定點(diǎn)突變是指通過聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(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(diǎn)突變等。
單點(diǎn)突變原理
單點(diǎn)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(shè)計(jì)一對包含突變位點(diǎn)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(fù)加熱褪火延伸的循環(huán),這個反應(yīng)區(qū)別于滾環(huán)擴(kuò)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(zhuǎn)化中得以成功轉(zhuǎn)化,即可得到突變質(zhì)粒的克隆。
多點(diǎn)突變原理
多點(diǎn)突變的原理是準(zhǔn)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(jié)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(zhuǎn)化E.coli,形成雙鏈質(zhì)粒。資料表明,引入3個定點(diǎn)突變的效率為60%,5個定點(diǎn)突變的效率為30%。得到的其他質(zhì)粒是帶有較少定點(diǎn)突變的質(zhì)粒,以引入3個定點(diǎn)突變?yōu)槔褪怯?/span>40% 左右的轉(zhuǎn)化質(zhì)粒是帶有1-2個不同定點(diǎn)突變的質(zhì)粒(因?yàn)榇嬖?/span>1-2個引物結(jié)合模版延伸形成單鏈環(huán)的可能)。
定點(diǎn)突變應(yīng)用
(1)研究蛋白質(zhì)相互作用位點(diǎn)的結(jié)構(gòu)、改造酶的不同活性或者動力學(xué)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(jié)構(gòu),以及藥物研發(fā)、基因治療等等方面。