定點突變是指通過聚合酶鏈式反應(PCR)等方法向目的DNA片段(可以是基因組,也可以是質(zhì)粒)中引入所需變化(通常是表征有利方向的變化),包括堿基的添加、刪除、點突變等。
單點突變原理 單點突變的原理是從常規(guī)E.coli中經(jīng)純化試劑盒(Miniprep)或者氯化銫純化抽提得到質(zhì)粒。設計一對包含突變位點的引物(正、反向),和模版質(zhì)粒退火后用PfuTurbo聚合酶“循環(huán)延伸”,(所謂的循環(huán)延伸是指聚合酶按照模版延伸引物,一圈后回到引物5’端終止,再經(jīng)過反復加熱褪火延伸的循環(huán),這個反應區(qū)別于滾環(huán)擴增,不會形成多個串聯(lián)拷貝。)正反向引物的延伸產(chǎn)物退火后配對成為帶缺刻的開環(huán)質(zhì)粒。DpnI酶切延伸產(chǎn)物,由于原來的模版質(zhì)粒來源于常規(guī)大腸桿菌,是經(jīng)dam甲基化修飾的,對DpnI敏感而被切碎(DpnI識別序列為甲基化的GATC,GATC在幾乎各種質(zhì)粒中都會出現(xiàn),而且不止一次),而體外合成的帶突變序列的質(zhì)粒由于沒有甲基化而不被切開,因此在隨后的轉化中得以成功轉化,即可得到突變質(zhì)粒的克隆。
多點突變原理 多點突變的原理是準備多個帶突變的引物(同方向,對同一單鏈模版),退火后全部突變引物(不超過5個)都結合在同一環(huán)狀單鏈模版,PfuTurbo聚合酶延伸,碰到下一個引物就停止,各片斷經(jīng)連接成環(huán),和單鏈模版組成雜和環(huán),Dpn I消化雙鏈模版,也消化雜和環(huán)中的模版,只留下新合成的帶多個突變的單鏈環(huán)(mutant ssDNA),得以轉化E.coli,形成雙鏈質(zhì)粒。資料表明,引入3個定點突變的效率為60%,5個定點突變的效率為30%。得到的其他質(zhì)粒是帶有較少定點突變的質(zhì)粒,以引入3個定點突變?yōu)槔褪怯?0% 左右的轉化質(zhì)粒是帶有1-2個不同定點突變的質(zhì)粒(因為存在1-2個引物結合模版延伸形成單鏈環(huán)的可能)。
定點突變應用
(1)研究蛋白質(zhì)相互作用位點的結構、改造酶的不同活性或者動力學特性;
(2)改造啟動子或者DNA作用元件;
(3)提高蛋白的抗原性或者是穩(wěn)定性、活性、研究蛋白的晶體結構,以及藥物研發(fā)、基因治療等等方面。