DNA改组技术发展与应用

DNA改组技术是目前蛋白质、酶和单克隆抗体等体外定向进化的高效方法。综述了DNA改组技术的发展及其应用 ,在提高酶活性、蛋白质产量和改善蛋白质 (酶 )的性能等方面具有广泛的应用前景。     

DNA改组技术在酶工程中的应用

DNA改组技术是一种应用最广泛且简单有效的分子定向进化方法.它是一种高通量的随机突变筛选技术,可以对目的基因进行多次重组和选择,得到性质优良的突变文库.介绍了DNA改组技术的原理及其在酶工程中的应用.     

DNA改组(DNA shuffling)及其研究进展

自1994年首次提出至今,DNA改组已经成为定向进化最为有效的方法之一.无论DNA、蛋白质还是生物体的进化,DNA改组都有十分突出的表现.通过对十余年来DNA改组的发展作以简要综述,为日后相关研究的开展提供理论基础.     

BLyS改组噬菌体文库的构建及初步筛选

从质粒pT7474-BLyS及人胎脑cDNA文库中分别扩增出BLyS和APRIL基因,用DNase I消化后,回收小于50 bp的片断,用于DNA改组。PCR产物与噬菌体载体pfUSE5连接后,电转E.coliER2738获得改组文库。构建的改组文库库容量为8.9×105。对文库进行初步的筛选,获得了一个受体结合活性降低的突变克隆。成功构建了BLyS改组噬菌体文库,为蛋白结构与功能之间关系的深入研究打下了基础。     

DNA改组的最新动态及应用前景

DNA改组(DNA shuffling)是目前最方便、有效的一种分子水平的体外定向进化技术,该技术同倾向错误PCR (Error-prone PCR) 相结合,通过对单基因或相关基因家族的靶序列进行多轮随机诱变、重组和高通量的筛选,可以有效富集正突变,去除负突变,提高突变文库的丰度,创造新基因和获得期望功能的蛋白质。DNA改组技术已在新药物等领域取得了广泛的应用,极大地推动了现代生物科学和生物技术的发展。该技术同计算机强大的数据分析系统相结合,将会为后基因组学的发展提供强有力的技术平台。     

DNA改组技术在水蛭素实验进化中的应用

蛋白质的改造是生物工程的重大研究课题.由于结构和功能预测的不精确性,而使按照三维结构信息进行定位诱变往往达不到预期的目的.近年来,另一条改造蛋白质的途径有较大的发展,即在实验室条件下模拟生物分子的自然进化,通过变异和靶功能的选择来获得改进性能的蛋白质[1],此过程称为生物分子实验定向进化.DNA改组(DNAshuffling)是一种改造基因和蛋白质的有效实验进化技术[2].它是在体外进行基因随机片段的重组,从而增加基因的多样性,促使有利变异与不利变异分离,通过选择使有利变异得到优化组合[3].DNA改组包含3个步骤:基因的随机片段化,自身引发PCR和重组合PCR.经过DNA改组的突变体库有可能选择到性能更优的突变体.为进行亲和淘选,需将突变体展示在噬菌体的表面[4].     

过氧化氢酶基因定向进化文库的构建及其评价

采用易错聚合酶链反应和DNA改组技术构建野生型梅花鹿过氧化氢酶(CAT)基因的突变体文库,并随机对两种方法所得产物各5个样品做序列测定。序列分析结果表明突变率分别为0.329%和27.58%,易错聚合酶链反应体系的错配率可以比普通PCR体系提高约10倍,DNA改组的突变率则更高,但是难以避免由于突变率太高造成的目的基因无法正确翻译这一情况。另外,应用邻接法(neighbor-joining, NJ)对随机选择的过氧化氢酶基因突变体序列和野生型序列做核酸和蛋白质序列的NJ进化树,进化关系与突变率分析基本一致。     

基因组改组技术快速提高扩展青霉碱性脂肪酶产量

应用基因组改组技术快速提高扩展青霉碱性脂肪酶的产量。采用经过多代诱变的碱性脂肪酶产生菌扩展青霉(Penicillium expansum)FS8486以及分离自新疆火焰山口土样的溜曲霉(Aspergillus tamarii)FS-132作为出发菌株,经过两轮基因组改组,得到数株优良子代。其中一株酶活较出发菌株FS8486提高317%。对亲本与子代菌株的形态型、RAPD(随机扩增多态性DNA)多态性和脂肪酸组成分析初步确定筛选获得的菌株为亲本的改组子代。首次将基因组改组技术成功应用于真核微生物基因组改造,短期内使目标代谢产物获得提高,这对于在真核微生物育种中进一步推广该技术具有重要意义。     

DNA改组在病毒新型疫苗研究中的应用

DNA改组是一种全新的体外人工进化模式,它改变了传统的进化途径,大大加速了蛋白质的进化进程。该技术自1994年建立以来,在医药和酶工程等领域得到了广泛的应用。本文综述DNA改组在病毒新型疫苗及其相关领域的研究进展。介绍DNA改组的原理和在体外人工进化上的优势、病毒疫苗研究、病毒载体的改造等方面的研究进展,同时对DNA改组中面临的困难也进行了剖析。     

定向进化人α型干扰素基因家族的研究

应用DNA改组(DNAshuffling)技术重组了12种人α型干扰素基因,并结合噬菌体表面呈现(phagedisplay)技术构建了噬菌体干扰素改组文库,采用简便的、功能性的定向竞争筛选方法,获得了比活达1 0×109IU/mg的新型α型基因工程复合干扰素,是目前国际上已投产的α2型干扰素的5倍,具有生产应用前景,上述策略也为其它细胞因子或酶的改造提供了借鉴方法。