A Quick Introduction to Synthetic Biology

全流程:从基因获取到蛋白表达(以双酶切,DH5α+BL21举例)(卡那抗性+T7启动子系统)

合成引物

PCR

PCR 反应体系(50 µL):

目的片段                                 10ng

上游引物(10μM)                2μl

下游引物(10μM)                2μl

2×Mix                                      25μl

ddH2O                       up to 50μl

PCR 反应程序(三步法):

98℃ 预变性 30 s,

35 recycles:98℃ 10 s,54℃ 5 s,72℃ 15 s

72℃ 1 min

4℃ 保持

(体系,温度请根据引物Tm或说明进行调整)

琼脂糖凝胶电泳检测

取扩增后DNA产物样品,120V恒压电泳20~30min,保存电泳图片。(若电泳池内1×TAE缓冲液无法没过琼脂糖凝胶时,请补充1×TAE缓冲液至没过凝胶。电压增大会使DNA电泳速度增快,但最大电压切勿不可超过160V,否则会造成DNA拖尾或DNA破碎。琼脂糖凝胶的配制:1×TAE缓冲液+琼脂糖,微波炉中加热至琼脂糖全部溶解然后冷却至60℃以下,加入核酸染料混匀,倒胶。其中琼脂糖含量为1g/100mL,核酸染料含量为10μL/100mL)

PCR产物纯化

请遵照您使用的试剂盒的说明书

质粒DNA的制备

请参照您使用的质粒提取试剂盒说明书

*特别提示,洗脱液适合长期保存DNA,但可能会影响接下来的反应。可以使用65℃dd水洗脱。 为了增加质粒的回收效率,可将得到的洗脱液重新加入吸附柱中,室温放置2min,12000rpm离心1min。

酶切质粒及目的基因

目的基因酶切反应体系(50 µL):

10×GreenBuffer        5 µL

酶切酶1                       2.5 µL

酶切酶2                       2.5 µL

目的基因                x µL              x= 2500/回收产物浓度

(两种酶每1ul对应酶切1000ng目的片段或质粒)

ddH2O补足至              50 µL

反应体系在 37℃水浴 30min,85℃金属浴灭活10min

酶切产物纯化请参照试剂盒说明书

载体酶切反应体系(50 µL):

10×Buffer          5 µL

酶切酶1            2.5 µL

酶切酶2              2.5 µL

质粒                    x µL                      x=2500/回收产物浓度

(两种酶每1ul对应酶切1000ng目的片段或质粒)

ddH2O补足至      50 µL

反应体系在 37℃水浴 30min,85℃金属浴灭活10min

酶切产物纯化请参照试剂盒说明书

目的基因与质粒载体的连接

1    目的片段与载体片段使用量的计算:

载体目的基因
长度x kby kb
浓度k ng/μlm ng/μl
单位体积摩尔比k/xm/y
上样摩尔比15
上样体积比za

计算方法为z+a=17,kz/x:ma/y=1:5

2    利用 T4 DNA ligase 连接酶连接双酶切后的质粒和目的基因,反应体系如下:

质粒-目的基因(20 µL

目的 DNA 片段                             a μl

载体 DNA                                     z μl

10×T4 DNA Ligase Buffer          2μL

T4 DNA Ligase                             1μL

4℃ 过夜酶连或22℃水浴连接30min

转化

第2,5,6,7步应当在超净台中操作,且5,6,7步应当点燃酒精灯,在灯焰前方区域操作。

1     取1管DH5α感受态细胞,放在冰上融化;

2     每100μL感受态细胞加入约10μL连接产物(目的DNA的体积不要超过感受态细胞悬液体积的 1/10),用移液器轻轻吹吸混匀,在冰上放置30min;

3     热击:将离心管放置42℃水浴中,热击90s,注意:勿摇动离心管;

4     冰浴:快速将离心管转移至冰浴,放置2-3min;

5     复苏:每管感受态细胞内加入600μL 无菌无抗的LB液体培养基,在37℃摇床内180rpm振荡培养1h;

6     离心:3500rpm离心10min,去600ul上清液,使用移液器重悬菌液

7     涂布:取100μL复苏后细胞均匀涂布于含抗生素的LB平板,涂布剩余的菌液可4℃保存,如果次日的转化菌落数过少,可以将剩下的菌液再涂布新的平板;

8     培养:待平板上涂布液体完全吸收后,将培养皿倒置,放入37℃恒温培养箱中12~16h后观察菌落。

测序

挑取单克隆后通过试剂盒提取DNA,取35μL使用载体通用引物测序

转化至表达菌株

1     取1管BL21感受态细胞,放在冰上融化;

2     每100μL感受态细胞加入约2μL的测序成功的质粒,轻轻弹动离心管壁混匀(禁止涡旋),在冰上放置30min;

3     热击:将离心管放置42℃水浴中,热击60s,注意:勿摇动离心管;

4     冰浴:快速将离心管转移至冰浴,放置2-3min;

5    复苏:每管感受态细胞内加入500μL 无菌无抗的LB液体培养基,在37℃摇床内250rpm振荡培养1h;

6     涂布:3500rpm离心5min后,弃500μL,重悬菌体后将剩余菌液全部均匀涂布于含由抗生素的LB平板;

7     培养:待平板上涂布液体完全吸收后,将培养皿倒置,放入37℃恒温培养箱中12~16h后观察菌落。

蛋白诱导表达小试

1     活化菌种:挑选单个克隆接种于含有抗性的LB小管中,37℃,220rpm摇床培养过夜;

2     取出 600 μL 菌液加入 400 μL 50%甘油中,做好标记,放至-80 ℃低温中保存;

3     转接: 取100µL过夜菌液接至含有抗性的LB小管中,然后37℃,220rpm摇床培养约3-4h;

4     取300μL菌液标记为“诱导前”。剩余菌液 16 ℃,220 rpm 降温 1 h,然后在超净台内加入5 μL IPTG(1 M)诱导大肠杆菌产生目的蛋白。16 ℃,220 rpm 过夜培养 12 h。取300μL菌液标记为“诱导后”(如诱导失败可尝试37℃诱导,IPTG也可以拉梯度进行诱导)

5     将诱导前和诱导后菌液12000rpm离心1 min ,弃上清将菌体加入200μL 1×PBS混匀后, 12000rpm离心1min;

6     上清吸至新的EP管中,标记为“上清”,沉淀加入200ul 1×PBS,混匀,标记为“沉淀”;分别往上清、沉淀样品中加入50uL还原性 5×loading buffer,轻摇混匀,勿上下颠倒,然后煮样,(放到设置好条件的金属浴上,100℃,15min),电泳检测。

蛋白诱导表达

1     活化菌种:取5μL之前保存好的含重组质粒的BL21甘油菌,接种于含有抗性的LB小管中,37℃,220rpm摇床培养过夜;

2     将菌液倒入含有 250 mL LB培养液的 500 mL 锥形瓶中,加入 100 μL Kana(100 mg/mL)。37 ℃,220 rpm 在摇床中培养 5 h,待菌液变浑浊后 16 ℃,220 rpm 降温 1 h,然后加入250 μL IPTG(或先前实验的最佳浓度)诱导大肠杆菌产生目的蛋白。使用之前测试的最佳温度,220 rpm 过夜培养 12 h;

3     将菌液 4000 rpm,4℃离心 20 min,弃上清,将沉淀的大肠杆菌用药匙转移到烧杯中,并用悬菌buffer重悬,加入溶菌酶使终浓度为0.1 mg/ml;

4     将重悬菌液在4℃下用高压细胞破碎机破碎,得到的混合物用高速离心机在4 ℃,18000 rpm条件下离心 30 min,取上清与镍介质一同在4℃下孵育1.5 h后,用洗杂buffer(Buffer+拉梯度咪唑,每次使用考马斯蓝验证至无杂蛋白)洗去杂蛋白。用洗脱buffer(Buffer+拉梯度咪唑)洗脱目的蛋白。洗杂洗脱期间均用G250验蓝;

5     用 10 kD 的超滤浓缩管盛装洗脱下来的蛋白质溶液,在离心机中 4 ℃,3400 rpm 离心,并用悬菌buffer进行换液,得到蛋白溶液;

6    用紫外分光光度计在280nm条件下测定蛋白质浓度。

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