质粒是携带外源基因进入细菌中扩增或表达的重要运载体,是重组 DNA 技术中必需的工具。而质粒的分离提取则是最常用、最基本的实验技术。质粒分离重点考虑如何将之与性质相似的基因组DNA 相互分开,在常用的分离方法中,几乎都利用了质粒分子量小和闭合环状超螺旋结构性质。质粒DNA 分离方法有碱裂解法、煮沸法、去污剂 (Triton/SDS) 裂解法、CsCl-EB (氯化铯-溴乙啶)密度梯度平衡离心法、羟基磷灰石 柱层析法、质粒DNA 释放法及商业化的试剂盒等。前两种方法比较剧烈,适于小质粒,第三种方法比较温和,一般用来分离大质粒(>15kb)。羟基磷灰石柱层析法利用核酸的带电性,可用于纯化。
碱裂解法是小量制备DNA 较好的方法。基本原理是利用质粒较小且为超螺旋共价闭合环状分子的特点,它与染色体DNA 在拓扑学上有很大差异来分离。即在碱性 pH (12~12.5)下,DNA 分子均变性,恢复中性时,线性染色体 DNA 由于两条链分开且 基因组分子量大,单链互相无规则缠绕,不能准确复性,就与其他成分共沉淀,而质 粒 DNA 分子小且两条闭合环状分子即使变性也较紧密的缠绕在一起,准确复性而留于上清溶液中。
碱裂解法获得DNA 纯度可达到基因工程操作的要求,提取率高,能快速获得超螺旋 DNA, 常用于高拷贝数质粒的分离提取。质粒的大量制备可采用微量制备的方法提取后, 再采用聚乙二醇沉淀等方法纯化。
碱裂解法质粒分离主要步骤:细菌的培养、细菌的收集和裂解、质粒DNA的分离和纯化。
(1)细菌的培养 挑取活化的单菌落接种到含有适量抗生素的培养基中扩培,质粒DNA 随 细菌生长自主复制。对松弛型质粒在对数生长后期可加入氯霉素抑制宿主蛋白质的合成和染色体 DNA的复制,使质粒大量扩增。
(2)细菌的收集和裂解 在对数生长后期收集菌体,离心收集的沉淀需用生理盐水或 STE 悬浮,漂洗去残留的培养基。加入 NaOH-SDS裂解,SDS 具有变性蛋白质的作用,促进细胞壁的裂解。
(3)质粒DNA的分离和纯化 在恢复中性后使其在高盐存在下,染色体DNA 交联成不溶性网状结构,与细胞碎片及蛋白质在SDS 作用下形成沉淀。通过离心去除。再用酚/氯仿法纯化。