重組酶混合液:是無縫克隆試劑盒的關鍵成分,包含多種具有特定功能的重組酶,如外切酶、單鏈結合蛋白和 DNA 聚合酶等 。外切酶能夠從 DNA 雙鏈的末端進行切割,產生 3' 單鏈末端,使目的基因和載體的同源序列得以暴露;單鏈結合蛋白則結合在單鏈 DNA 上,防止其重新退火,并穩定單鏈結構;DNA 聚合酶在重組反應的最后階段,填補缺口并連接 DNA 片段,完成目的基因與載體的無縫連接 。這些重組酶經過優化配比,在特定的反應緩沖體系中協同作用,確保重組反應高效進行。
反應緩沖液:為重組酶提供適宜的反應環境,包含維持酶活性所需的各種離子(如鎂離子)、緩沖物質(如 Tris - HCl)以及穩定成分 。其中,鎂離子是重組酶發揮活性的關鍵輔助因子,其濃度的精確控制對反應效率至關重要;Tris - HCl 緩沖體系能夠維持反應過程中 pH 值的穩定,保證重組酶在最適 pH 條件下工作;穩定成分則有助于保護重組酶的結構和活性,延長其使用壽命,確保克隆反應的穩定性和可靠性 。
陽性對照:通常包含已知的目的基因片段和線性化載體,用于驗證無縫克隆試劑盒的有效性和實驗操作的準確性 。科研人員在進行正式實驗前,可先使用陽性對照進行預實驗,若陽性對照能夠成功實現克隆,說明試劑盒和實驗操作流程均正常,可繼續開展后續實驗;若陽性對照失敗,則需檢查實驗條件或試劑盒是否存在問題,及時調整優化,避免浪費樣本和時間 。
引物設計與 PCR 擴增:根據目的基因和線性化載體的序列,使用專業的引物設計軟件(如 Primer Premier)設計帶有同源臂的 PCR 引物 。同源臂長度一般為 15 - 25 bp,需確保其與線性化載體末端序列準確互補。以目的基因模板進行 PCR 擴增,獲得兩端帶有同源臂的目的基因片段 。擴增完成后,通過瓊脂糖凝膠電泳對 PCR 產物進行檢測,確保片段大小正確,并使用 DNA 純化試劑盒對 PCR 產物進行純化,去除引物、dNTP 等雜質 。
載體線性化:根據載體類型選擇合適的方法進行線性化。對于含有單一限制性內切酶識別位點的載體,可使用相應的限制性內切酶進行酶切;對于無合適酶切位點的載體,可通過 PCR 擴增的方式制備線性化載體 。酶切或 PCR 擴增后,同樣通過瓊脂糖凝膠電泳分離線性化載體,并進行純化,去除未線性化的載體和其他雜質 。
無縫克隆反應:按照試劑盒說明書的比例,將純化后的目的基因片段、線性化載體和無縫克隆反應組分(重組酶混合液、反應緩沖液等)加入離心管中,輕輕混勻 。將反應體系置于適宜溫度(如 50℃)的恒溫設備中孵育 30 分鐘 - 1 小時,使重組酶催化目的基因與載體發生同源重組反應,實現無縫連接 。
轉化與篩選:將連接產物轉化至感受態細胞(如 DH5α 等)中,通過熱激或電轉等方法使細胞攝取連接產物 。將轉化后的細胞涂布于含有相應抗生素的固體培養基上,培養過夜,篩選出含有重組質粒的陽性克隆 。可通過菌落 PCR、限制性內切酶酶切鑒定或 DNA 測序等方法進一步驗證陽性克隆的正確性 。
引物設計準確性:引物設計是無縫克隆成功的關鍵步驟之一。確保同源臂序列與線性化載體末端互補,避免出現堿基錯配,否則會影響重組反應效率 。同時,引物的 Tm 值、GC 含量等參數也需合理設計,保證 PCR 擴增的特異性和效率 。設計完成后,可使用在線工具或軟件對引物進行分析和優化,必要時進行預實驗驗證引物的有效性 。
DNA 純化質量:目的基因片段和線性化載體的純化質量直接影響無縫克隆反應。若純化不,殘留的引物、dNTP、限制性內切酶等雜質會干擾重組酶的活性,降低克隆效率 。因此,需嚴格按照 DNA 純化試劑盒的操作說明進行純化,通過瓊脂糖凝膠電泳和分光光度計檢測等方法確保純化后的 DNA 純度和濃度符合要求 。
反應條件優化:不同的目的基因和載體組合,可能需要對無縫克隆反應的溫度、時間等條件進行優化 。在進行新的實驗時,建議設置溫度梯度(如 45℃ - 55℃)和時間梯度(如 20 分鐘 - 90 分鐘)進行預實驗,摸索最佳反應條件 。同時,注意反應體系的體積和各組分的比例,避免因體系過大或過小、組分比例不當影響反應效果 。
陽性克隆驗證:雖然無縫克隆試劑盒具有較高的陽性克隆率,但仍需對篩選出的陽性克隆進行充分驗證。菌落 PCR 可快速初步判斷克隆是否正確,但存在一定的假陽性率,因此需結合限制性內切酶酶切鑒定或 DNA 測序等方法進行準確驗證 。DNA 測序是確認克隆正確性的金標準,能夠精確檢測目的基因與載體的連接序列是否準確無誤 。