Jump to content

Плазмидный препарат

Плазмидный минипрепарат. 0,8% агарозный гель, окрашенный бромистым этидием .

Плазмидный препарат — это метод выделения и очистки плазмидной ДНК . Это важный шаг во многих экспериментах по молекулярной биологии и необходим для успешного использования плазмид в исследованиях и биотехнологиях . [ 1 ] [ 2 ] Было разработано множество методов очистки ДНК бактерий плазмидной . [ 1 ] [ 3 ] В ходе процедуры очистки плазмидную ДНК часто отделяют от загрязняющих белков и геномной ДНК.

Эти методы неизменно включают три этапа: выращивание бактериальной культуры, сбор и лизис бактерий и очистку плазмидной ДНК. [ 4 ] Очистка плазмид занимает центральное место в молекулярном клонировании . Очищенную плазмиду можно использовать для многих стандартных применений, таких как секвенирование и трансфекция клеток.

Рост бактериальной культуры

[ редактировать ]

Плазмиды почти всегда очищают из жидких культур бактерий , обычно E. coli , которые трансформируют и выделяют. [ 5 ] [ 6 ] Практически все широко используемые плазмидные векторы кодируют один или несколько устойчивости к антибиотикам генов в качестве селектируемого маркера , например ген, кодирующий устойчивость к ампициллину или канамицину, что позволяет успешно трансформированным бактериям размножаться без ингибирования. [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] Предполагается, что у бактерий, которые не поглотили плазмидный вектор, отсутствует ген устойчивости, и, следовательно, ожидается, что будут расти только колонии, представляющие успешные трансформации. [ 5 ] [ 9 ] [ 10 ] Бактерии выращивают в благоприятных условиях.

Сбор и лизис бактерий.

[ редактировать ]

Существует несколько методов лизиса клеток, включая щелочной лизис, механический лизис и ферментативный лизис. [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ]

Щелочной лизис

[ редактировать ]

Наиболее распространенным методом является щелочной лизис, который предполагает использование щелочного раствора высокой концентрации, такого как гидроксид натрия , для лизиса бактериальных клеток. [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ] При лизисе бактерий в щелочных условиях (рН 12,0–12,5) как хромосомной ДНК, так и белка происходит денатурация ; однако плазмидная ДНК остается стабильной. [ 16 ] [ 17 ] Некоторые ученые снижают концентрацию используемого NaOH до 0,1М, чтобы уменьшить появление оцДНК . После добавления ацетатсодержащего нейтрализующего буфера для снижения pH примерно до 7 большие и менее сверхспиральные хромосомные ДНК и белки образуют большие комплексы и выпадают в осадок; но небольшие бактериальные ДНК-плазмиды остаются в растворе. [ 17 ] [ 14 ]

Механический лизис

[ редактировать ]

Механический лизис включает использование физической силы, такой как измельчение или обработка ультразвуком , для разрушения бактериальных клеток и высвобождения плазмидной ДНК. Существует несколько различных методов механического лизиса, включая френч-пресс , взбивание шариков и ультразвуковую обработку . [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ]

Ферментативный лизис

[ редактировать ]

Ферментативный лизис, также называемый лизоцимным лизисом, включает использование ферментов для расщепления клеточной стенки и высвобождения плазмидной ДНК. [ 11 ] Наиболее часто используемый для этой цели фермент — лизоцим, расщепляющий пептидогликан клеточной стенки грамположительных бактерий . Лизоцим обычно добавляют к бактериальной культуре с последующим нагреванием и/или встряхиванием культуры для высвобождения плазмидной ДНК. [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ]

Заготовки по размеру

[ редактировать ]

Плазмидный препарат можно разделить на пять основных категорий в зависимости от масштаба приготовления: минипрепарат, мидипрепарат, максипрепарат, мегапрепарат и гигапрепарат. Выбор того, какой метод использовать, будет зависеть от необходимого количества плазмидной ДНК, а также от конкретного применения, для которого она будет использоваться. [ 18 ] [ 19 ]

Наборы для очистки плазмидной ДНК доступны от разных производителей, названия которых соответствуют размеру бактериальной культуры и соответствующему выходу плазмиды. В порядке возрастания это: минипреп, мидипреп, максипреп, мегапреп и гигапреп. Выход плазмидной ДНК будет варьироваться в зависимости от числа копий плазмиды, типа и размера, бактериального штамма , условий роста и набора. [ 2 ]

Минипрепарат

[ редактировать ]

Минипрепарат плазмидной ДНК представляет собой быстрое и мелкомасштабное выделение плазмидной ДНК из бактерий . [ 20 ] [ 21 ] Обычно используемые методы минипрепарата включают наборы для щелочного лизиса и центрифугирования . [ 3 ] [ 22 ] В его основе лежит метод щелочного лизиса . Экстрагированную плазмидную ДНК, полученную в результате выполнения минипрепарата, часто называют «минипрепаратом». Минипрепсы используются в процессе молекулярного клонирования для анализа бактериальных клонов . Типичный выход плазмидной ДНК минипрепа составляет от 5 до 50 мкг в зависимости от штамма клеток. Минипрепарат большого количества плазмид также можно удобно провести на фильтровальной бумаге путем лизиса клетки и элюирования плазмиды на фильтровальную бумагу. [ 21 ]

Мидипрепарат

[ редактировать ]

Начальный объем культуры E. coli составляет 15–25 мл бульона Lysogeny (LB), а ожидаемый выход ДНК – 100–350 мкг.

Максипрепарат

[ редактировать ]

Начальный объем культуры E. coli составляет 100–200 мл LB, а ожидаемый выход ДНК – 500–850 мкг.

Мегапрепарат

[ редактировать ]

Начальный объем культуры E. coli составляет 500 мл – 2,5 л LB, а ожидаемый выход ДНК – 1,5–2,5 мг.

Гигапрепарат

[ редактировать ]

Начальный объем культуры E. coli составляет 2,5–5 л LB, ожидаемый выход ДНК – 7,5–10 мг.

Очистка плазмидной ДНК

[ редактировать ]

При выборе метода очистки важно учитывать дальнейшее применение плазмидной ДНК. Например, если плазмиду предполагается использовать для трансфекции или электропорации , желателен метод очистки, обеспечивающий высокую чистоту и низкие уровни эндотоксина. Аналогичным образом, если плазмиду предполагается использовать для секвенирования или ПЦР, желателен метод очистки, обеспечивающий высокий выход и минимальное количество примесей. [ 2 ] Однако существует множество методов очистки нуклеиновых кислот. [ 23 ] [ 24 ] [ 25 ] Все они работают по принципу создания условий, при которых либо осаждается только нуклеиновая кислота, либо осаждаются только другие биомолекулы , что позволяет отделить нуклеиновую кислоту. [ 15 ] [ 23 ]

Осадки этанола

[ редактировать ]

Осаждение этанолом — широко используемый метод очистки и концентрирования нуклеиновых кислот , включая плазмидную ДНК. [ 26 ] Основной принцип этого метода заключается в том, что нуклеиновые кислоты нерастворимы в этаноле или изопропаноле, но растворимы в воде. Таким образом, он работает, используя этанол в качестве антирастворителя ДНК, вызывая его осаждение из раствора, а затем его можно собрать центрифугированием . Растворимая фракция отбрасывается для удаления других биомолекул. [ 27 ]

Спиновая колонка

[ редактировать ]

Очистка нуклеиновых кислот на спин-колонке — это метод очистки ДНК, РНК или плазмиды из образца с использованием фильтра на спин-колонке. [ 25 ] Метод основан на принципе избирательного связывания нуклеиновых кислот с твердой матрицей в спин-колонке, при этом другие загрязнения, такие как белки и соли, смываются. Затем условия меняют для элюирования очищенной нуклеиновой кислоты с колонки с использованием подходящего элюирующего буфера. [ 25 ]

Фенол-хлороформная экстракция

[ редактировать ]

Основной принцип фенол-хлороформной экстракции заключается в том, что ДНК и РНК относительно нерастворимы в феноле и хлороформе, тогда как другие клеточные компоненты относительно растворимы в этих растворителях. Добавление смеси фенола и хлороформа растворит белковые и липидные загрязнения, оставив нуклеиновые кислоты в водной фазе. Он также денатурирует белки, такие как ДНКаза , что особенно важно, если плазмиды будут использоваться для ферментативного расщепления. В противном случае может произойти размазывание ферментативно ограниченной формы плазмидной ДНК. [ 24 ]

Экстракция на основе бисера

[ редактировать ]

При экстракции на основе шариков добавление смеси, содержащей магнитные шарики, обычно состоящие из ионов железа , связывается с плазмидной ДНК, отделяя их от нежелательных соединений с помощью магнитного стержня или подставки. [ 25 ] Связанные с плазмидой гранулы затем высвобождаются путем снятия магнитного поля и экстрагируются элюирующим раствором для последующих экспериментов, таких как трансформация или рестрикционное расщепление . Эту форму минипрепарации также можно автоматизировать, что повышает удобство и снижает механическую ошибку.

  1. ^ Jump up to: а б Ли Дж. Ф., Ли Л., Шин Дж. (январь 2010 г.). «Протокол: быстрая и экономичная процедура очистки плазмидной или растительной ДНК с разнообразными применениями в биологии растений» . Растительные методы . 6 (1): 1. дои : 10.1186/1746-4811-6-1 . ПМЦ   2829548 . ПМИД   20180960 .
  2. ^ Jump up to: а б с Празерес Д.М., Монтейро, Джорджия (декабрь 2014 г.). Толмаски М.Э., Алонсо Дж.К. (ред.). «Плазмидные биофармацевтические препараты» . Микробиологический спектр . 2 (6): 2.6.02. doi : 10.1128/microbiolspec.PLAS-0022-2014 . ПМИД   26104457 .
  3. ^ Jump up to: а б Лезин Г., Косака Ю., Йост Х.Дж., Кюн М.Р., Брунелли Л. (2011). «Одноэтапный минипрепарат для выделения плазмидной ДНК и частиц фага лямбда» . ПЛОС ОДИН . 6 (8): e23457. Бибкод : 2011PLoSO...623457L . дои : 10.1371/journal.pone.0023457 . ПМК   3156146 . ПМИД   21858126 .
  4. ^ Бушар Р. и др. (2010). Лабораторные методы в микробиологии . Универсальная научная. стр. 119–126.
  5. ^ Jump up to: а б Суза В., Ли Д. (15 октября 2021 г.). «11. Технология рекомбинантной ДНК; фермент лигаза и клонирование генов». Генетика, сельское хозяйство и биотехнология . Университет штата Айова.
  6. ^ Исмаил Р., Аллаудин З.Н., Лила М.А. (сентябрь 2012 г.). «Масштабирование рекомбинантной плазмидной ДНК для клинических испытаний: текущая проблема, решение и статус» . Вакцина . 30 (41): 5914–5920. doi : 10.1016/j.vaccine.2012.02.061 . ПМИД   22406276 .
  7. ^ «Плазмида» . Genome.gov . Проверено 10 декабря 2022 г.
  8. ^ Батри Л., Шрайнер В., Крич С. (2017). «Биотехнология». Принципы биологии . Открытые образовательные ресурсы штата Орегон.
  9. ^ Jump up to: а б Беннетт П.М. (март 2008 г.). «Плазмида, кодирующая устойчивость к антибиотикам: приобретение и перенос генов устойчивости к антибиотикам в бактериях» . Британский журнал фармакологии . 153 (Приложение 1): S347–S357. дои : 10.1038/sj.bjp.0707607 . ПМК   2268074 . ПМИД   18193080 .
  10. ^ Смолла К., Джечалке С., Top EM (февраль 2015 г.). «Обнаружение, характеристика и экология плазмид» . Микробиологический спектр . 3 (1): PLAS–0038–2014. doi : 10.1128/microbiolspec.PLAS-0038-2014 . ПМК   4480600 . ПМИД   26104560 .
  11. ^ Jump up to: а б с д Рахман М.М., Хосано Н., Хосано Х. (апрель 2022 г.). «Восстановление биоресурсов микроводорослей: обзор методов разрушения клеток и технологий добычи» . Молекулы . 27 (9): 2786. doi : 10,3390/molecules27092786 . ПМЦ   9104913 . ПМИД   35566139 .
  12. ^ Jump up to: а б с Вебер С., Гранде П.М., Бланк Л.М., Клозе Х. (2022). «Понимание распада клеточной стенки Chlorella vulgaris» . ПЛОС ОДИН . 17 (1): e0262500. Бибкод : 2022PLoSO..1762500W . дои : 10.1371/journal.pone.0262500 . ПМЦ   8759652 . ПМИД   35030225 .
  13. ^ Jump up to: а б с Ван Д., Ли Ю, Ху Х, Су В, Чжун М (апрель 2015 г.). «Комбинированное ферментативное и механическое разрушение клеток и экстракция липидов зеленой водоросли Neochromis oleoabundans» . Международный журнал молекулярных наук . 16 (4): 7707–7722. дои : 10.3390/ijms16047707 . ПМЦ   4425044 . ПМИД   25853267 .
  14. ^ Jump up to: а б с д Борчерс А., Пилер Т. (ноябрь 2010 г.). «Программирование плюрипотентных клеток-предшественников, полученных из эмбрионов Xenopus, для создания специфических тканей и органов» . Гены . 1 (3): 413–426. дои : 10.3390/mi8030083 . ПМК   6190294 . ПМИД   24710095 .
  15. ^ Jump up to: а б Уильямс Дж. А. (июнь 2013 г.). «Векторный дизайн для повышения эффективности, безопасности и производства ДНК-вакцин» . Вакцина . 1 (3): 225–249. doi : 10.3390/vaccines1030225 . ПМЦ   4494225 . ПМИД   26344110 .
  16. ^ Jump up to: а б Зазилек Г (12 апреля 2010 г.). «Щелочной лизис» . askabiological.asu.edu . Проверено 2 января 2023 г.
  17. ^ Jump up to: а б с Бирнбойм Х.К., Доли Дж. (ноябрь 1979 г.). «Процедура быстрой щелочной экстракции для скрининга рекомбинантной плазмидной ДНК» . Исследования нуклеиновых кислот . 7 (6): 1513–1523. дои : 10.1093/нар/7.6.1513 . ПМЦ   342324 . ПМИД   388356 .
  18. ^ Сергини М.А., Ритценталер С., Пинк Л. (май 1989 г.). «Быстрый и эффективный «минипрепарат» для выделения плазмидной ДНК» . Исследования нуклеиновых кислот . 17 (9): 3604. doi : 10.1093/nar/17.9.3604 . ПМК   317816 . ПМИД   2726501 .
  19. ^ Коваленко С.А., Танака М., Одзава Т. (декабрь 1994 г.). «Простые методы получения плазмидной ДНК, позволяющие получить длинные и точные данные о последовательностях» . Исследования нуклеиновых кислот . 22 (25): 5771–5772. дои : 10.1093/нар/22.25.5771 . ПМЦ   310149 . ПМИД   7838738 .
  20. ^ Чоудхури К. (май 1991 г.). «Одноэтапный метод минипрепарата для выделения плазмидной ДНК» . Исследования нуклеиновых кислот . 19 (10): 2792. doi : 10.1093/nar/19.10.2792 . ПМК   328215 . ПМИД   2041760 .
  21. ^ Jump up to: а б «Мини-препарат плазмид | Колледж биологических наук» . cbs.umn.edu . Проверено 10 января 2023 г.
  22. ^ Чжан С., Кахалан, доктор медицинских наук (29 июля 2007 г.). «Очистка плазмидной ДНК из бактериальных колоний с использованием набора QIAGEN Miniprep Kit» . Журнал визуализированных экспериментов (6): 247. doi : 10.3791/247 . ПМК   2557117 . ПМИД   18997895 .
  23. ^ Jump up to: а б Тан С.К., Яп, Британская Колумбия (2009). «Экстракция ДНК, РНК и белков: прошлое и настоящее» . Журнал биомедицины и биотехнологии . 2009 : 574398. doi : 10.1155/2009/574398 . ПМЦ   2789530 . ПМИД   20011662 .
  24. ^ Jump up to: а б «Феноло-хлороформная экстракция | Лаборатория Германа | Небраска» . hermanlab.unl.edu . Проверено 10 января 2023 г.
  25. ^ Jump up to: а б с д Али Н., Рампаццо Р.К., Коста А.Д., Кригер М.А. (2017). «Современные методы экстракции нуклеиновых кислот и их значение для диагностики на месте» . БиоМед Исследования Интернэшнл . 2017 : 9306564. doi : 10.1155/2017/9306564 . ПМК   5529626 . ПМИД   28785592 .
  26. ^ Зейгин Дж. А., Хартли Дж. Л. (1985). «Осаждение ДНК этанолом» (PDF) . Фокус . 7 (4): 1–2 . Проверено 10 сентября 2008 г.
  27. ^ "Лаборатория Баррик :: ПротоколыОсадков Этанола" . barricklab.org . Проверено 10 января 2023 г.

Дальнейшее чтение

[ редактировать ]
[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 9b1708f1ef9bd8ae67cc0474aec7ea8a__1718015460
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/9b/8a/9b1708f1ef9bd8ae67cc0474aec7ea8a.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Plasmid preparation - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)