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分子克隆与重组蛋白表达实验指南

中级分子生物学·3-5天

分子克隆是分子生物学最基础的操作,通过将目的基因插入表达载体,转化到大肠杆菌、酵母或哺乳动物细胞中,诱导并纯化出重组蛋白,用于后续的结构分析、抗体生产或功能实验。

1实验步骤

  1. 1【目的基因获取与引物设计】
  2. 2引物设计:两端添加限制性内切酶位点或同源臂(20-25bp)
  3. 3高保真 PCR:使用高保真 DNA 聚合酶扩增目的基因
  4. 4纯化:PCR 产物电泳后切胶纯化
  5. 5
  6. 6【载体准备】
  7. 7选择载体:根据表达系统选择(细菌:pET 系列;酵母:pPICZα;哺乳动物:pcDNA3.1、pLVX)
  8. 8酶切:使用相应限制性内切酶线性化载体
  9. 9纯化:凝胶回收纯化
  10. 10
  11. 11【连接反应】
  12. 12传统酶连:T4 DNA Ligase,16℃过夜
  13. 13无缝克隆:Gibson Assembly 或 In-Fusion,50℃ 30 分钟
  14. 14转化:连接产物转化 DH5α 感受态细胞
  15. 15抗性筛选:含相应抗生素的 LB 平板筛选
  16. 16
  17. 17【重组载体验证】
  18. 18 Colony PCR:快速鉴定阳性克隆
  19. 19酶切验证:双酶切确认插入片段大小正确
  20. 20测序:Sanger 测序确认序列正确
  21. 21
  22. 22【重组蛋白表达】
  23. 23原核表达:转化 Rosetta/BL21(DE3),0.5mM IPTG 诱导 4-6 小时
  24. 24真核表达:转染 HEK293T 或 CHO 细胞,或包装慢病毒感染建立稳定细胞系
  25. 25表达检测:Western Blot 或 ELISA 检测蛋白表达
  26. 26
  27. 27【蛋白纯化】
  28. 28标签选择:His-tag(Ni-NTA)、GST-tag(Glutathione Sepharose)、MBP-tag(Amylose Resin)
  29. 29细胞破碎:超声或溶菌酶裂解
  30. 30亲和纯化:使用对应树脂进行亲和层析
  31. 31去除标签:如有需要,使用相应蛋白酶切除标签
  32. 32纯度检测:SDS-PAGE 染色确认纯度

注意事项

  • 高保真 PCR 延伸时间按 1kb/分钟计算,片段过长需分段扩增
  • Gibson Assembly 无缝克隆比传统酶切连接效率更高
  • 转化用 DH5α 感受态细胞,效率 > 10⁸ cfu/μg DNA
  • 阳性克隆需测序确认,避免突变影响蛋白表达
  • His-tag 纯化时咪唑浓度需优化,20mM 洗杂质,250mM 洗目标蛋白