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TUhjnbcbe - 2021/7/3 4:59:00

虽然自然条件下哺乳动物体内不存在质粒,但科学家仍然可以利用构建的载体和培养的哺乳动物细胞进行质粒研究。当然,这些应用于哺乳动物细胞的载体必须与它们被转染到的细胞类型兼容——例如,细菌来源的复制起点(ORI)不允许质粒在哺乳动物细胞中复制,而且杀死细菌的*素可能对哺乳动物细胞没有任何明显的影响。那么,哺乳动物质粒和细菌质粒有什么不同?复制是怎么发生的?合适的选择方法对于细胞转染是必要的吗?

什么是转染?

在了解哺乳动物质粒结构之前,应该清楚如何将遗传物质(如质粒)转入哺乳动物细胞,这个过程被称为质粒转染。转染在某种程度上类似于细菌转化(将DNA导入细菌细胞);然而,技术和试剂各不相同。质粒转染哺乳动物细胞是相当直接的,生成的细胞既可以暂时性地表达质粒DNA(类似于细菌),也可以将遗传物质直接整合到基因组上,形成稳定的表达。与细菌转化不同,科学家不会选择以同样的方式筛选含有质粒的细胞。下面描述的选择方法通常用于创建稳定的细胞系,不用于一般的质粒选择。相反,报告基因通常用来监测转染效率和质粒在细胞中的表达水平。理想情况下,所选择的报告基因是细胞特有的,可以从质粒中表达,并且可以方便地进行分析。GFP通常用作为报告基因,可以直接检测你感兴趣的基因是否转染成功。

瞬时转染与难以捉摸的哺乳动物复制子

对于许多实验而言,能够瞬时表达转染的质粒就足够了。由于转染过程中引入的DNA没有整合到核基因组中,在没有质粒复制的情况下,外源DNA会随着增殖和分裂降解或稀释,这会不会成为一个需要考虑的问题取决于实验耗费的时间和一些其它因素。哺乳动物细胞增殖速度比细菌要慢得多(分别为24小时和20分钟)。因此,确保质粒在细胞中复制并不是至关重要的,因为很多这样的实验都是在转染后48小时内完成的。

当然,如果希望维持质粒拷贝数也是可能的,但仍需使用瞬时转染方法。因为没有天然的哺乳动物复制子,科学家利用了病*复制子来填补这个空白。然而使用这些复制子需要在细胞内表达额外的成分才能有效复制。表达EB病*(EBV)核抗原1(EBNA1)或SV40大T抗原(E或T细胞)的细胞系,可以分别扩增包含病*EBV或SV40复制子的质粒。这些病*成分的存在大大降低了质粒的稀释率,但不能保证%的转染效率。

稳定转染

稳定的转染用于需要产生将外源遗传物质稳定整合到其基因组中表达的细胞群。与用于在酵母和细菌中表达的质粒不同,用于稳定转染的质粒很少含有ORI,因为整合的DNA将作为基因组的一部分复制。由于外源DNA会永久性添加到宿主基因组,细胞将不断表达外源基因的遗传特征,并随后将其遗传给后代。稳定转染的细胞可以被认为是原始亲代细胞的全新细胞系。

哺乳动物细胞的正向选择

为了实现稳定转染,需要利用选择压力迫使质粒DNA整合到基因组上。根据实验目的,我们将正面选择定义为获取阳性细胞的手段(即质粒含有一个使细胞对*素具有抗性的表达框),而负面选择将是获取阴性细胞特征(即质粒含有一个使细胞对*素敏感的表达框)。

然而,阴性选择技术可以与阳性选择结合使用,以确保您的基因靶向基因组内的特定位置。

请记住以下建议:

确定筛选浓度:对哺乳动物进行筛选时没有推荐的筛选浓度。在做转染实验之前,确定有效的筛选浓度是重要的。通常是通过做一个耐药曲线测定实验获得(在不同浓度的选择试剂下培养细胞),细胞应该在3-5天内死亡,抗性克隆大约在10-14天时出现,这取决于细胞的分裂速度。

庆大霉素(Gentamicin)经常做为哺乳动物培养基的补充物抑制细菌生长,不适合用于对哺乳动物细胞进行选择,不要和G(又名Geneticin)混淆。

新霉素(Neomycin)不应该用于哺乳动物表达,而应该使用G。因为neo/kan基因具有对G的抗性,所以很容易混淆。和庆大霉素一样,新霉素也通常用来抑制细菌生长。

当构建稳定转染同源细胞系时,转染后24-48h才能向培养基中添加选择试剂。

哺乳动物细胞的阳性选择与细菌的阳性选择类似,下面是最常用的选择标记:

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