黄君健等成功地应用P-PCR技术从正常的人外周血单核细胞基因组DNA中扩增端粒催化亚基hTERT基因5'端上游旁侧序列,获得了hTERT基因翻译启始位点上游2090bp的基因组DNA序列。首先用酶切消化基因组DNA,得到带有GATC的5'突出端的DNA片段。然后利用已知的hTERTcDNA序列设计PCR引物,用常规的PCR方法扩增出1条大约900bp的基因组特异片段,序列分析为hTERT的基因组DNA片段。根据得到的基因组DNA序列的信息,确定P-PCR的引物退火区,并合成了5'磷酸化的连接寡核苷酸和4条基因特异性引物,其中连接寡核苷酸5'端的4个碱基CTAG与上述核酸内切酶消化产生的5'突出端GATC互补,然后将连接寡核苷酸与基因组酶切产物连接,以连接产物为反应模板,进行PCR,使模板自身进行退 火-延伸反应,以形成Panhandle结构。最后以单链Panhandle为模板,4条基因特异序列为引物进行嵌套式PCR,最终获得了1条约2kb的含hTERT基因启动子的DNA片段。Jones等利用改进的P-PCR,在形成panhandle结构之前3'末端连上ddCTP,使引物错配的机率减少,特异性增加。他们从人类基因组DNA已知位点侧翼扩增了4~9kb的大片段未知序列。P-PCR是目前能够扩增距已知序列最远的未知DNA序列的方法,有很高的特异性。
1.4 利用载体或接头的染色体步行技术克隆基因启动子
这类方法的第一步都是酶切基因组DNA,连接载体或接头,既可以用pUCl8等质粒载体,也可以使用λDNA等噬菌体载体,只要选用的载体带有合适的酶切位点;同样根据实验需要,接头既可以是双链也可以是单链,然后根据基因组DNA序列设计的特异引物和载体的通用引物或接头序列进行扩增。
1.4.1 利用载体的PCR Shyamala等利用的单特异性引物PCR(SSP-PCR)对以小鼠伤寒杆菌组氨酸转运操纵子为起点进行连续步行。以M13mpl8RF DNA为载体。用PstI和AraI酶切基因组DNA,PstI和XmaI酶切载体DNA,然后连接基因组片段和载体片段,用根据基因组DNA序列设计的特异引物和载体的通用引物进行扩增,由于非特异片段没有单特异引物结合的位点,即使有载体连到非特异片段,也无法得到大量扩增,而使特异片段得到有效扩增。
1.4.2 利用接头的PCR王新国等利用衔接头的方法,设计了位于单链DNA两端互补的颠倒末端重复序列,增加了反应的特异性,在胡萝卜II型转化酶基因启动子的克隆方面取得了新的进展。首先将胡萝卜基因组DNA分别用PvuI、SmaI、DraI、EcoRV酶切,并设计了1个衔接头长链序列和1个衔接头短链序列,并在衔接头短链的3'末端带有1个氨基的衔接头,能够阻止聚合酶催化的衔接头短链的延伸,同时衔接头的长链和短链之间是反向重复序列。将酶切片段与此衔接头连接,取连接产物做模板,以衔接头引物和基因特异引物做PCR,在首轮PCR中只有限定的远端基因特异引物有结合位点,当基因特异引物延伸产生的DNA链通过衔接头时,才能产生衔接头引物的结合位点,PCR才能以衔接头引物和基因特异引物进行指数扩增。而另一方面,如果非特异合成产生了DNA两端都有双链衔接头序列的PCR产物时,这种PCR产物在每次变性后,单链DNA末端的衔接头反向重复序列将形成锅柄结构,此结构比引物-模板杂交更稳定,能抑制非特异序列的指数增长。最后得到主要的PCR产物为3.4kb、1.3kb、0.6kb和0.4kb。将EcoR V-衔接头体系的PCR产物克隆、测序、同源性比较,得到1个新的胡萝卜II型转化酶基因启动子序列,它含有类似于TATA box和CAAT box的元件,在启动子的远上游区域含多个AT富含区,该启动子的发现对于研究植物中的糖代谢具有重要的意义。接头引物的相对位置如图3所示。
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