尽管哺乳动物中并不存在质粒,但科学家仍然可以利用合成载体和培养的哺乳动物细胞进行基于质粒的研究。当然,这些哺乳动物载体必须与它们被感染的细胞类型兼容–一个细菌复制起源(ORI)例如,不允许质粒在哺乳动物细胞中复制,并且一种杀死细菌的毒素可能对哺乳动物细胞没有任何可识别的作用。在这篇博文中,我们将讨论哺乳动物质粒与细菌质粒的不同之处,包括复制是如何发生的,以及转染细胞是否需要选择。
在进入哺乳动物质粒组成部分之前,描述引入遗传物质的方法(如质粒)进入哺乳动物细胞,这个过程叫做转染。转染在某种程度上类似于细菌转化(将DNA引入细菌细胞);然而,技术和试剂各不相同。将质粒转染到哺乳动物细胞中相当简单,产生的细胞既可以瞬间表达质粒DNA(类似于细菌),也可以将遗传物质直接合并到基因组中,形成稳定的转染。与细菌转化不同的是,科学家不会以同样的方式“选择”获得质粒的细胞。下面描述的选择方法通常用于创建稳定的细胞系,而不用于一般的质粒选择。相反,报告基因通常被用来方便地监测转染效率和细胞中的表达水平。理想情况下,所选择的报告基因对细胞是唯一的,从质粒中表达,可以方便地测定。对你感兴趣的基因进行直接测试可能是另一种评估转染成功的方法。GFP经常被用作记者我们将在稍后的帖子中介绍这个功能强大的荧光团,敬请关注!
瞬时转染和难以捉摸的“哺乳动物ORI”
对于许多实验来说,转染质粒瞬时表达就足够了。由于在转染过程中引入的DNA没有整合到核基因组中,在没有质粒复制的情况下,外源DNA会随着时间的推移而降解或稀释。然而,根据实验的持续时间或其他参数,这可能不是问题。哺乳动物细胞加倍的速度比细菌慢得多(分别为24小时和20分钟)。因此,确保质粒在细胞中复制并不总是至关重要的,因为许多实验都是在转染后48小时内完成的。
当然,您可能不希望质粒耗尽,但仍然希望使用瞬时转染方法。由于没有“天然”哺乳动物的ORI,科学家们已经篡夺了基于病毒的ORI来填补这一空白。然而,这些ORI需要在细胞内以反式表达的额外成分才能有效复制。表达爱泼斯坦-巴尔病毒(EBV)核抗原1(EBNA1)或SV40大T抗原(293E或293T细胞)的细胞系允许分别对含有病毒EBV或SV40 ORIs的质粒进行外体扩增。这些病毒成分的存在大大降低了质粒稀释率,但不能保证100%的转染效率。
稳定转染
一个稳定的转染被用来创造一个细胞群,这个细胞群已经完全并且成功地将外源遗传物质整合到它们的基因组中。与用于酵母和细菌表达的质粒不同,用于稳定转染的质粒很少包含ORI,因为整合的DNA将作为基因组的一部分进行复制。由于外源DNA成为宿主基因组的永久附加物,细胞将不断表达外源物质的遗传特征,并将其传递给后代。稳定转染的细胞可以被认为是来自原始亲代细胞的一个全新的细胞系。
哺乳动物细胞中的阳性选择
为了实现稳定的转染,应该有选择性的压力迫使细胞将质粒DNA整合到基因组中。在这篇文章中,我们将阳性选择定义为拾取阳性特征的方法(即质粒包含一个使细胞对毒素产生抗性的盒),而阴性选择是拾取一个阴性特征(即质粒包含一个使细胞对毒素敏感的盒)。在下表中,我们关注积极选择;然而,负选择技术可以与正选择结合使用,以确保你的基因定位在基因组中的特定位置。
哺乳动物细胞的积极选择起作用与细菌相似下面列出了最常用的选择标记表:
的名字 | 赋予抗性的基因 | 细胞类型* | * *的行动模式 | Concentation * * *工作 |
杀囊虫素 | bsd | HeLa,NIH3T3,CHO,COS-1,293HEK |
禁止翻译的终止步骤 | 2 - 10微克/毫升 |
G418 / Geneticin | neo | HeLa, NIH3T3, CHO, 293HEK, Jurkat T细胞 | 在80S阻断多肽合成;抑制链伸长 | 100 - 800 ug /毫升 |
潮霉素B | hygB | HeLa, NIH3T3, CHO, Jurkat T细胞 | 在80S阻断多肽合成;抑制链伸长。 | 50-500微克/毫升 |
嘌呤霉素 | pac | HeLa,293HEK,Jurkat T细胞 | 抑制蛋白质合成;过早的链终止 | 1-10微克/毫升 |
Zeocin | 什布拉 | HeLa,NIH3T3,CHO,COS-1,293HEK,Jurkat T细胞 | 与DNA的复合物;导致股骨头断裂 | 100 - 400 ug /毫升 |
*不全面。**在真核生物中***用于选择的浓度通常比用于维持转染细胞系的浓度高(两倍)。
请记住以下提示:
- 在哺乳动物细胞中没有一个推荐的浓度可供选择。在进行转染实验之前,确定有效选择所需的适当浓度是很重要的。这通常是通过执行“杀死曲线”(基本上在不同浓度的选择试剂中生长细胞)来实现的。细胞应该在3-5天内死亡,抗性菌落大约在10-14天内出现,这取决于细胞分裂的速度。
- 庆大霉素常被用作哺乳动物细胞培养中抑制细菌生长的补充物,不适合哺乳动物的选择–不要将其与G418(又名基因素)混淆。
- 新霉素不应用于哺乳动物表达–而不是用G418。这可能令人困惑,因为neo/kan基因提供了G418抗性;然而,和庆大霉素一样,新霉素通常被用来抑制细菌的生长。
- 在建立稳定的细胞系时,在转染后24-48小时之前,不应将选择剂添加到培养基中。
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