随着分子生物学研究的不断深入,分子克隆技术也随之更新迭代,从传统的依赖限制性内切酶的方法发展到如今的TA克隆、TOPO克隆、无缝克隆等等,新的技术不断涌现,为分子生物学的发展和进化提供新的力量。
但有时候选择多,反而让人头大!
市面上最常用的TOPO克隆与同源重组克隆,到底应该选择哪一个克隆技术用于自己的实验呢?今天小翌就来给各位科研er们科普一下二者之间的区别。
原理区别
TOPO克隆技术
基于拓扑异构酶I(Topoisomerase I)的DNA克隆方法,该酶同时具有限制性内切酶活性和连接酶活性,能够识别特定DNA序列5'-(C/T)CCTT-3'并在此序列上酶切双链DNA,使得Topo酶与3'末端形成共价键。在连接反应中,受插入片段的5'端羟基的攻击,磷酸键释放能量。利用该能量,插入片段5'端羟基与载体片段3'端磷酸基团连接在一起,Topo异构酶从载体分子上脱落,完成连接反应。
TOPO克隆原理
目前市面上的产品,需根据DNA片段末端的不同,选择不同的TOPO克隆试剂盒。如果高保真酶扩增片段,获得的片段即为平末端,可以选择TOPO-Blunt试剂盒(翌圣Cat#10909ES、Cat#10910ES)。如果Taq酶扩增片段,获得的片段即为粘性末端,可以选择TOPO-TA试剂盒(翌圣Cat#10907ES、Cat#10908ES)。翌圣新一代兼容型TOPO-TA/Blunt克隆酶(Cat#10906ES),可以无视扩增后片段末端的区别,室温反应5 min即可连接上TOPO载体,阳性克隆率接近100%。
翌圣兼容型TOPO克隆原理
同源重组克隆技术
基于同源重组酶的定向克隆技术。首先将载体线性化,并在插入片段正、反向PCR引物5’端引入15-25 bp的线性化载体末端同源序列,使得插入片段PCR产物5’和3’末端分别带有与线性化载体两末端对应的完全一致的序列。PCR产物和线性化载体在同源重组酶(T5核酸外切酶切割5’末端形成粘性末端,DNA聚合酶通过15-25 bp的同源序列互补配对,Taq连接酶修复缺口)的作用下,经过一定的时间和温度即可进行转化,完成定向克隆。
同源重组原理
同源重组酶可连接单片段或者多片段,根据插入片段数的不同,选择不同的一步法快速克隆试剂盒。翌圣的Hieff Clone®系列一步法克隆试剂盒,最快仅需50℃反应5 min即可转化,完成定向克隆,克隆阳性率可达95%以上。其中,翌圣10911ES试剂可连接单片段,该试剂盒已发文章累计IF达到1000+。10923ES试剂可连接1-7片段,最长连接片段可达27 kb,是多片段连接的不二之选。值得注意的是,同源重组技术同样可以无视扩增后片段末端的区别,直接进行载体、片段连接。
翌圣单/多片段克隆连接原理
实验步骤区别
TOPO克隆
翌圣Hieff Clone® TOPO克隆系列试剂,仅需添加100 bp-5 kb目的片段,室温反应5 min,即可完成克隆,且无需蓝白斑筛选。
同源重组克隆
翌圣Hieff Clone®一步法克隆系列试剂,仅需添加线性化载体、目的片段,50℃反应5-50 min,即可完成1-7片段的一步克隆。
那么两种克隆技术都是载体和片段的连接,应该如果选择呢?
小翌建议大家可以根据应用场景的不同,选择不同的克隆试剂盒。
TOPO克隆
片段保存:进行长片段或复杂模板的载体构建时,可以先将插入片段亚克隆至TOPO载体上,将插入片段进行稳定的保存,方便进行后续的分子操作。
测序:对目的片段进行一代测序时,可以将目的片段克隆至TOPO载体上,送去测序,相对于PCR产物直接测序,送质粒测序结果更加准确,测序更加完整。
表达载体构建:通过构建表达载体在宿主细胞中表达目标基因,以研究基因的功能或生产特定的蛋白质。
定点突变:在特定位置引入预定的基因序列改变,如单个碱基的替换、插入或删除。用于研究基因的特定功能域、蛋白质的结构-功能关系、疾病相关基因的研究等。
多片段克隆:同时将多个DNA片段克隆到一个载体中,构建复杂的基因表达载体或进行基因组编辑,用于构建复杂的基因表达系统。
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克隆实验流程 |
产品定位 |
名称 |
货号 |
规格 |
载体、片段制备 |
高保真PCR |
2× Hieff Canace® AdvanceFast PCR Master Mix (With Dye) |
10164ES03/08 |
1 mL/5×1 mL |
目的片段保存、测序 |
TOPO克隆-兼容TA/平末端 |
Hieff Clone® Universal Zero TOPO TA/Blunt Cloning Kit |
10906ES20 |
20 T |
同源重组 |
1-7片段一步法定向连接,最快5分钟完成重组反应 |
Hieff Clone® Universal II One Step Cloning Kit |
10923ES20/50 |
20 T/50 T |
转化 |
5 min快速完成感受态转化 |
F DH5α化学感受态 |
11803ES80 |
10×100 μL |
菌落PCR |
快速PCR升级,可菌P且适用复杂模板扩增 |
2×Hieff® Ultra-Rapid II HotStart PCR Master Mix |
10167ES03/08 |
1 mL/5×1 mL |