蓝白斑筛选是一种快速有效的重组细菌鉴定技术,依赖于β-半乳糖苷酶的活性。β-半乳糖苷酶是一种在大肠杆菌中出现的酶,将乳糖切割成葡萄糖和半乳糖。
周围环境中乳糖的存在触发了大肠杆菌中的lacZ操纵子。操纵子的活性导致产生代谢乳糖的β-半乳糖苷酶。大多数质粒载体携带lacZ基因的短片段,其含有β-半乳糖苷酶的前146个氨基酸的编码信息。使用的宿主大肠杆菌菌株是含有lacZΔM15缺失突变的感受态细胞。当质粒载体被这种细胞吸收时,由于α-互补过程,产生了功能性β-半乳糖苷酶。
这种α-互补过程作为重组的标记,以此操纵克隆中所使用的质粒载体。多克隆位点(MCS)存在于质粒载体的lacZ序列内。该序列可以被限制酶切口以插入外源DNA。当含有外源DNA的质粒载体被宿主大肠杆菌摄取时,不会发生α-互补,因此不会产生功能性β-半乳糖苷酶。如果外源DNA未插入载体,或者如果插入MCS以外的位置,则质粒载体中的lacZ基因补充宿主大肠杆菌中的lacZ缺失突变,产生功能性酶。
为了筛选含有重组DNA的克隆,将X-gal生色底物加入到琼脂板中。如果产生β-半乳糖苷酶,则X-gal水解形成5-溴-4-氯-吲哚氧基,其自发二聚化而产生称为5,5'-二溴-4,4'-二氯-靛蓝的不溶性蓝色色素。由非重组细胞形成的菌落因此呈现蓝色,而重组细胞的菌落呈现白色。从而可以容易地挑选和培养所需的重组菌落。
异丙基β-D-1-硫代吡喃半乳糖苷(IPTG)与X-gal一起用于蓝白斑筛选。IPTG是一种不可代谢的半乳糖类似物,可诱导lacZ基因的表达。应该注意的是,IPTG不是β-半乳糖苷酶的底物,而只是诱导物。为了视觉筛选目的,需要像X-gal那样的生色底物。
图 1.可用于蓝白斑筛选的典型质粒载体的示意图。
图 2.典型的蓝白斑筛选程序的示意图。
蓝白斑筛选的完整实验方案包括3个重要步骤:
Sigma-Aldrich提供以下即用型表达载体,可用于稳定和瞬时表达系统。这些FLAG-融合构建体具有在细菌和哺乳动物细胞中繁殖的复制起点。
所需材料
以下是连接的反应条件
高质量的质粒对转化过程至关重要。以下是Sigma-Aldrich提供的用于分离和纯化适合转化的高质量质粒的试剂盒。
关于化学或电感受态细胞转化的详细实验方案,请参见此处。
Sigma-Aldrich提供一系列有助于筛选重组细菌的生色底物。一些产品可用于在LB琼脂板上铺展(筛选实验方案1),另一些产品则可掺入微生物培养基中(筛选实验方案2)。产品在需要时与IPTG一起使用。这两个实验方案的详细步骤如下。
筛选实验方案1(适用于产品编号B6650、16658、B2904、B3928、16669、B8931)
筛选实验方案2(适用于产品编号S7313、S9811、C4478)
图 3.用X-gal对重组细菌进行蓝白斑筛选。
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