switch that couples the cessation of proliferation and the start of hypertrophic chondrocyte differentiation through attenuating SOX9 function (2).
Gene Aliases:
cGKII, PRKGR2
Genbank Number:
NM_006259
References:
1. Pfeifer, A. et al: Intestinal secretory defects and dwarfism in mice lacking cGMP-dependent protein kinase II. Science 274: 2082-2084, 1996. 2. Chikuda, H. Et al: Cyclic GMP-dependent protein kinase II is a molecular switch from proliferation to hypertrophic differentiation of chondrocytes. Genes Dev. 18: 2418-2429, 2004.
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第一代热启动Taq酶是一种DNA聚合酶。 第一代指的是直接从Taq(这是一种细菌)体内提取的天然聚合酶,没有进行化学修饰的,为了达到更好的聚合催化效果,往往需要经过酶工程处理,得到的聚合酶催化效率更高。 热启动是指这种酶的反应温度条件
Taq DNA polymerase是从克隆有Thermu aquaticus DNA Polymerase基因的大肠杆菌经诱导表达后,再经过柱纯化分离出来的一个约94 KD的重组蛋白。无外源核酸酶和细菌DNA污染,稳定性好,特异性强,适用于常规PCR扩增。
摘要:随着转基因技术的发展,获取目的基因片段的方法也越来越多样化,获取目的基因片段的技术也日新月异,但是无论获取的方法和手段怎么样发展,获取的主要思路始终在围绕一根主线在开展。
关键词:基因 ,遗传效应,基因克隆,体外重组
一、基因工程
基因工程作为一门理论性与实践性较强的学科,其方法与技术已经渗透到现代生命科学的各个分支领域,成为生命科学的一门核心技术。基因工程包含许多独特的实验方法和技术,不仅内容丰富,涉及面广,实用性也强。基因工程是通过DNA 重组技术, 获得具有特殊生物遗传性状和功能的遗传工具生物体, 基因工程技术广泛应用于农业、医学、食品工业等。本文就基因工程的应用现状综合阐述。
基因工程技术是一项极为复杂的高新生物技术, 它利用现代遗传学与分子生物学的理论和方法, 按照人类所需, 用DNA 重组技术对生物基因组的结构和组成进行人为修饰或改造, 从而改变生物的结构和功能, 使之有效表达出人类所需要的蛋白质或人类有益的生物性状。基因工程从诞生至今, 仅有30 年的历史, 然而, 无论是在基础理论研究领域, 还是在生产实际应用方面, 都已取得了惊人的成绩。首先,基因工程给生命科学自身的研究带来了深刻的变化。目前科学家已完成了多种细胞器的基因组全序列测定工作。其次, 基因工程具有广泛的应用价值, 能为工农业生产、医药卫生、环境保护开辟新途径。
基因工程( 又称DNA 重组技术、基因重组技术) , 是20 世纪70 年代初兴起的技术科学, 是用人工的方法将目的基因与载体进行DNA重组, 将DNA 重组体送入受体细胞, 使它在受体细胞内复制、转录、翻译, 获得目的基因的表达产物。这种跨越天然物种屏障, 把来自任何生物的基因置于毫无亲缘关系的新的寄主生物细胞之中的能力, 是基因工程技术区别于其他技术的根本特征。 基因工程研究内容为:
(1) 从复杂的生物有机体基因组中, 经过酶切消化或PCR 扩增等步骤, 分离出带有目的基因的DNA 片段。
(2) 在体外, 将带有目的基因的外源DNA 片段连接到能够自我复制并具有选择记号的载体分子上, 形成重组DNA分子。
(3)重组DNA 分子转移到适当的受体细胞, 并与之一起增殖。
(4) 从大量的细胞繁殖群体中, 筛选出获得了重组DNA 分子的受体细胞克隆。
目前常用方法有:化学修饰法、反应动力学法、X-射线衍射法等.1.化学修饰法:此方法是研究最早,应用最广泛的方法.原则上讲,酶分子侧链上的各种基团
限制性核酸内切酶的研究和应用发展很快,已提纯的限制性核酸内切酶有100多种,许多已成为基因工程研究中必不可少的工具酶。
限制性核酸内切酶可被分成三种类型。Ⅰ型和Ⅲ型限制酶水解DNA需要消耗ATP,全酶中的部分亚基有通过在特殊碱基上补加甲基基团对DNA进行化学修饰的活性。
Ⅰ型和Ⅲ型酶具有限制和修饰两种作用,而特异性弱,切割位点的序列不固定,不已知,不宜用于基因克隆中。
Ⅱ型限制酶水解DNA不需要ATP也不以甲基化或其它方式修饰DNA,能在所识别的特殊核苷酸顺序内或附近切割DNA。因此,被广泛用于DNA分子克隆和序列测定。
(1)玻璃制品、塑料制品和电泳槽 灭菌的一次性使用的塑料制品基本上无RNA酶,可以不经预处理直接用于制备和贮存RNA。实验室用的普通玻璃器皿和塑料制品经常有RNA酶法染,使用前必须于180 ℃干烤8小时或更长时间(玻璃器皿)或用氯仿冲洗(塑料制品)。另一种方法是用0.1 %焦碳酸二乙酯(DEPC)的水溶液浸泡用于制备RNA的烧杯,试管和其他用品。DEPC是RNA酶的强烈抑制剂,但其作用并不是绝对的(Fedorcsak和Ehrenberg,1966)。灌满DEPC的玻璃或塑料器皿在37℃放置2小时,然后用灭菌水淋洗数次, 并于100℃干烤15分钟(Kumar和Lindberg,1972)。在15 lbf/in2(1.034x105Pa)高压蒸氯灭菌15分钟。上述处理可以除去器甲上痕量的DEPC,以防DEPC通过羧甲基化作用对RNA的嘌呤碱基进行修饰。
用于RNA电泳的电泳槽应用去污剂洗干净,再用水冲洗,用乙醇干燥,然后灌满3%的H2O2溶液,于室温放置10分钟,然后用0.1 %DEPC处理过的水彻底冲洗电泳槽。最好能留出一些玻璃器皿、塑料制品和电泳槽作上特殊标记,存放在指定地点,为RNA实验专用。
(2)研究人员造成的污染 RNA酶最主要的潜在污染源是研究人员的手。因此,在准备分离的和分析RNA的材料和溶液时,主有涉及RNA的一切操作过程中,都应戴一次性手套,接触“胖的”玻璃器皿和其他物品以后,手套就可能沾染上RNA酶,因此进行RNA实验时应勤换手套。
(3)污染的溶液 用高压灭菌的水和RNA研究专用的化学试剂配制溶液,用干烤过的药匙称取试剂,将溶液装入无RNA酶的玻璃器皿。可能的话溶液均应用0.1%DEPC于37℃至少处理12小时,然后于100℃加热15分钟或在15lbf/in2(1.034x105Pa)的高压下蒸气灭菌15分钟。注:DEPC可与胺类迅速发生化学反应,因些不能用来处理含有Tris 一类的缓冲液。可存几瓶新的未开封的Tris晶体以制备无RNA酶的溶液。
(二)已经污染,可以加入RNA酶的抑制剂
(1)RNA酶的蛋白质抑制剂是 从人胎盘分离的一种蛋白质可与多种RNA酶紧密结合(KI≈3x1010)形成非共价结合的等摩尔复合物,使RNA酶失活。此蛋白质体内可能是血管生成素的抑制剂,血管生成素是氨基酸序列和推测的三级结构与胰RNA酶类似的一种血管生成因子, 几个厂家以不同的商品名出售这种抑制剂,该蛋白质应置于含5mmol/L二硫苏糖醇(DTT)的50%甘油中,贮存于-20℃。抑制剂制品冻融数次后或放置在氧化条件下即应弃之不用,因为上述处理会使蛋白质变性从而释放出所结合的RNA酶。因此,在使用变性剂裂解哺乳动物(mammal;mammalian)细胞这一提取RNA的初始步聚中不应使用这种蛋白抑制剂。然而职用更温和的裂解方法时应使用这种抑制剂,并且在后续的所有RNA纯化步骤中均应有此蛋白质存在。由于酚抽提可以除蛋白质抑制剂,故应在纯化过程中补加几次抑制剂。其最大活性的发挥要求巯基试剂,而且它并不干扰反转录或mRNA在无细胞体系中的翻译。
(2)氧钒核糖核苷复合物 这种由氧钒(1V)离子和4种核糖核苷之中的任意一种所形成的复合物,是量种过渡态类似物,它能与多种RNA酶结合并几科能百分之百地抑制RNA酶的活性。这4种氧钒核糖核苷复合物可加入完整细胞中,在RNA提取和纯化的所有过程中,其使用浓度都是10mmol/L。所得到的mRNA可直接在硅卵母细胞中进行翻译, 并能作为某些外酶促反应(如mRNA反转录)的模板。然而氧钒核糖核苷复合物强烈抑制mRNA在无细胞体系中的翻译,因此必须用含0.1 %羟基喹淋的苯酚[ 用0. 01mol/LTris.Cl(pH7.8)平衡]多次抽提以去除之。有几家公司出售氧钒核糖核苷复合物。
(3)Macaloid(硅藻上)Macaloid是一咱粘土,很多年前就发现它能吸附RNA酶,用缓冲液将其制成浆液,以0.015%(W/V)的终浓度溶解细胞。 这种粘土随同它所吸附的RNA酶可在后续的RNA纯化过程中(如酚抽提后)经离心去除。
(三)提取核酸时可以加入盐酸胍或硫氰酸胍溶液。盐酸胍或硫氰酸胍溶液能迅速溶解蛋白质,从而免受RNA酶的干扰。
限制性酶主要分为三种类型:Ⅰ型限制酶为复合功能酶,具有限制-修饰两种功能,但在 DNA链上没有固定的切割位点,一般在离切割位点1kb到几kb的地方随机切割,不产生特异性片段。Ⅲ型酶与Ⅰ型酶基本相似,不同的是Ⅲ型酶有特异性的切割位点,但这两类酶对 DNA酶切分析的意义不大,通常所说的限制性内切酶是指Ⅱ型酶,它能够识别与切割DNA链上的特定的核苷酸顺序,产生特异性的DNA片段。
2.识别序列及消化产物的末端结构 限制性酶的识别序列,大部分具有双轴对称性结构或称回文序列,如EcoRI的识别序列为:
GAA
TTC
横轴
CTT
AAG
纵轴
将纵轴一侧的序列以横轴为中心旋转180°,则纵轴两侧的序列相互对称,这种结构又称为双重对称结构。大部分酶的识别序列长度为4-6个核苷酸。4核苷酸序列在DNA链中出现频率高,对一随机排列的DNA分子来说,理论值为1/44,因此4核苷酸识别序列的限制性酶在DNA链上切点多,产生片段的数目多,长度短,显示出酶的特异性较低。对于5和6核苷酸识别序列的酶,出现频率分别为1/45和1/46 ,因此,6核苷酸序列在DNA中出现频率低,酶的特异性强,而8核苷酸识别位点在DNA链中出现机率更低(1/48 ),特导性更强,可提供更长的DNA片段。一部分限制性酶具有非典型的双轴对称性序列,其回文识别序列被个或几个其他核苷酸所间隔,如BglⅠ,这种酶的特异性比识别长度相同的典型回文序列的酶略高。另外有些限制性酶(约10种,如BbVⅠ等),其识别序列不表现为回文结构,它们降解双链DNA时,酶切点大部分不在识别序列内,而是与识别序列相距5至13个核苷酸残基不等。
限制性酶切片段的末端结构:限制性酶不但有特定的识别序列,并且任何一种酶切割 DNA链时,总是水解核苷酸3’和5’-磷酸二酯键的3’位磷酸酯键,使产物的5’端带磷酸单酯基团,而3’末端则为游离羟基。因此某一种酶的全部产物的末端具有相同的结构。根据切点序列的结构特点,产物的末端可分为粘性末端和平末端两类。粘性末端指酶切后DNA片段末端带有1-4个核苷酸残基的单链结构,而片段两端突出的单链具有互补性,突出的单链因部位的不同,又可分为5’-与3’-粘性末端两种,突出的单链带5’磷酸单酯的称5’-粘性末端,而突出的单链含3’-羟基则称3’-粘性末端。平末端指酶切后,片段为齐头末端结构。在DNA体外重组时,粘性末端是DNA连接酶的有效底物,有很高的连接效率。向左转|向右转
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