一文对比三种酵母文库构建方式

酵母文库作为蛋白质组学、基因组学常用的研究工具,成功、快速的构建酵母文库,往往是利用酵母进行组学研究的第一步。

但是传统的文库构建技术会存在一定的局限性。比如Gateway建库需要经过BP和LR两次重组反应,不论是在实验的时间还是复杂程度方面都有比较大的缺陷。

2024年华中科技大学生命科学院栗茂腾教授在Plant Biotechnology Journal(IF=13.8)发表文章BnSTINet: An experimentally‐based transcription factor interaction network in seeds of Brassica napus,文中创新了一种构建精确酵母表达载体的方法,并命名为In-Gate。研究表明与传统的Gateway技术相比成本显著降低了93%,实验时间缩短了近50%(文献中理论实验时间)。

同源重组系统是微生物基因编辑最经典的方法,可以实现对DNA分子的敲除、点突变、敲入等多种修饰。该技术已被广泛地用于基因组DNA,如细菌人工染色体、大肠杆菌染色体等的遗传修饰研究以及基因工程药物的研究和开发中。

In-Gate技术通过构建含有attB1、attB2及同源重组接头的质粒,通过线性化得到两端带有attB1、attB2及同源重组接头的基因片段,与两端带有同源重组接头的目的基因片段通过同源重组,得到文库质粒。

一、如何选择合适的文库构建方法?

想根据需求选择合适的文库构建方法,那就需要对各个建库方法的特点有所掌握。下面我们就SMART、Gateway、In-Gate技术分类进行介绍。

1、SMART技术

优势:

SMART技术的显著优势在于起始的RNA需求量很低,当实验材料难以培育,RNA量低时选择建库方式应选择SMART法。并且文库构建过程中进行了均一化处理,可以一定程度上避免高丰度基因的冗余。

劣势:

SMART技术在进行建库时需要经过PCR扩增,可能会有一定概率产生移码错配,影响文库质量。


2、Gateway技术

优势:

Gateway技术的优势在于,其文库构建过程不经过PCR扩增,可以有效提高文库的保真度。同时会产生初级文库,初级文库理论上可以进行多次使用,构建到其他目的载体上。

劣势:

Gateway技术进行文库构建时会经过两次重组,初级文库的摇菌扩增过程也类似于PCR过程,同样会造成高丰度基因的冗余及低丰度基因的丢失,影响文库质量。


3、In-Gate技术:In-Gate技术对SMART技术及Gateway技术进行了改进,拥有Gateway技术不经PCR扩增,高保真度的优势。同时只进行一步重组,减少低丰度基因的丢失和高丰度基因的冗余,拥有更高的文库全长率和阳性率。


二、如何鉴定文库的质量?

文库库容及全长率是评判文库质量的关键指标。

文库的全长率为什么重要,文库作为一个基因的混合库,会存在竞争性抑制,当插入短片段多的情况下,会对长片段比例和表达丰度产生较大影响。

三、实验原理


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