请说明λ噬菌体的遗传特征,为什么可将λ噬菌体改造成为基因工程的载体如何改造
参考答案:
解析:1.λ噬菌体为线状双链DNA分子,长度约为48 502bp(简写为49kb)。在λDNA分子的两端各有12个碱基的单链互补黏性末端,当λ噬菌体进入细菌细胞后,其DNA可迅速通过黏性末端配对而成双链环状的DNA分子。这种由黏性末端结合形成的双链区域称为cos位点(cohesive end site)。 λ噬菌体是一个温和噬菌体,其生活周期有二种不同的类型,即裂解周期和溶源性周期。在裂解周期中,λ噬菌体的DNA分子一旦注入寄主细胞,便可借助于寄主的复制和转录系统的功能,使自身DNA大量复制,同时合成大量的外壳蛋白,并组装成大量(约100个)完整的噬菌体颗粒,最后,使宿主裂解并从细胞中释放出来。 λDNA的复制早期是双向型的,即从单一的复制起点开始,同时向两个相反的方向进行,形成“θ”形的中间体,故又称为“θ”型复制。随着复制进入晚期,复制从“θ”型转变成滚环复制,结果产生成串的线状λDNA分子的多聚体。在包装过程中,由λ噬菌体A基因产物在DNA多聚体的cosR和cosL,位点切割,形成单位长度的带黏端的线状DNA,最后被包装入成熟的λ噬菌体颗粒中。 在溶源周期中,λ噬菌体的DNA分子进入宿主后并不马上复制,而是在特定的位点整合到宿主染色体DNA中,与宿主染色体形成一体,并随宿主染色体的复制而复制,随宿主的分裂繁殖传给其子代细胞。 2.λDNA至少包括61个基因,除少数例外,大多数编码基因均是按功能的相似性成簇排列。值得注意的是,在XDNA分子中从J基因到N基因之间,大约占λDNA总长度三分之一的区段对于λ噬菌体的裂解周期而言是非必需的。这一区段的缺失或在此段插入外源DNA片段,将不影响λ噬菌体的增殖。这就是λ噬菌体可作为基因工程载体的一个重要的依据。 3.野生型的λ噬菌体不适于直接用作基因克隆的载体。主要原因有二:①λDNA基因组大而且复杂,特别是其中具有许多基因克隆常用的限制酶识别位点(如5个BamH I位点、6个BgI Ⅱ位点和5个EcoR I位点等);②λ噬菌体外壳只能接纳一定长度(即相当于λ基因组大小的75%~105%)的DNA分子。λDNA只能作为小片段外源DNA分子(即2.5kb左右)的克隆载体。这一克隆容量显然不能满足大多数基因克隆工作的要求,必须对野生型λDNA进行改造,扩充λDNA载体的克隆容量。因此,改造工作包括:①除去裂解周期所必需的基因区域中的限制酶识别位点,在非必需区引入合适的限性酶位点;②引入适当的选择性标记以方便重组子的筛选;③通过在某些必需基因中引入无义突变使之成为安全载体,以利于生物学防护等。 (王淑芳 王永飞 答)