几种cDNA差减文库构建方法的比较

ｃＤＮＡ差减文库的构建是研究基因差异表达、缩小目的基因筛选范围的理想方法。近年来报道了多种构建方法,并形成了两个发展趋势,但目前还无一种方法被普遍认可。现就几种常见方法的原理、思路及优缺点进行了比较,以供借鉴。     

鲫鱼低氧相关基因差减cDNA文库的构建与分析

鲫鱼对低氧具有极强的耐受性。在低氧状态下鲫鱼鳃瓣表面积增加,无氧代谢增强,能量消耗降低。但是人们对鲫鱼产生这些低氧反应的分子机理还缺乏了解。本研究以1%低氧处理24h的鲫鱼囊胚细胞(CAB)作为检测子(Tester),常氧条件下培养的CAB细胞作为驱赶子(Driver),分别提取总RNA,利用SMART cDNA 技术合成双链cDNA,经差减杂交和抑制性PCR扩增获得差减PCR产物。然后将差减PCR产物连接到pGEM-T载体上,构建差减cDNA文库。以管家基因β-actin作为指标检测差减效率,发现该文库差减效率达28倍。随机挑选阳性克隆进行PCR检测,显示差减片段在0.1–2kb之间。挑取含有插入片段的1300个克隆进行测序,通过生物信息学分析获得267个基因序列(e≤0.001;Identity>40%)。该差减cDNA文库的成功构建对克隆鱼类耐低氧相关基因和深入认识鱼类耐受低氧的分子机制有非常重要的意义。     

抑制差减杂交分离赤霉病菌诱导的小麦特异表达基因

为了全面探索小麦赤霉病抗性机理,以抗赤霉病小麦品种‘苏麦3号’及其感病的近等基因系(Hwo4)为实验材料,构建了一个‘苏麦3号’受赤霉病菌诱导表达的正向差减杂交文库。随机选取了141个阳性克隆测序,共获得133条通读EST。将获得的EST去除载体及接头序列后,利用CAP3软件进行聚类分析,133条EST被聚成90个序列重叠群(contigs),片段大小介于106~643 bp间,平均长度为274 bp。利用NCBI的Blastx软件对序列进行蛋白序列同源性比对,结果显示76条序列在蛋白数据库中可以找到同源序列,功能涉及能量代谢、物质代谢、疾病/防御、转录及细胞结构等。其中以能量及物质代谢相关的基因数量最多,分别占总EST的21.1%及17.1%;其次是与抗病及防御反应有关的EST,数量占总EST的15.8%。进一步的分析表明与抗病及防御相关的EST功能主要涉及抗氧化、细胞解毒及相关物质的代谢。     

小麦抗叶锈病近等基因系TcLr41 SSH文库构建与分析

以小麦抗叶锈病近等基因系TcLr41和感病亲本Thatcher的叶片cDNA分别作为试验方和驱动方,利用抑制差减杂交技术,构建了一个包含2544个克隆的差减文库。随机提取阳性克隆质粒DNA后经PCR检测,插入片段大部分集中在200～1000bp之间,证明所构建的文库符合要求。在功能已知的基因中,推测过氧化氢酶（catalasc）基因、抗秆锈病基因（rust resistance gene）、铜蓝结合蛋白（blue copper—binding protein）基因、锌指蛋白（ring zinc finger protein）基因、胁迫反应蛋白（stress responsive protein）基因等可能是TcLr41中抗病相关差异表达基因。     

黄萎病菌诱导的海岛棉抗病反应的SSH文库构建及分析

在Pima90幼苗接种黄萎病病原菌后2、4、8、12、24、48、72和96h分批取幼根以抽提棉花总RNA。以未接种病原的棉花cDNA为驱动方,利用SSH法对接种病原后的棉花cDNA进行差减杂交。对杂交后的cDNA进行T／A克隆并转化到大肠杆菌中完成文库构建,共获得了534个克隆。以M13引物对扩增插入片段进行PCR扩增,电泳结果显示插入片段大小从0．2—1．2kb不等,平均大小为0．5kb。将克隆中的插入片段点种于尼龙膜上,分别以病原诱导前后的总cDNA为探针进行反向Northern杂交。对78个在海岛棉的抗病反应中呈上升表达的克隆进行了测序并对测序结果去载体后在NCBI上利用Blastn和Blastx进行序列相似性分析。结果表明,大部分阳性克隆与拟南芥等多个物种不同逆境条件下诱导的相关基因或表达序列相同或同源,如棉花病程相关蛋白家族10,拟南芥抗病反应家族蛋白等。SSH文库的构建和分析将有助于了解棉花抗黄萎病反应的分子机制。     

人参植物与皂苷生物合成相关的差减cDNA文库构建及基因差异表达分析

应用抑制差减杂交技术,分别以源于4年和1年生人参根组织cDNA群体作为检测子(tester)与驱赶子(driver),成功构建了与人参植物皂苷生物合成相关的差减cDNA文库,并时从中筛选的阳性cDNA克隆进行DNA测序及其序列分析、PCR及Northern印迹杂交鉴定．结果显示,获得的13个克隆为新基因序列．其中6个差减克隆系人参植物根生长发育阶段差异表达基因．目前,6个差异表达新基因的结构与功能仍在进一步研究中．     

鱼类培养细胞抗病毒基因差减cDNA文库的构建

紫外线灭活的草鱼出血病病毒（GCHV）能诱导鲫囊胚培养细胞（CAB）产生高滴度的干扰素,从而诱导宿主细胞基因表达的改变并处于抗病毒状态。提取灭活病毒诱导未经病毒诱导的CAB细胞mRNA,利用抑制性差减杂交技术,成功构建了鱼类培养细胞抗病毒基因差减cDNA文库。以鲫管家基因α－tubulin和β－actin作为差减指标,检测差减cDNA文库的差减效率分别高达2^15和2^7倍,表明经过病毒诱导后的细胞中,某些差异表达基因的富集效率也接近2^15倍。鱼类抗病毒基因差减cDNA文库的建立对快速分离、克隆鱼类抗病毒相关基因和认识鱼类细胞抗病毒免疫的分子机理有重要意义。     

抑制性差减杂交PCR：一种寻找有差别表达基因的方法

抑制性差减杂交ＰＣＲ：一种寻找有差别表达基因的方法蒋小陵＊鲁林荣＊＊陈诗书＊郑仲承＊＊（＊上海第二医科大学生物化学教研室,上海２０００２５;＊＊中国科学院上海生物化学研究所,上海２０００３１）测定高等生物（包括人类）基因组序列是一个现实和预期的目标。...     

trp14基因在文昌鱼早期发育阶段的时空表达及免疫活性初步研究

探讨文昌鱼trp14 (thioredoxin-related protein of 14 kD)基因在文昌鱼早期发育阶段的时空表达模式及其免疫活性.利用整体原位杂交技术研究trp14基因在文昌鱼早期发育阶段的时空表达模式;通过半定量RT-PCR方法分析trp14基因在低温胁迫和免疫药物刺激下的mRNA表达变化.trp14基因在文昌鱼2 d幼虫的原始消化道表达,呈现时空特异的表达模式;低温可以增强trp14基因的表达,而免疫刺激药物LPS和LTA则降低trp14基因的表达量.文昌鱼trp14基因在胁迫条件下表达量发生变化,暗示其可能参与氧化压力变化引起的免疫反应.     

文昌鱼性腺差减cDNA文库的构建

本研究以日本文昌鱼(Branchiostoma japonicum)性腺cDNA为材料,应用抑制性差减杂交技术构建文昌鱼雌雄性腺的差减cDNA文库.正向差减杂交以卵巢为试验方、精巢为驱动方,反向差减杂交以精巢为试验方、卵巢为驱动方,将所获差减cDNA片段克隆插入质粒表达载体,转化大肠杆菌DH5α,最后获得的正、反向差减文库分别含459、243个重组子.PCR 扩增鉴定正、反向差减cDNA文库的插入片段,其中90%左右的克隆皆能扩增出有效产物,插入片段范围为200-600 bp,符合差减文库PCR产物片段的大小.随机选取30个阳性克隆测序分析,得到26有效基因片段,进一步从中选取16个序列,用实时定量PCR对文库质量进行验证,结果表明所建文库能够达到富集雌雄性腺差异表达基因的目的.文昌鱼性腺差减文库的构建,为进一步分离、鉴定性腺分化和发育相关基因奠定了基础[动物学报 54(3):482-48 8,2008].     

干旱胁迫下黄檗幼苗cDNA消减文库的构建和分析

以干旱胁迫下的黄檗幼苗cDNA 为tester, 正常生长的黄檗幼苗cDNA为driver, 利用抑制性消减杂交技术(suppression subtractive hybridization, SSH)构建了干旱胁迫下黄檗幼苗的消减文库并对其进行了EST序列分析。从消减文库中随机挑取20个阳性克隆, 提取质粒进行酶切和PCR鉴定, 显示文库克隆的重组率大于95%, 插入片段大小大部分集中在300~800bp之间。随机挑取816个克隆进行测序, 得到265个基因。将其进行同源性分析, 划分为16类。获得了热激蛋白70、脱水响应蛋白(RD22)、通用胁迫蛋白、金属硫蛋白(MTII), 晚期胚胎丰富蛋白(LEA14)等44种与干旱胁迫相关的基因,它们涉及了植物的渗透调节、信号传递、转录调控、活性氧清除等方面。本研究为抗逆基因克隆和系统研究干旱胁迫下黄檗基因的表达奠定了重要的理论基础。     

用改良消减杂交结合选择性PCR法构建老年性白内障消减cDNA文库

为构建含较多大片段的高质量的老年性白内障消减cDNA文库 ,利用生物素标记、磁珠分离的改良消减杂交法获得差异cDNA .利用选择性PCR法扩增其中大片段差异cDNA ,将其与T 载体进行T A连接并转化入大肠杆菌 ,成功构建老年性白内障消减cDNA文库 .共获得 4 0 0 0余个克隆 ,随机挑取的 2 2个克隆中 ,≥ 10 0 0bp的片段有 7个 ,占 31 8% ,≥ 75 0bp有 15个 ,占 6 8 2 % .将≥ 75 0bp的 15个克隆进行反向点杂交 ,排除其中假阳性克隆 ,阳性克隆经测序并与GenBank比较 ,得到 6个已知基因、1个新基因 ,6个已知基因中 4个为全长基因 ,说明所得cDNA片段较大 ,文库质量较高 .改良消减杂交法结合选择性PCR法可以快速有效地获得大片段高质量的消减cDNA文库 ,为进一步筛选、鉴定老年性白内障致病相关基因奠定了基础     

干旱胁迫下黄檗幼苗cDNA消减文库的构建和分析

以干旱胁迫下的黄檗幼苗cDNA 为tester, 正常生长的黄檗幼苗cDNA为driver, 利用抑制性消减杂交技术(suppression subtractive hybridization, SSH)构建了干旱胁迫下黄檗幼苗的消减文库并对其进行了EST序列分析。从消减文库中随机挑取20个阳性克隆, 提取质粒进行酶切和PCR鉴定, 显示文库克隆的重组率大于95%, 插入片段大小大部分集中在300~800bp之间。随机挑取816个克隆进行测序, 得到265个基因。将其进行同源性分析, 划分为16类。获得了热激蛋白70、脱水响应蛋白(RD22)、通用胁迫蛋白、金属硫蛋白(MTII), 晚期胚胎丰富蛋白(LEA14)等44种与干旱胁迫相关的基因,它们涉及了植物的渗透调节、信号传递、转录调控、活性氧清除等方面。本研究为抗逆基因克隆和系统研究干旱胁迫下黄檗基因的表达奠定了重要的理论基础。     

抑制消减杂交法筛选原发性肝细胞癌中差异表达的基因及其生物学意义

为了筛选原发性肝细胞癌 (hepatocellularcarcinoma ,HCC)中差异表达的基因 ,以了解HCC发生发展的分子基础 ,选取了一例早期高分化肝癌标本作为材料 ,采用抑制消减杂交 (suppressionsubtractivehybridization ,SSH)技术 ,进行了前向及反向消减杂交 ,结合反向Northern印迹筛选 ,得到多个差异表达的基因 .对有意义的基因用半定量RT PCR检测了肝癌中的表达 .结果显示 ,PON2、hSRP1alpha、H4 1在大部分肝癌中表达升高 ,IGFBP1、ITIH1在早期癌症中 ,大部分癌的表达升高 ,在晚期癌症中则表达下降 .EGR1在大部分肝癌中表达降低 .研究表明 ,不同分化程度、不同临床分期的肝癌 ,有共同的或不同的基因表达发生改变 ,明确这些差异表达的基因谱 ,对于肝癌发生发展机理的阐明及肝癌的预防、诊断、治疗都有重要意义 .     

中华绒螯蟹卵巢差减cDNA文库的构建

应用抑制性差减杂交技术构建中华绒螯蟹卵巢两个发育时期的差减cDNA文库。正向差减杂交以Ⅲ期卵巢为试验方、Ⅱ期卵巢为驱动方,反向差减杂交以Ⅱ期卵巢为试验方、Ⅲ期卵巢为驱动方;将所获差减cDNA片段克隆入质粒表达载体,转化大肠杆菌JM109。最后获得的正、反向差减文库分别含863、360个重组子。PCR扩增鉴定正、反向差减cDNA文库的插入片段平均大小分别为360和160bp,表明所构建的差减言语库适合进一步研究中华绒螯蟹卵巢发育相关基因。     

白桦雌花序抑制性消减文库构建及EST分析

为研究白桦雌花序发育过程中特异基因的表达,以白桦雌花序样品为tester,雄花序样品为driver,利用SMART策略构建了白桦雌花序抑制性消减（SSH）文库。构建SSH文库的重组率为72%,插入片段的平均长度为400 bp左右。随机挑选文库克隆测序,获得150条EST序列,这些序列被GenBank的dbEST数据库收录,收录号为EE284580-EE284681,EE595316-EE595363。通过BlastX对EST进行功能注释,并对其中同源性较高的111条EST按功能进行分类,EST功能涉及了代谢、细胞防御、转录调节、能量代谢及信号传导等途径。发现了多个已知的控制花发育相关的EST,它们占已知功能EST的21%其功能涉及到调控花序形成和花分化、调控花粉与柱头亲和性以及调控花粉管发育等,包括MADS-box、S-locus F-box等基因。这些EST的获得为了解白桦花期基因表达,白桦花发育相关基因克隆和功能解析奠定了基础。     

疫霉侵染下辣椒幼苗消减文库的构建与初步分析

为了分离和鉴定辣椒中疫霉诱导基因,以高抗疫霉病辣椒品种L11为材料,以接种辣椒疫霉菌的幼嫩叶片为处理（tester）,以未接种自然生长的幼嫩叶片为对照(driver),利用抑制性消减杂交技术(suppression subtractive hybridization,SSH)构建了疫霉侵染下辣椒幼苗的消减文库。从消减文库中随机挑取30个阳性克隆,提取质粒进行PCR鉴定,显示插入片段大小大部分集中在200～1 000 bp之间,文库质量良好。随机挑取40个克隆进行测序,共获得35个有效EST序列。经Blastx分析表明：有30个EST与GenBank中其他序列有同源性,5个EST为未知功能序列。已知功能的EST序列分别编码NAC转录因子、丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶、P450单加氧酶、叶绿素a/b结合蛋白、谷胱甘肽转移酶、几丁质酶等,这些蛋白涉及抗病信号传递、抗氧化作用、转录调控及光合作用等多种生理过程。本研究为抗病基因克隆和系统研究疫霉侵染下辣椒基因的表达奠定了重要的理论基础。     

一种用少量标本快速构建老年性白内障消减cDNA文库的方法

为从少量标本中获得含较多大片段的、高质量的老年性白内障消减cDNA文库,利用磁珠分离、生物素标记的改良消减杂交法获得差异cDNA,利用选择性PCR法扩增其中大片段差异cDNA,从而成功构建老年性白内障消减cDNA文库.在文库中随机挑取的22个克隆中,1 000 bp以上的片段有7个,占31.8%,750 bp以上有15个,占68.2%.所得cDNA片段较大,可以满足下一步研究需要.改良消减杂交法结合选择性PCR法可以从少量标本中快速有效地获得大片段高质量的消减cDNA文库.     

肺癌消减杂交文库中共同基因的生物信息学分析及验证

抑制性消减杂交(suppression subtractive hybridization,SSH)技术因操作简单、筛选效率高、假阳性率低等优点,被广泛用于生物与医学领域．该文拟找出用SSH所建立的10个肺癌差异表达基因文库中重复出现的基因,结果显示,其中6个正向杂交文库中,出现2次的基因有41个,出现3次的基因有4个;其中4个反向杂交文库中,出现2次的基因有6个．进一步用生物信息学分析发现,这些重复出现的差异表达基因参与了多种细胞功能,如基因转录、蛋白翻译、细胞粘附、DNA修复、氧化还原反应等,并涉及多条信号通路．值得注意的是,在这些差异表达基因中,核糖体蛋白相关基因占比最多．然后,用实时定量PCR检测文库中的TIMP3、GPX3、HSP90B1、CD9等基因的表达,结果显示,SSH文库中差异表达基因的上调和下调趋势具有较好的特异性．该研究为发现肺癌相关基因提供有价值的线索．