α-互补

α-互补(Alpha complementation) :LacZ'基因编码的α肽链同失去了正常氨基末端的β-半乳糖苷酶突变体互补,这种现象称为α互补。由互补可形成有功能活性的β-半乳糖苷酶。

现在使用的许多载体都带有一个E.coli DNA的短区段,其中含有β-半乳糖苷酶的-α肽基因(lacZ’)的调控序列和头146个氨基酸的编码信息。这个编码区中插入了一个MCS,它并不破坏读框,但是可使少数几个氨基酸插入到β-半乳糖苷酶的氨基端而不影响功能,这种载体适用于编码β-半乳糖苷酶C端部分序列的宿主细胞,虽然宿主和质粒编码的片段各自都没有酶活性,但它们可融为一体,形成具有酶活性的蛋白,从而实现互补。

(Alpha complementation) : 噬菌体载体的基因间隔区插入E.coli的一段调节基因及lac Z的N端146个氨基酸残基编码基因,其编码产物为 β-半乳糖苷酶的α片段。突变型lac - E.coli 可表达该酶的ω片段(酶的C-端)。单独存在的α及ω片段均无β半乳糖苷酶活性,只有宿主细胞与克隆载体同时共表达两片段时,宿主细胞内才有β半乳糖苷酶活性,使特异性作用物变为蓝色化合物,这就是所谓的 α-互补。

α-互补(α-complementation)

α-互补是指 lacZ 基因上缺失近操纵基因区段的突变体与带有完整的近操纵基因区段的 β-半乳糖苷酶(β -galactosidase ,由 1024 个氨基酸组成)阴性的突变体之间实现互补。α-互补是基于在两个不同的缺陷 β-半乳糖苷酶之间可实现功能互补而建立的。大肠杆菌的乳糖 lac 操纵子中的 lacZ 基因编码 β-半乳糖苷酶,如果 lacZ 基因发生突变,则不能合成有活性的 β-半乳糖苷酶。例如, lacZ△M15 基因是缺失了编码 β-半乳糖苷酶中第 11-41 个氨基酸的 lacZ 基因,无酶学活性。对于只编码 N-端 140 个氨基酸的 lacZ 基因 (称为 lacZ') ,其产物也没有酶学活性。但这两个无酶学活性的产物混合在一起时,可恢复 β-半乳糖苷酶的活性,实现基因内互补。

在 lacZ' 编码区上游插入一小段 DNA 片段(如 51 个碱基对的多克隆位点),不影响 β-半乳糖苷酶的功能内互补。但是,若在该 DNA 小片段中再插入一个片段,将几乎不可避免地导致产生无α-互补能力的 β-半乳糖苷酶片段。利用这一互补性质,可用于筛选在载体上插入了外源片段的重组质粒。在相应的载体系统中,lacZ△M15 放在 F 质粒上, 随宿主传代; lacZ' 放在载体上, 作为筛选标记。相应的受体菌有 JM 系列、 TG1 和 XL1-Blue ,前二者均带有 D (lac - proAB)F'[ proAB + lacIq lacZD M15] 基因型。其中 lacI 为 lac 阻抑物的编码基因,lacIq 突变使阻抑物产量增加,防止 lacZ 基因渗漏表达。

lacZ 基因是乳糖 lac 操纵子中编码 β-半乳糖苷酶的基因,乳糖及其衍生物可诱导其表达。 乳糖既是 lac 操纵子的诱导物,也是作用的底物。异丙基-β-D- 硫代半乳糖苷(IPTG)是乳糖的衍生物,可作为 lac 操纵子的诱导物,但不能作为反应的底物; 5-溴-4-氯-3-吲哚-β-D-半乳糖苷(X-gal) 可作为 lac 操纵子的底物,但不能作为诱导物。底物 X-gal 还可充作生色剂,被 β-半乳糖苷酶分解后可产生兰色产物,可使菌落或噬菌斑呈兰色。

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