理论教育 固相亚磷酸酰胺三酯法在分子生物学技术中的应用

固相亚磷酸酰胺三酯法在分子生物学技术中的应用

时间:2023-11-04 理论教育 版权反馈
【摘要】:亚磷酸酰胺三酯法是将DNA固定在固相载体上完成DNA链合成的,DNA化学合成不同于酶促的DNA合成过程从5′→3′方向延伸。

固相亚磷酸酰胺三酯法在分子生物学技术中的应用

磷酸酰胺三酯法是将DNA固定在固相载体上完成DNA链合成的,DNA化学合成不同于酶促的DNA合成过程从5′→3′方向延伸。

(一)合成DNA的原理

1.脱保护基 将预先连接在固相载体CPG上的活性基团被保护的核苷酸与三氯乙酸反应,脱去其5′-OH的保护基团DMT,获得游离的5′-OH。

2.活化 将质子化的核苷3′-亚磷酸酰胺单体与活化剂四氮唑混合,进入合成柱,形成亚磷酸酰胺四唑活性中间体,其5′端仍受DMT保护,3′端被活化与CPG载体上连接碱基的5′-OH发生缩合反应。

3.带帽(capping)反应 缩合反应中会有少量5′-OH没有参加反应,甲基咪唑或二甲氨基吡啶催化下用乙酸苷乙酰化封闭,使其不能再继续发生反应,这种短片段在纯化时可以分离去除。

4.氧化 缩合反应时核苷酸单体是通过亚磷酸酯键与连接在CPG上的寡糖核苷连接,而亚磷酸酯键不稳定,易被酸、碱水解,此时常用碘的四氢呋喃溶液将亚磷酸酰胺转化为磷酸三酯,得到稳定的寡糖核苷酸。

经过上述几个步骤后,一个脱氧核苷酸就被连接到CPG的核苷酸上,再采取上述同样的步骤,即可得到一DNA片段样品。

(二)DNA的化学合成后处理

合成后的寡核苷酸链仍结合在固相载体上,且各种活泼基团也被保护基封闭着,最后要对其进行切割和脱保护基,随后进行纯化和定量。(www.daowen.com)

1.切割 合成的寡核苷酸链仍共价结合于固相载体上,用浓氨水可将其切割下来。切割后的寡核苷酸具有游离的3′-OH。

2.脱保护 切割后的寡核苷酸磷酸基及碱基上仍有一些保护基,这些保护基也必须完全脱去。磷酸基的保护基β-氰乙基在切割的同时即可脱掉,而碱基上的保护基苯甲酰基和异丁酰基需要在浓氨水中55℃放置15h左右方能脱掉。

3.纯化 纯化的目的主要是去掉短的寡核苷酸片段、盐及各种保护基等杂质。纯化常用方法有电泳法、高效液相色谱法(HPLC)和高效薄层色谱法等。

4.定量 Oligo DNA是以OD260值来计量的。在比色皿中,260nm波长下吸光度为1的1mL Oligo溶液定义为1 OD260,1 OD260 Oligo DNA的重量约等于33 μg,每个碱基的平均分子量约为330Da。因此合成的Oligo DNA摩尔数可按以下公式近似计算:摩尔数(μmol)=[OD值×33]/[碱基数×330]

5.溶解和保存 真空干燥的DNA,可以-20℃或室温条件下保存,使用时离心,加入足量的超纯水振荡溶解。

(三)寡核苷酸连接法

化学合成寡聚核苷酸片段的能力一般局限于150~200bp,而绝大多基因的大小超过了这个范围,因此,需要将寡核苷酸适当连接组装成完整的基因。常用的基因组装方法主要有以下两种:①先将寡聚核苷酸激活,带上必要的5′-磷酸基团,然后与相应的互补寡核苷酸片段退火,形成带有黏性末端的双链寡核苷酸片段,再用T4 DNA连接酶将它们彼此连接成一个完整的基团或基团的一个大片段。②将两条具有互补3′末端的长的寡核苷酸片段彼此退火,所产生的单链DNA作为模板在大肠杆菌DNA聚合酶Klenow片段作用下,合成出相应的互补链,所形成的双链DNA片段,可经过处理插到适当的载体上。

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