部分基因文库
cDNA是指以mRNA为模板,由逆转录酶催化形成的互补DNA(cDNA),其核苷酸序列完全互补于模板mRNA链;再以cDNA为模板,由DNA聚合酶合成第二链,得到互补双链DNA.由于模板mRNA含有该种细胞的各种mRNA分子,因而合成的cDNA产物是各种mRNA拷贝的混合物,然后将双链产物与载体(质粒或噬菌体)DNA重组,并转化到宿主细菌或包装成噬菌体颗粒,得到一系列重组的克隆混合体.每个克隆含单独一种mRNA分子,克隆总和则包含细胞的全部mRNA信息,即cDNA文库.
cDNA文库只是基因组文库的一种 。 是mRNA的全部信息。
内含子(Intervening region)是一个基因中非编码DNA片段,它分开相邻的外显子。更精确的定义是:内含子是阻断基因线性表达的序列。DNA上的内含子会被转录到前体RNA中,但RNA上的内含子会在RNA离开细胞核进行转译前被剪除。在成熟mRNA被保留下来的基因部分被称为外显子。真核生物的基因含有外显子和内含子,是前者区别原核生物的特征之
一。
内含子可能含有“旧码”,就是在进化过程中丧失功能的基因部分。正因为内含子对翻译产物的结构无意义,它比外显子累积有更多的突变。
内含子在选择性剪接扮演重要角色,一个基因可以因此而产生多种不同的蛋白质。归根到底,是在剪接过程中同一段DNA,有时被看作外显子,有时则是内含子。
有一种特殊的内含子,被称作自剪接内含子(核酶),它可以通过自身作用被切除,来离开mRNA。
内含子和外显子的比例因种而异。河鲀鱼的内含子比较少。
但内含子与垃圾DNA不同,垃圾DNA亦即那些基因以外的序列,还未被发现有任何功能的DNA,但可能是参与基因调控和选择性剪接的调控。但若内含子对应的mRNA片断若没有被除去,可能会发生非常大的突变。如一种植物,科学家抑制了剪切酶的活性而保留了其mRNA中一段内含子。结果,该植物的雌蕊发育不正常。而雄蕊却出现了雌蕊的特征。
“马赛克基因”,就是说编码的DNA片断(外显子)被非编码区域(内含子)隔开,该概念是1977年由Hogness,Mandel和Chambon提出。
cDNA是由RNA反转录来的,RNA是经过剪切内含子拼接而成,而启动子则只存在于转录时的模板DNA起始上游,所以转录后的RNA中没有,那么RNA反转录来的cDNA中自然也不会有了
(1)cDNA文库是指细胞全部mRNA通过逆转录得到cDNA后被克隆的总和。cDNA的组成特点是片段中不含基因的内含子和其他调控序列。
cDNA文库构建基本步骤:①制备mRNA:全RNA提取与mRNA的分离提纯;②合成cDNA:oligo dT与mRNA3’端poly(A)杂交作为引物合成第一链,第二链合成是以第一链为模板,DNA聚合酶催化。常用RNase H切割mRNA-cDNA杂合链中的mRNA序列产生的小片段为引物合成第二链的片段,再连接成完整链;③制备载体DNA:由于cDNA分子的长度在
0. 5~8kb,常用的质粒载体和噬菌体载体都可以,载体选择根据文库用途确定,如噬菌粒载体具有噬菌体的高效性和质粒载体系统可以利用蓝白斑筛选的便利;④cDNA的分子克隆:cDNA连入载体,转化重组体,扩增;⑤对构建的cDNA文库进行鉴定,测定文库包含的克隆数,评价文库质量。文库是否有价值主要从文库含量和插入片段的大小来评价,所构建文库必须有足够多的克隆数以确保基因组cDNA每一个序列至少有1个拷贝在文库内。
(2)cDNA文库同基因组文库的差别主要在于基因组文库(尤其是真核生物的基因组文库)可能包含有非编码序列,含有更丰富的遗传信息。
cDNA文库的构建分为六个阶段:
阶段1:反转录酶催化合成cDNA第一链
阶段2:cDNA第二链的合成
阶段3:cDNA的甲基化
阶段4:接头或衔接子的连接
阶段5:Sepharose CL-4B凝胶过滤法分离cDNA
阶段6:cDNA与λ噬菌体臂的连接
cDNA文库: 以mRNA为模板,经反转录酶催化,在体外反转录成cDNA,与适当的载体(常用噬菌体或质粒载体)连接后转化受体菌,则每个细菌含有一段cDNA,并能繁殖扩增,这样包含着细胞全部mRNA信息的cDNA克隆集合称为该组织细胞的cDNA文库。基因文库: 一个生物体的基因组DNA用限制性内切酶部分酶切后,将酶切片段插入到载体DNA分子中,所有这些插入了基因组DNA片段的载体分子的集合体,将包含这个生物体的整个基因组,也就是构成了这个生物体的基因文库。 基因组DNA文库与cDNA文库的比较:
1 基因组DNA文库的优点
相对于cDNA文库,基因组文库的优点:
cDNA克隆只能反映着mRNA的分子结构,没有包括基因组的间隔序列,
cDNA文库中,不同克隆的分布状态总是反映着mRNA的分布状态,即:高丰度mRNA的cDNA克隆,所占比例较高,分离基因容易;低丰度mRNA的cDNA克隆,所占比例较低,分离基因困难;
从cDNA克隆中,不能克隆到基因组DNA 中的非转录区段序列,不能用于研究基因编码区外侧调控序列的结构与功能.
2 cDNA文库的主要优点
①cDNA文库以mRNA为材料,特别适用于某些RNA病毒等的基因组结构研究及有关基因的克隆分离.
②cDNA文库的筛选比较简单易行.
③每一个cDNA文库都含有一种mRNA序列,这样在目的基因的选择中出现假阳性的概率就会比较低,因此阳性杂交信号一般都是有意义的,由此选择出来的阳性克隆将会含有目的基因.
④cDNA文库可用于在细菌中能进行表达的基因的克隆,直接应用于基因工程操作.
⑤cDNA克隆还可用于真核细胞mRNA的结构和功能研究.
3 cDNA克隆的主要的缺点
cDNA文库所包含的遗传信息要远远少于基因组DNA文库,并且受细胞来源或发育时期的影响.
cDNA文库虽能反映mRNA的分子结构和功能信息,但不能直接获得基因内含子序列和基因编码区外大量调控序列的结构与功能方面信息.
在cDNA文库中,相应于高丰度mRNA的cDNA克隆所占的比例比较高,分离起来比较容易,而相应于低丰度mRNA的cDNA克隆所占的比例则比较低,因此分离也就比较困难.
基因组DNA文库含有一种生物的全部基因,从基因组文库中获得的基因是完整的
cDNA文库含有一种生物的部分基因,cDNA本质就是外显子
基因组文库大,其中基因含有启动子和内含子
cDNA文库小,没有内含子和启动子