基于重叠延伸PCR法的定点突变技术

目的:建立一种高效而经济的定点突变方法。方法:采用重叠延伸PCR定点突变技术,引物设计时引入目的突变,以前两次PCR产物为模板,进行第三次PCR,即可获得突变后的目的DNA片段。将此片段连入pMDTM18-T载体后测序验证突变结果。结果:DNA测序表明,待突变位点已由ATTGG突变为ATTTT。结论:成功实现了目的位点的定点突变,重叠延伸PCR法是一种高效且经济的定点突变方法。     

用改进的重叠延伸PCR技术构建三位点突变载体

目的:改进传统重叠延伸PCR方法,实现引入3个不同DNA突变位点的简便的多位点定点突变。方法:根据前期构建的包含人线粒体12S rRNA(NC 01290)3个热点突变位点的野生型质粒序列,利用Muta Primer 2.0软件设计针对3个热点突变位点的3对互补的定点突变引物,以野生型质粒为模板,结合重叠延伸PCR反应和冷冻析出法,产生同时包含3个突变位点的突变目的片段,酶切后克隆到载体中,测序确证是否突变成功。结果:DNA测序证实3个不同突变位点同时成功引入,定点突变载体构建成功。结论:用改进的重叠延伸PCR技术能简便、高效地获得多位点定点突变载体,在分子生物学领域有较高的使用价值。     

重叠延伸PCR对DNA片段进行定点双突变

探讨如何利用重叠延伸PCR对同一靶DNA片段中的两个不同位点实施联合突变。先用野生型DNA作模板,通过一轮重叠延伸PCR,获得突变一个预期位点的DNA片段,再用此突变DNA片段作模板,通过另一轮重叠延伸PCR获得两个预期位点均突变的DNA片段。重叠延伸PCR能对DNA片段进行双突变甚至多点突变,具有简便、快速、经济等特点,在阐明基因的调控机理、改造蛋白质结构等分子生物学领域中具有极大的应用价值。     

改进重叠延伸PCR技术构建定点双突变

目的:目的DNA片段中快速构建位点不同的定点双突变体。方法: 借鉴DNA shuffling技术中DNA小片段延伸扩增获得全长DNA片段的工作原理,与常规基因定点突变技术相结合,改进重叠延伸PCR技术构建定点双突变。结果:对嗜酸热脂肪杆菌(Alicyclobacillus acidocaldarius)Tc-12-31的甘露聚糖酶基因AamanA中两个可能的活性位点E151和E231进行双点突变,先后经过无引物和有引物两步PCR,扩增获得全长DNA,测序结果表明得到预期的定点双突变体;酶活性检测和薄层层析结果表明双点突变体丧失了酶的活性。结论: 改良的重叠PCR技术,能经济、简便、高效地获得双点定点突变体,在酶的催化机理的阐述、蛋白质结构改造等分子生物学领域中具有较高的应用价值。     

一种改进后的重叠延伸PCR法对被孢霉重组载体的构建

为了提高DNA大片段的拼接效率,通过引入逐次退火的PCR的方法,改良了传统的重叠延伸PCR方法。逐次退火PCR法,一方面延长了重叠区的PCR引物长度;另一方面把原来在1个循环中1个退火温度改成若干个,逐次降低退火温度,适用于Tm值相差比较大的引物;相邻的退火温度之间相差3-6℃。结果显示,通过此种方法成功拼接了ω3(2)和HCT两个大片段;PCR产物电泳条带单一,克隆测序证实序列完全正确,可以直接应用于后续试验。这种改进后的方法可以有效减少非特异性扩增,提高灵敏度,把这种方法称之为逐次退火重叠延伸PCR。     

改进重叠延伸法引入DNA定点突变的新方法

目的：改进重叠延伸PCR法,实现一种引入DNA定点突变的准确简便方法。方法：通过应用不同的扩增酶和反应体系,以重叠延伸PCR的方法产生引入突变位点的DNA片断,然后再亚克隆到载体中。该文以人cyclin D1启动子的NF-κB位点（-39/-30）为例。结果：通过DNA测序证明定点突变成功引入。一次引入4个突变碱基。突变引入率为100%。     

利用重叠PCR技术对OsAMT1.2进行定点突变

铵是植物吸收利用的主要氮源之一,而铵转运蛋白对铵的吸收、转运和代谢方面有重要的作用.为了深入研究水稻铵转运蛋白的结构功能特性,利用重叠PCR技术对OsAMT1.2蛋白质序列中保守的253 aa和257 aa的苯丙氨酸(F)和丝氨酸(S)分别突变为丙氨酸,成功获得了相应的2个点突变基因.因此,重叠PCR技术是一种简单有效的进行体外基因重组和突变的方法,对于研究高等植物功能基因的结构功能特性具有重要的意义.     

利用优化的反向PCR策略高效构建多位点突变体

蛋白质的突变体是研究其结构和功能的基础,文中旨在建立一种高效、快捷的多位点突变体构建方法。当要突变4个及以上相邻的氨基酸残基时,设计两长两短(长引物Ⅰ/Ⅰ、短引物Ⅱ/Ⅱ) 4条引物:长引物包含突变位点,且突变碱基数≤20 bp,短引物不包含突变位点;两条引物的GC含量≤80%、退火温度之差≤40℃,分别以Ⅰ/Ⅱ和Ⅰ/Ⅱ两对引物和模板进行两组反向PCR扩增。扩增后各体系均可得到含有突变位点的非甲基化线性质粒,且以Ⅰ/Ⅱ和Ⅰ/Ⅱ为引物扩增得到的两组线性质粒的断开位点分布在突变位点两侧。用DpnⅠ酶切回收后等摩尔比混合的PCR产物除去甲基化模板,再进行一轮变性和退火处理,两组线性质粒在95℃变性后互相以来自对方的单链DNA为模板退火形成开环质粒,转化大肠杆菌感受态细胞即可得到包含突变位点的转化子。结果表明,该方法可同时突变4–11个连续氨基酸残基(8–20 bp,将大幅简化多位点突变体的构建,从而进一步提高蛋白质结构和功能研究的效率。     

定点突变三种方法的比较研究

目的：通过使用优化后的定点突变三种方法分别对一个新基因重组载体进行定点突变研究,比较这几种定点突变方法的优缺点。方法：重叠延伸PCR法使用Stratagene在线定点突变引物设计程序从而使引物设计简化而可靠;MutaBEST定点突变试剂盒采用胶纯化试剂盒代替说明书推荐的酚-氯仿抽提质粒的方法以提高回收率;使用PrimeSTAR高保真DNA聚合酶和超级感受态试剂盒代替Quikchange定点突变试剂盒的相应组分可使产物不受影响同时降低试验费用。结果：三种方法都能够获得单碱基突变重组载体。结论：QuikChange突变策略通过改进是一种高效、简洁、经济和可靠的定点突变方法。     

IL-1ra突变体的构建、表达及初步的药代动力学分析

白细胞介素1受体拮抗剂(Interleukin1 receptor antagonist,IL-1ra)是IL-1家族的一员,由于它可以特异性地抑制IL-1的生物学效应,因此在类风湿性关节炎(Rheumatoid Arthritis,RA)的治疗中倍受重视。为了提高IL-1ra的代谢稳定性,利用Ala代替其序列中的双碱性氨基酸,构建了3个突变体,分别为IL-1ra-1(R6K7-AA),IL-1ra-2(R93K94-AA),IL-1ra-3(K97R98-AA);将突变后的序列插入表达载体pTIG-Trx,转化大肠杆菌BL21(DE3);利用Ni2 金属螯合层析,SephadexG75凝胶过滤纯化表达产物;体外活性检测的结果表明,3个突变体的生物学活性与IL-1ra相比没有显著性差别(P=0·2248);初步的药代动力学分析结果显示:3号突变体IL-1ra-3的半衰期与IL-1ra相比提高了2·26倍。     

重叠PCR法构建人心房肌SK2(KCNN2)基因表达质粒及鉴定和序列分析

目的:小电导钙激活钾通道亚型2(SK2)在心房肌功能活动中起重要作用,但是由于其表达密度低,直接进行RT-PCR一步法无法得到该基因(KCNN2)的编码区全长序列,本研究旨在采用Overlapping PCR(重叠PCR)法进行基因全长序列的扩增和表达质粒的构建,探讨其在长片段基因扩增的应用。方法:收集人心房肌标本,采用提取总RNA之后逆转录为cDNA,分三段设计KCNN2基因(AY258141)引物进行分段扩增,同时进行分段测序,然后采用Overlapping PCR得到KCNN2基因编码区全长序列,通过限制性酶切位点定向克隆到表达载体pIRES-hrGFP上。采用酶切法和测序法进行鉴定。结果:三段KCNN2基因扩增产物大小与预测值一致,最后得到的表达质粒测序结果与基因库数据基本一致。结论:成功构建人心房肌SK通道基因表达质粒pIRES-hrGFP-SK2,Overlapping PCR能够很好的用于长片段基因扩增。     

重叠延伸PCR法构建小鼠Sumf1基因的定点突变真核表达载体

前期通过染色质免疫沉淀技术（chromatin immunoprecipitation assay,CHIP）筛选出了转录因子activator protein．2 alpha（AP-2α）的靶基因Sumf1．采用重叠延伸PCR定点诱变技术,对AP．2α在Sumf1内含子片段上的两个结合位点的碱基进行定点突变,并构建定点突变表达载体．DNA测序表明,Sumf1内含子片段103—111bp,411～419bp两处的碱基已分别由GCCGTCAGG突变为GAAGTCCTG,由GCCTCTAGG突变为GGATCTCTG,成功实现定点诱变,为进一步研究AP-2α对基因Sumf1的表达调控奠定了基础．     

利用PCR法检测HIV—1DNA

通过比较多个HIV(人免疫缺陷病毒)分离株的核苷酸序列,我们选择膜基因上7373—7514位的一段保守区为目的片段合成了引物1(5′—AGCAGCAGGAAGCACTATGGGC—3′)和引物2(5′—CCAGACTGTGAGTTGCAACA—3′),并分别以质粒PⅢexE7和MT4-HIV-1 DNA,为模板进行了PCR反应及敏感性试验。结果表明,用PCR法可检测出1～10个质粒分子及1×10~6个细胞中一个感染细胞。因此我们推论,本法可应用于AIDS临床标本的检测。     

催化吲哚生成靛蓝的细胞色素P450BM-3 定向进化研究

以催化吲哚产生的靛蓝在 630 nm 处具有特殊的吸收峰为高通量筛选指标,将来源于 Bacillus megaterium 的细胞色素 P450BM-3 单加氧酶的基因序列用易错聚合酶链式反应进行定向进化,通过多轮突变,在原有的能产靛蓝的高活力突变酶的基础上成功获得了三个高于亲本酶的突变酶,突变酶的酶活分别是亲本酶的 6.6 倍 (hml001) , 9.6 倍 (hml002) 和 5.3 倍 (hml003) ,并对突变酶的动力学参数进行了分析 . 突变酶 DNA 测序的结果表明, hml001 含有一个有义氨基酸置换 I39V , hml002 含有三个有义氨基酸置换 D168N , A225V , K440N , hml003 含有一个有义氨基酸置换 E435D ,这些突变位点有些远离底物结合部位,有些位于底物结合部位 .     

Thermostable DNA Ligase-Mediated PCR Production of Circular Plasmid (PPCP) and Its Application in Directed Evolution via In situ Error-Prone PCR

Polymerase chain reaction (PCR) is a powerful method to produce linear DNA fragments. Here we describe the Tma thermostable DNA ligase-mediated PCR production of circular plasmid (PPCP) and its application in directed evolution via in situ error-prone PCR. In this thermostable DNA ligase-mediated whole-plasmid amplification method, the resultant DNA nick between the 5′ end of the PCR primer and the extended newly synthesized DNA 3′ end of each PCR cycle is ligated by Tma DNA ligase, resulting in circular plasmid DNA product that can be directly transformed. The template plasmid DNA is eliminated by ‘selection marker swapping’ upon transformation. When performed under an error-prone condition with Taq DNA polymerase, PPCP allows one-step construction of mutagenesis libraries based on in situ error-prone PCR so that random mutations are introduced into the target gene without altering the expression vector plasmid. A significant difference between PPCP and previously published methods is that PPCP allows exponential amplification of circular DNA. We used this method to create random mutagenesis libraries of a xylanase gene and two cellulase genes. Screening of these libraries resulted in mutant proteins with desired properties, demonstrating the usefulness of in situ error-prone PPCP for creating random mutagenesis libraries for directed evolution.     

应用易错PCR技术提高环糊精葡萄糖基转移酶的可溶性表达

【目的】对嗜热脂肪芽孢杆菌CHB1的环糊精葡萄糖基转移酶(CGTase)基因进行定向进化,筛选得到胞外酶活性和可溶性表达定量提高的突变酶。【方法】采用易错PCR技术向环糊精葡萄糖基转移酶基因中随机引入突变,建立酶基因突变文库,筛选获得胞外酶活性和可溶性表达定量提高的突变体,并对突变酶进行诱导表达、纯化及部分酶学性质研究。【结果】通过筛选获得CGTase胞外酶活性和可溶性表达定量提高的突变菌株ds-6和ep-9,其胞外α-环化活力分别是原始酶的1.72倍和2.18倍,可溶性表达量提高了1倍。序列分析表明,突变体ep-9有3个碱基发生了变化:G2005A/A2037G/T2081G,其中有2个碱基突变导致了氨基酸的改变。SWISS-MODEL数据库模拟CGTase的结构表明,2个突变氨基酸分别位于无规卷曲和β-转角/折叠之间的转角中。酶学性质测定表明:突变CGTase的β-环化比活力是原始酶的2.44倍,总环化比活力提高了34%,K_m值由4.3 g/L降低到3.74 g/L;在pH稳定性方面较原始酶有所提高。单碱基定点突变证实突变体ep-9可溶性表达水平及胞外酶活性提高的关键突变是G2005A。【结论】本试验表明:基于易错PCR技术获得嗜热芽孢杆菌CHB1的CGTase的胞外酶活和可溶性表达定向进化,G2005A突变对于提高CGTase的可溶性表达及胞外酶活起关键作用,这对认识CGTase的构效关系以及进一步改造该酶分子、扩大酶的生产应用具有重要意义。