酵母转化简介

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 背景

转化是将外源DNA引入细胞导致遗传变异或基因修饰的过程。1928年Griffith在肺炎链球菌中首次报道了转化1。Avery等人于1944年证明了DNA转化的原理2。1978年首次成功转化了真菌中出芽酵母酿酒酵母的原生质球3

酵母生长迅速且细胞分散,因此是用于研究的真核模型系统。它们具有明确的遗传系统和高度通用的DNA转化系统,可有效地用于蛋白质生产。

1978年首次成功转化了真菌中出芽酵母酿酒酵母的原生质球3。大多数酵母品种,包括酿酒酵母,可以通过外源DNA在环境中转化4。酵母细胞用酶处理以降解其细胞壁,产生原生质球。这些细胞非常脆弱,但以高比率吸收外源DNA5。酵母中的重组DNA技术已经比较成熟,并且有许多不同的载体构建体可供使用。


 细胞中的转化

酵母转化示意图

图1. 酵母转化示意图

已经开发了几种转化酵母细胞的方法(图14, 5。用于转化酵母细胞的一些常用方法是锂、电穿孔、基因枪和玻璃珠方法。这些方法常用于酿酒酵母,但也可用于转化其他真菌,例如酵母(例如粟酒裂殖酵母、白色念珠菌和毕赤酵母)和丝状真菌(例如曲霉属菌种)。


 要求

转换方法涉及三个主要步骤:

  • 制备感受态酵母细胞
  • 用质粒DNA转化
  • 后续接种以选择转化体。

所需材料和详细的转化实验方案可在此处找到。


 应用

转化已广泛应用于分子生物学。酵母转化的一些常见用途如下:

  • 酵母转化体可进一步用于细胞裂解和质粒制备目的。
  • 从转化体获得的质粒DNA然后被用作PCR模板,或用于转化大肠杆菌。
  • 酵母转化体用于酵母双杂交系统,以研究蛋白质-蛋白质或蛋白质-DNA的相互作用。
  • 酵母转化技术也可用于蛋白质和酶的商业性制造。
  • 它们还用于食品工业和工厂废物处理系统。
  • 设计用于合成和分泌人蛋白质(如白细胞介素-1β)的酵母表达系统可能在制药工业中具有巨大的药物潜力。


 效率的计算

不同种类的酵母具有不同的效率6。转化效率定义为转化反应中使用的每μg超螺旋质粒DNA产生的转化体数量。7大多数转化实验方案是针对面包酵母、酿酒酵母的,可能并不适用于其他品种。

使用以下公式计算转化效率:

板上的菌落数(df) ×1000 ng/µg
接种的DNA数量(ng)


 影响效率的因素

影响酵母转化效率的一些因素如下:

  • DNA的大小
  • 质粒
  • DNA的形式
  • 细胞基因型
  • 细胞生长
  • 转化类型


 材料

     


  参考文献

  1. Hinnen A, Hicks JB, Fink GR. Transformation of yeast. ProcNatlAcadSci USA. 1978;75:1929–1933.
  2. Griffith F. The Significance of Pneumococcal Types. J Hyg (Lond). 1928Jan;27(2):113-59.
  3. Avery OT, MacLeod CM, McCarty M. Studies on the chemical nature of the substance inducing transformation of pneumococcal types. Induction of transformation by a desoxyribonucleic acid fraction isolated from Pneumococcus type III. 1944. Mol Med. 1995 May;1(4):344-65
  4. Ito H, Fukuda Y, Murata K, Kimura A. Transformation of intact yeast cells treated with alkali cations. J Bacteriol. 1983;153:163–168.
  5. Johnston SA, Anziano PQ, Shark K, Sanford JC, Butow RA. Mitochondrial transformation in yeast by bombardment with microprojectiles. Science. 1988;240:1538–1541.
  6. Dohmen, R. J.; Strasser, A. W.; Höner, C. B.; Hollenberg, C. P. (1991). "An efficient transformation procedure enabling long-term storage of competent cells of various yeast genera". Yeast 7 (7): 691–246.
  7. Hayama, Y; Fukuda, Y; Kawai, S; Hashimoto, W; Murata, K (2002). "Extremely simple, rapid and highly efficient transformation method for the yeast Saccharomyces cerevisiae using glutathione and early log phase cells". Journal of bioscience and bioengineering 94 (2): 166–71