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一種體外DNA-to-Protein(D2P)的合成體系、制劑、試劑盒及制備方法

專利號(hào)
CN108642076B
公開(kāi)日期
2019-05-14
申請(qǐng)人
康碼(上海)生物科技有限公司(上海市浦東新區(qū)芙蓉花路500弄8號(hào)樓3樓)
發(fā)明人
郭敏; 章小鈴; 王海鵬; 王靜; 徐開(kāi); 陳秋錦; 于雪
IPC分類
C12N15/81; C12N15/85; C12P21/00
技術(shù)領(lǐng)域
dna,蛋白,egfp,合成,ivdtt,體系,體外,細(xì)胞,聚合酶,phi29dna
地域: 上海市 上海市浦東新區(qū)

摘要

本發(fā)明提供了一種將DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯偶聯(lián)的無(wú)細(xì)胞蛋白質(zhì)合成的理論設(shè)計(jì)和技術(shù)體系、制劑、試劑盒及其制備方法。具體地,本發(fā)明提供的體外無(wú)細(xì)胞合成系統(tǒng)不僅可以合成復(fù)雜蛋白,更可以合成DNA,mRNA,并以此利用極少量的(納克?微克)DNA模板完成高效、高通量、極便捷的蛋白質(zhì)合成。

說(shuō)明書(shū)

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[0166] 圖2是在phi29DNA聚合酶復(fù)制體系中不同體積的DNA對(duì)于體外蛋白合成體系的影響示意圖。phi29DNA聚合酶的反應(yīng)溫度為30℃,反應(yīng)時(shí)間為6-16h,含有螢光素酶基因的質(zhì)粒為1ng。NC為負(fù)對(duì)照,沒(méi)有DNA的體外合成體系。PC為正對(duì)照,DNA來(lái)自于PCR反應(yīng),約500ng。 從圖上可以看出,0.5-3微升的phi29DNA聚合酶復(fù)制的DNA均可以用作體外轉(zhuǎn)錄與翻譯偶聯(lián)的無(wú)細(xì)胞表達(dá)體系。 [0167] 圖3是在phi29DNA聚合酶復(fù)制體系中,不同反應(yīng)時(shí)間的DNA對(duì)于體外蛋白合成體系的影響示意圖。phi29DNA聚合酶的反應(yīng)溫度為30℃,反應(yīng)時(shí)間為1-28天,含有熒光素酶基因的質(zhì)粒為1ng。NC為負(fù)對(duì)照,沒(méi)有DNA的體外合成體系。PC為正對(duì)照,DNA來(lái)自于PCR反應(yīng),約 500ng。從圖上可以看出,1-28天的phi29DNA聚合酶復(fù)制的DNA仍可以用作體外轉(zhuǎn)錄與翻譯偶聯(lián)的無(wú)細(xì)胞表達(dá)體系。 [0168] 圖4是在復(fù)制體系中不同濃度phi29DNA聚合酶擴(kuò)增的DNA對(duì)于體外蛋白合成體系的影響示意圖。phi29DNA聚合酶的反應(yīng)溫度為30℃,反應(yīng)時(shí)間為6-16h,含有eGFP基因的質(zhì)粒為1ng,phi29聚合酶的反應(yīng)濃度為0.5mg/mL-0.8ug/mL。NC為負(fù)對(duì)照,沒(méi)有DNA的體外合成體系。PC為正對(duì)照,DNA來(lái)自于PCR反應(yīng),約500ng。從圖上可以看出,0.8mg/mL-0.4ug/mL的phi29DNA聚合酶復(fù)制的DNA均可以用作體外轉(zhuǎn)錄與翻譯偶聯(lián)的無(wú)細(xì)胞表達(dá)體系。 [0169] 圖5是phi29DNA擴(kuò)增體系不同時(shí)間點(diǎn)合成的DNA模板對(duì)于體外蛋白合成體系的影響示意圖。phi29DNA聚合酶的反應(yīng)溫度為20-30℃,反應(yīng)時(shí)間為0-24h,含有eGFP基因的質(zhì)粒為1ng。NC為負(fù)對(duì)照,沒(méi)有DNA的體外合成體系。PC為正對(duì)照,DNA來(lái)自于PCR反應(yīng),約500ng。從圖上可以看出,DNA擴(kuò)增反應(yīng)進(jìn)行到6h時(shí),擴(kuò)增得到的DNA指導(dǎo)合成的eGFP的量達(dá)到最高值,進(jìn)入平臺(tái)。 [0170] 圖6是使用瓊脂糖凝膠對(duì)圖5中phi29DNA擴(kuò)增體系不同時(shí)間點(diǎn)合成的DNA量的分析示意圖。從圖上可以看出,DNA擴(kuò)增反應(yīng)進(jìn)行到6h時(shí),擴(kuò)增得到的DNA的量達(dá)到最大值,隨著時(shí)間的增加進(jìn)入平臺(tái),不再有顯著增加。 [0171] 圖7是使用Western?Blot的方法檢測(cè)IVDTT合成的eGFP。泳道1是加入含有eGFP編碼序列的質(zhì)粒的IVDTT體系,泳道2是不加入DNA模板的IVDTT體系(陰性對(duì)照)。Western?Blot使用了eGFP蛋白的一抗,泳道1條帶的分子量大小與理論分子量(26.7KDa)非常接近,這表明合成的目標(biāo)蛋白是正確的eGFP蛋白。 [0172] 圖8是使用熒光SDS-PAGE成像方法檢測(cè)IVDTT合成的eGFP蛋白。泳道1是加入含有eGFP編碼序列的質(zhì)粒的IVDTT體系,泳道2是不加入DNA模板的IVDTT體系(陰性對(duì)照)。在SDS-PAGE分析中,eGFP蛋白中的熒光基團(tuán)在不完全變性的情況下還能夠受激發(fā)并發(fā)出熒光。泳道1中檢測(cè)到的熒光條帶的分子量大小與eGFP的理論分子量(26.7KDa)非常接近,這表明合成的eGFP蛋白能夠受激發(fā)并發(fā)出熒光。 [0173] 圖9是使用IVDTT體系合成的融合蛋白Ubiquitin-eGFP和單獨(dú)eGFP受激后發(fā)出的相對(duì)熒光值(RFU),測(cè)量了體外合成體系孵育3h(空白的柱狀圖)和20h(帶有陰影的柱狀圖)后合成的融合蛋白中eGFP和單獨(dú)的eGFP發(fā)出的相對(duì)熒光值(RFU),合成的單獨(dú)eGFP作為IVDTT體系的正對(duì)照。合成的Ubiquitin-eGFP發(fā)出的相對(duì)熒光值比陰性對(duì)照(NC)的相對(duì)熒光值顯著高,表明IVDTT體系合成了融合蛋白Ubiquitin-eGFP。 [0174] 圖10是使用IVDTT體系合成的融合蛋白p53-eGFP和單獨(dú)eGFP受激后發(fā)出的相對(duì)熒光值,測(cè)量了體外合成體系孵育3h(空白的柱狀圖)和20h(帶有陰影的柱狀圖)后合成的融合蛋白中eGFP和單獨(dú)的eGFP發(fā)出的相對(duì)熒光值(RFU),合成的單獨(dú)eGFP作為IVDTT體系的正對(duì)照。合成的p53-eGFP發(fā)出的相對(duì)熒光值比陰性對(duì)照的相對(duì)熒光值顯著高,表明IVDTT體系合成了融合蛋白p53-eGFP。 [0175] 圖11是使用IVDTT體系合成的融合蛋白β2AR-eGFP和單獨(dú)eGFP受激后發(fā)出的相對(duì)熒光值,測(cè)量了體外合成體系孵育3h(空白的柱狀圖)和20h(帶有陰影的柱狀圖)后合成的融合蛋白中eGFP和單獨(dú)的eGFP發(fā)出的相對(duì)熒光值(RFU),合成的單獨(dú)eGFP作為IVDTT體系的正對(duì)照。合成的β2AR-eGFP發(fā)出的相對(duì)熒光值比陰性對(duì)照的相對(duì)熒光值顯著高,表明IVDTT體系合成了融合蛋白β2AR-eGFP。

權(quán)利要求

1.一種將DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯偶聯(lián)的無(wú)細(xì)胞蛋白合成體系,其特征在于,所述合成體系包括:
DNA聚合體系,RNA轉(zhuǎn)錄體系及蛋白質(zhì)翻譯體系;
所述DNA聚合體系采用核酸等溫?cái)U(kuò)增技術(shù)對(duì)模板DNA進(jìn)行復(fù)制,以用于所述RNA轉(zhuǎn)錄體系及蛋白質(zhì)翻譯體系合成目標(biāo)蛋白質(zhì);
所述DNA聚合體系包含:0.8μg/ml?-0.5333mg/ml的phi29?DNA聚合酶、模板DNA、dNTP;
所述RNA轉(zhuǎn)錄體系包含:RNA聚合酶、核苷三磷酸混合物;
所述蛋白質(zhì)翻譯體系包含:乳酸克魯維酵母細(xì)胞提取物、氨基酸混合物。
2.如權(quán)利要求1所述的合成體系,其特征在于,所述合成體系還包括選自下組的一種或多種組分:解旋酶、DNA結(jié)合蛋白。
3.如權(quán)利要求2所述的合成體系,其特征在于,所述合成體系還包括選自下組的一種或多種組分:鎂離子、鉀離子、緩沖劑、能量再生系統(tǒng)、聚乙二醇、二硫蘇糖醇、外源蔗糖、水性溶劑。
4.如權(quán)利要求2所述的合成體系,其特征在于,所述的解旋酶選自下組的一種或多種組分:T7噬菌體復(fù)制系統(tǒng)的解旋酶4B、UvrD解旋酶。
5.如權(quán)利要求2所述的合成體系,其特征在于,所述的DNA結(jié)合蛋白選自下組的一種或多種組分:T4噬菌體基因32蛋白、RB49噬菌體基因32蛋白、T7噬菌體復(fù)制系統(tǒng)的單鏈結(jié)合蛋白。
6.一種利用權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的合成體系合成目標(biāo)蛋白質(zhì)的方法,其特征在于,包括步驟:
(i)?提供所述的DNA聚合體系,加入目標(biāo)DNA模板分子,經(jīng)孵育后再與所述轉(zhuǎn)錄體系及所述翻譯體系結(jié)合,形成所述無(wú)細(xì)胞蛋白合成體系,孵育所述合成體系,從而合成由所述目標(biāo)DNA編碼的蛋白質(zhì);或
(ii)將所述DNA聚合體系、RNA轉(zhuǎn)錄體系、蛋白質(zhì)翻譯體系直接混合,加入外源的用于指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的DNA模板分子,經(jīng)孵育后合成由外源DNA直接編碼的蛋白質(zhì)。
7.如權(quán)利要求6所述的方法,其特征在于,所述DNA聚合體系包括0.8μg/ml?-0.5333mg/ml的phi29?DNA聚合酶、外源的用于指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的DNA模板分子、解旋酶、DNA結(jié)合蛋白、用于合成DNA的底物。
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