中國微生物菌種查詢網(wǎng)絕大部分時間,質粒抽提是個小case也很簡單,挑取單克隆后培養(yǎng)一段時間,用個試劑盒就能搞定。通??梢垣@得超過100ng/ul 的質粒,這對于常規(guī)實驗如PCR,亞克隆,轉染或者長期儲存來說足夠了。但是總有些時候,事情不盡如人意,那么如何提高質粒的產(chǎn)量就是我們今天要探討的話題。
質粒的拷貝數(shù)
質粒拷貝數(shù)是指在特定培養(yǎng)基中一個細菌細胞中質粒的個數(shù)。這個數(shù)字主要由質粒的復制起點(replication origin)決定,同時也受到插入片段的大小和性質,菌種,生長條件等因素影響。
如果手頭上的質粒是個低拷貝的質粒,那么最簡單的提高產(chǎn)量的方法是用更大的培養(yǎng)體積和更多的試劑盒來抽提。在抽提的過程中可以用更大的裂解液體積進行純化,但是注意不要超過了試劑盒說明書上標明的上限。對于某些質粒,如p15A, ColE1復制原點的,可以在培養(yǎng)基中添加氯霉素來增加質粒的拷貝數(shù)。
市面上有很多種商業(yè)化的菌種可用于擴增和純化質粒DNA,但是也增加了選擇的難度。根據(jù)用途選擇菌種也不是那么簡單的事情,比如說HB101及其衍生菌株適合長期保存質粒,但是這個菌株會產(chǎn)生糖類物質會影響細胞的裂解效率和質粒的產(chǎn)量。再比如,Stbl3菌株可以極少的產(chǎn)生DNA重組,很適合用于擴增不穩(wěn)定的質粒,但是他們的基因型是endA+的。endA 編碼一個熱穩(wěn)定性的周質核酸內(nèi)切酶,如果在純化的過程中去除不干凈,那么EndA會切斷提純的質粒,電泳檢測的時候呈現(xiàn)smear狀。DH5alpha菌是一個很好的質粒擴增質粒,因為他是endA1, recA1, relA1基因型的。這三個基因的突變提高了質粒的穩(wěn)定性,產(chǎn)量。選擇哪個菌株,還是要看你的用途,查看菌株的基因型來看看是否適合。
培養(yǎng)基,抗生素和接種物
培養(yǎng)條件在質粒的產(chǎn)量中發(fā)揮重要作用,如下圖所示,不同的培養(yǎng)條件會極大的影響質粒的產(chǎn)量。
對許多高拷貝的質粒來說,標準的LB培養(yǎng)基和正常的抗生素工作濃度就已經(jīng)足夠了。然而對許多低拷貝的質粒和生長緩慢的菌株來說,更改培養(yǎng)基組分可能是個不錯的選擇。低拷貝的質粒用更低的抗生素濃度可能會比較合適。
另外,可以用富營養(yǎng)的培養(yǎng)基來獲得更高的菌密度,這些培養(yǎng)基有Terrific Broth, 2xYT, H15等。在培養(yǎng)基中加入鎂鹽,緩沖液,和/或碳源如甘油、葡萄糖也會增加菌密度和質粒產(chǎn)量。為了達到最優(yōu)的效果,推薦挑取新鮮克隆來進行接種,而不是用甘油菌做為菌種(有可能質粒丟失)。
時間,溫度和通氧條件
最后,優(yōu)化培養(yǎng)時間,溫度和搖床的轉速來提高菌密度和質粒產(chǎn)量。對于典型的高拷貝質粒來說,培養(yǎng)時間一般在12-16個小時。而低拷貝質粒則需要培養(yǎng)20小時甚至更長。對于不同的質粒和菌株,需要單獨優(yōu)化,可以通過檢測OD來測試。