pBR322含有抗四环素基因(Tcr)和抗氨苄青霉素基因(Apr),并含有27种限制性内切酶的单一识别位点。如果将DNA片段插入EcoRI切点,不会影响两个抗生素基因的表达。
但是如果将DNA片段插入到Hind Ⅲ、Bam H I 或 Sal I切点,就会使抗四环素基因失活。这时,含有DNA插入片段的pBR322将使宿主细菌抗氨苄青霉素,但对四环素敏感。
没有DNA插入片段的pBR322会使宿主细菌既抗氨苄青霉素又抗四环素,而没有pBR322质粒的细菌将对氨苄青霉素和四环素都敏感。pSC101与pBR322相似,只是没有抗氨苄青霉素基因和PstI切点。
质粒运载体的大插入片段约为10 kb(kb表示为千碱基对)。
1973年,科学家将质粒作为基因的载体使用,为基因工程的诞生奠定了基础。
常用的质粒是大肠杆菌的质粒。这种质粒常含有抗生素抗性基因,例如,卡那霉素抗性基因。
pBR322质粒DNA分子的长度为4361bp*(*Sequencing data from Watson (confirmed at New England Biolabs, Inc.) has shown pBR322 to be 4,361 base pairs, not 4,363 base pairs as previously reported.),此载体中有两个标记基因,一个是氨苄青霉素抗性基因(Apr),另一个是四环素抗性基因(Tetr)。已知pBR322DNA分子共有24种核酸内切限制酶的单一识别位点。
其中7种限制酶(从12:00位置按顺时针方向)即EcoRV、NheI、BamHI、SphI、SalI、XmaⅢ和NruI的识别位点位于四环素抗性基因内部,另外有2 种限制酶即ClaI和HindⅢ的识别位点是存在于这个基因的启动区内,在这9个限制位点上插入外源DNA都会导致tetr的失活。
3种限制酶即ScaI、PvuI和PstI的识别位点位于氨苄青霉素抗性基因内,在这些位点插入外源DNA则会导致ampr基因的失活。由质粒载体的结构可知其具有如下优点:
⑴具有较小的分子量。经验表明,为了避免在DNA的纯化过程中发生链的断裂,克隆载体的分子大小好不要超过10Kb。pBR322质粒这种小分子量的特点,不仅易于自身DNA的纯化,而且可容纳较大的外源DNA片段;
⑵具有两种抗菌素抗性基因可供作转化子的选择记号,能指示载体或重组DNA分子是否进入宿主细胞以及外源DNA分子是否插入载体分子形成了重组子。
标记基因往往可以赋予宿主细胞一种新的表型,这种转化细胞可明显地区别于非转化细胞。当我们把一个DNA片段插入到某一个标记基因内时,该基因就失去了相应的功能。
当把这种重组DNA分子转到宿主细胞后,该基因原来赋予的表型也就消失了。要是仍保留了原来表型的转化细胞,细胞内含有的DNA分子一定不是重组子。很显然,既要指示外源DNA是否进入了宿主细胞,又要指示载体DNA分子中是否插入了外源DNA片段,那么这种载体必须至少具有两个标记基因。
另外,pBR322质粒载体还具较高的拷贝数,而且经过氯霉素扩增之后,每个细胞中可积累1000~3000个拷贝,这就为重组体DNA的制备提供了极大的方便。
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