第二、三代基因组测序数据混合拼接软件综述

DNA测序是生物信息学研究的重要内容之一,对测序序列的从头拼接是其中非常基础而重要的步骤.随着测序技术的不断更新,新的第三代测序数据拥有更长的序列长度、高错误率等性质,针对这些性质,同时使用二代、三代测序数据进行混合拼接是获得更好的拼接结果一种重要方式.本文介绍了现有的混合拼接软件的基本原理,并比较了不同软件拼接结果....     

遗传工程技术公司基因拼接研究的几项重大成就和最新突破

近几年来,随着重组DNA技术或者叫基因拼接技术的发展,提出了许多新的方法来生产有治疗作用的人类蛋白质。这些方法都是基于将编码蛋白质的基因片段拼入细菌的正常DNA内,然后进行无性增殖,以微生物发酵法生产大量的人类蛋白质或其它有用物质。不仅如此,用基因拼接技术,还可对自然界中的天然药物进行鉴定,并将其中有明显用处的那些天然药物以更新更有效的基因拼接方法进行大量生产。     

DNA克隆和组装技术研究进展

DNA克隆和组装技术是重要的分子生物学工具。近年来,随着合成生物学的飞速发展,对大片段DNA元件的快速有效组装就显得尤为关键。同时,各种DNA克隆和组装技术也竞相发展起来。通过对基于非典型酶切连接、PCR、同源重组、单链退火拼接等原理发展起来的各种DNA克隆和组装技术进行综述,为合成生物学的进一步发展提供有效的操作工具。     

平末端DNA随机连接构建重组质粒

目的:拼接DNA片段并克隆。方法:用T4DNA连接酶将DNA片段以平末端随机连接,随后用限制性内切酶切割,琼脂糖电泳分离酶切产物,挑选特定片段纯化回收,与线性化的载体质粒连接,转化大肠杆菌感受态细胞。结果:通过以上步骤,成功拼接了不同DNA片段,构建了含有目的拼接片段的重组质粒。结论:该方法简便、易行、可靠,可作为拼接、克隆DNA的备选方案,在分子生物学研究和基因工程中应用。     

微生物酶的分子改性和人工进化的研究进展

运用分子生物学技术对微生物来源的酶进行分子改性和人工进化在过去几年中取得了令人瞩目的进展。本文综述了用于酶分子改性和人工进化的主要分子生物学方法,如易错PCR技术、DNA体外随机拼接技术等及其在酶的分子进化和改性中应用成就。     

面向新一代基因组测序技术的序列拼接算法

随着新一代测序技术的发展,新的拼接算法应运而生。介绍了目前国际上广泛认可的几种新的拼接算法的基本原理与具体步骤,分析每种算法的优缺点以及适用范围。用Helicobacter acinonychis的Illumina 1G测序数据检测SSAKE,VCAKE,SHARCGS以及velvet的性能,并对未来拼接算法的研究提出展望。     

DNA末端硫修饰依赖的体外大片段DNA连接法

【背景】DNA组装技术是基因组合成中的一个关键技术。探索低成本、高效率的基因组合成技术一直是合成生物学的重要研究领域。在某些细菌如变铅青链霉菌中,DNA上有磷硫酰化修饰(简称硫修饰),而在另一些细菌如天蓝色链霉菌中存在一种含有硫修饰识别结构域(sulfur-binding domain, SBD)的识别蛋白,可以特异性识别DNA上的硫修饰,这启发了我们发展出一种新的DNA组装技术。【目的】探究在DNA末端硫修饰的连接中,T4 DNA连接酶与SBD相融合蛋白和单独的T4 DNA连接酶相比,是否有更高的连接效率。【方法】根据同源重组原理,设计硫修饰引物,扩增硫修饰的DNA片段。构建T4 DNA连接酶与SBD融合蛋白的3种表达载体T4-linker-SBD(Hga)、T4-linker-SBD(Spr)和T4-linker-SBD(Mmo),表达纯化以上3种融合蛋白。比较3组浓度梯度(2.4、0.24、0.024 mg/mL) T4 DNA连接酶与融合蛋白在2.5 kb和8.0 kb DNA片段连接上的差异。【结果】DNA末端硫修饰的2.5kb和8.0kb的两端片段均能扩增,而且3种融合蛋白...     

寻找克隆基因的探针

基因表达和DNA复制应用到基因克隆的具体方法和技术及其概念在不断发展变化。首先DNA是应用纯化了的限制性内切酶在核酸序列上的特异部位切割下来的DNA片段,许多DNA片段用DNA连接酶把它们拼接成克隆工具。限制性内切酶和DNA连接酶在进行筛选时已加以纯化了,这两种酶在商业上是有价值的。     

重组PCR技术研究进展和应用

重组PCR是用聚合酶链反应体系来实现DNA重组的技术。经过二十多年的发展,该技术已形成三个各具特色的方法分支：重叠延伸拼接、跳跃PCR和DNA重排。近几年,以利用天然的差异基因作为重组来源为目的,通过简化操作步骤、提高捕获变异的效率、借助于表面展示技术和荧光探针技术搭建的高通量筛选平台,重组PCR技术在基础研究和工程应用研究的众多领域中的应用价值不断增加。     

拼接信号序列单碱基变异提高马传染性贫血病毒mRNA拼接效率

分别以马传染性贫血(马传贫)驴强毒(D—A EIAV)RNA和马传贫驴白细胞弱毒疫苗(DLA EIAV)RNA为模板,利用RT—PCR的方法,克隆到马传贫强、弱毒株基因组外显子2及其下游的核苷酸序列。然后将报告基因CAT插入到EIAV内含子2env阅读框架中,构成CAT拼接报告系统。同时在强毒株重组表达质粒的基础上,将其外显子-3上游拼接受体位点的核苷酸序列CAG突变为弱毒株相应位置的核苷酸序列TAG,得到强毒单核苷酸突变株重组表达质粒。用构建的3个重组表达质粒DNA转染驴血白细胞,ELISA检测转染细胞CAT浓度。结果表明：EIAV强毒株重组表达质粒中CAT蛋白表达量最高,EIAV强毒株重组表达质粒次之,EIAV强毒突变株重组表达质粒最低。由于CAT基因被插入于各重组质粒中的EIAV内含子-2里,EIAV外显子-2、3之间的拼接可导致该基因的删除,因而其拼接效率低于EIAVmRNA外显子-2、3之间的拼接效率。实验数据表明,EIAV SA2拼接信号序列单碱基变异提高了SD2-SA2拼接效率;D—AEIAV SA2-SD2拼接效率比DLA EIAV相应位点拼接效率高。     

DNA组装新方法的研究进展

2010年,蕈状支原体Mycoplasma mycoides的人工合成,迎来了合成生物学的崭新时代.这种突破性的进展主要得益于酵母自身强大的DNA体内重组能力.近几年来,除了利用体内重组的DNA大片段拼接技术,基于连接或聚合思想的不同尺度的DNA体外组装方法也相继出现,如Biobrick\Bglbrick、SLIC与Gibson等温一步法等,这些方法的应用加快了合成生物学功能元件库、生物合成途径乃至微生物染色体的人工构建.事实上,目前所建立的各种DNA组装方法,均是由DNA分子拼接理念(包括两分子衔接思想与多片段组装模式)衍生而来.文中将在介绍DNA组装基本理念的基础上,对体内、体外主要的DNA组装方法进行简要梳理,希望为不同类型的合成生物学功能器件及生物合成途径的构造提供参考与借鉴.     

DNA组装技术

DNA组装是合成生物学研究的核心技术。随着合成生物学的发展,研究者开发了依赖于DNA聚合酶或DNA连接酶的不同DNA组装技术;为了降低组装成本和便于实现DNA组装的自动化,也发展了一些非酶依赖的DNA组装技术;而几百kb到Mb的大片段DNA的组装则多数依赖于微生物体内重组。文中主要综述了酶依赖、非酶依赖和体内同源重组三类DNA组装技术及其发展情况。     

合成生物学技术的研究进展——DNA合成、组装与基因组编辑

合成生物学作为一门新兴学科,其目标主要有两点:一是利用非天然的分子使其出现生命的现象,也就是―人造生命‖;二是―改造生命‖,比如利用一种生命体的元件(或经过人工改造),组装到另一个生命体中,使其产生特定功能。无论是哪种目的,对生命遗传物质DNA的操作都非常关键,其具体包括DNA的从头合成、组装和编辑等。同时,这些使能技术的进步也促进了合成生物学其他领域的发展。本文介绍了DNA操作相关的合成生物学使能技术的最新进展。     

合成生物学中的DNA组装技术

合成生物学旨在应用工程学的研究思路及手段去设计或改造生物系统,是一个综合了科学与工程的拥有发展潜力的新兴学科,在生物医药、农业、能源、环保等方面发挥着巨大作用。DNA组装技术是合成生物学中的关键技术,也是合成生物学快速发展的限制性技术。综述了众多DNA组装技术的发展及其在合成生物学研究中的意义和应用。     

基于酿酒酵母的大片段DNA组装与转移技术进展*

DNA组装与转移技术是合成生物学的核心使能技术之一,生命体设计改造的复杂度不断提升,使得对大片段DNA组装与转移技术的需求也日益旺盛。小片段DNA的组装与转移技术目前已经比较成熟,大片段DNA由于其分子量大、易断裂,使得体外操作繁琐且效率低下。聚焦酿酒酵母体内组装和转移的技术进展,详细介绍了基于酿酒酵母一次组装和迭代组装的不同方法,并从导入与导出的角度介绍了大片段DNA的转移技术,便于研究者更好地理解和选择酿酒酵母体内组装与转移技术。此外,还展望了将酿酒酵母开发为大片段DNA组装与转移通用平台实现更多物种基因组大尺度设计改造的愿景。     

体外装配核小体过程组蛋白浓度依赖的动力学模型

为探索组蛋白浓度对核小体体外装配的影响,本研究表达纯化了4种组蛋白,通过控制实验反应体系中组蛋白的浓度,利用盐透析法在体外装配了核小体,检测分析了组蛋白浓度与核小体组装效率的关系。以此实验数据为基础,提出了核小体组装过程组蛋白浓度依赖性的动力学模型。实验结果发现,反应体系中组蛋白浓度与核小体生成量呈典型的线性关系。依据动力学理论模型,进行线性回归拟合,回归系数达到0.963;经计算601 DNA序列组装核小体的反应速率常数k为1.49×10^-5mL·h·μg^-1。CS1序列验证动力学模型的线性回归相关系数为0.989,反应速率常数为1.52×10^-5mL·h·μg^-1。该实验方法及动力学模型中反应速率常数k可用于评价相同长度的DNA序列组装核小体的能力、组蛋白与其突变体以及组蛋白变体之间形成核小体结构能力的差异。该动力学模型的建立为理解核小体装配、核小体定位、染色质结构等相关问题提供了理论指导。     

High molecular weight DNA assembly in vivo for synthetic biology applications

DNA assembly is the key technology of the emerging interdisciplinary field of synthetic biology. While the assembly of smaller DNA fragments is usually performed in vitro, high molecular weight DNA molecules are assembled in vivo via homologous recombination in the host cell. Escherichia coli, Bacillus subtilis and Saccharomyces cerevisiae are the main hosts used for DNA assembly in vivo. Progress in DNA assembly over the last few years has paved the way for the construction of whole genomes. This review provides an update on recent synthetic biology advances with particular emphasis on high molecular weight DNA assembly in vivo in E. coli, B. subtilis and S. cerevisiae. Special attention is paid to the assembly of whole genomes, such as those of the first synthetic cell, synthetic yeast and minimal genomes.     

Control of adenovirus packaging

The results of studies of Adenovirus have contributed to our basic understanding of the molecular biology of the cell. While a great body of knowledge has been developed concerning Ad gene expression, viral replication, and effects on the infected host, the molecular details of the assembly process of Adenovirus particles are largely unknown. In this article, we would like to propose a theoretical model for the packaging and assembly of Adenovirus and present an overview of the studies that have contributed to our present understanding. In particular, we will summarize the molecular details of the process for packaging of viral DNA into virus particles and highlight the events in packaging and assembly that require further study.     

Positive selection improves the efficiency of DNA assembly

With the advent of synthetic biology and cell engineering, the demand for large synthetic DNA fragments has been steadily increasing. Consequently, a number of multi-fragment cloning technologies optimized for the assembly of sizable DNA constructs have been developed. Still, screening for the right clone can be tedious because the high incidence of illegitimate assembly results in a relatively large proportion of missing or shuffled DNA elements. To mitigate this risk, we have developed a strategy that reduces the rate of fragment mis-assembly and is compatible with a variety of cloning methodologies. The approach is based on the positive selection of truncated plasmid markers, which are rendered active by providing their missing sequences during the assembly process. The method has been successfully validated in the context of complex in vivo and in vitro homologous recombination workflows, but it could be readily adapted to other cloning strategies, including those based on restriction endonucleases.