扣除雜交又叫扣除cDNA克隆(subtractive cDNA cloning),它是通過構建扣除文庫(subtractive library)得以實現的。差別雜交對于因特殊處理而被誘發產生的mRNA之cDNA克隆的分離,或是在細胞中具高表達效率的mRNA之cDNA克隆的分離,無疑是一種有效的方法,但對于低豐度的mRNA之cDNA克隆的分離則有相當的困難。為了進一步提高差別雜交的篩選效率,一種切實可行的辦法是構建富含目的基因序列的cDNA文庫。應用扣除雜交篩選法便可達到此種目的。
扣除雜交法的本質是除去那些普遍共同存在的、或是非誘發產生的cDNA序列,從而使欲分離的目的基因的序列得到有效的富集,提高了分離的敏感性。下面以T細胞受體(T-cellreceptor,TCR有時亦稱之為T細胞抗原受體)編碼基因的分離為例子,說明扣除雜交篩選法的基本原理與簡要過程。T細胞和B細胞來自共同的前體細胞,兩者都能夠識別特異的抗原。但與B細胞不同,T細胞不能識別游離的抗原,而只能識別展現在其它細胞表面的抗原。T細胞的這種抗原識別特異性是由TCR基因決定的。
TCR基因只能在T細胞中表達,而不能在B細胞中表達。那么從T細胞mRNA制備來的單鏈cDNA,同大大超量的B細胞的mRNA在有利于發生DNA~RNA雜交的條件下保溫,其結果便會出現這樣的情況:所有的能夠在T和B兩類細胞中同時表達的T細胞基因的cDNA分子(約占98%),都能與B細胞的mRNA退火形成DNA—RNA雜交分子,而不能在B細胞中表達的、T細胞特有的cDNA(約占2%),由于B細胞中沒有相應的mRNA,故不能形成DNA—RNA雜交分子,仍然處于單鏈的狀態。將此種雜交混合物通過羥基磷灰石柱(hydroxylapatitecolumn),于是DNA—RNA雜交分子便結合在柱上,而游離的單鏈cDNA則過柱流出。如此回收到的T細胞特異的cDNA被轉變為雙鏈eDNA之后,與適當的λ噬菌體載體重組井轉染給大腸桿菌寄主細胞,這樣便得到了T細胞特異eDNA高度富集的扣除文庫。然后再按照同樣方法制備扣除的eDNA探針,即被B細胞mRNA雜交扣除了的T細胞特異的cDNA探針,篩選文庫,結果成功地分離到了T細的TCR基因。
扣除雜交法同樣也可以用來分離缺失突變基因。從野生型植株制備的染色體總DNA,用一種適當的核酸內切限制酶[比如Sau3A]切割成小片段。同時從缺失突變體植株制備的染色體總DNA,經隨機切割之后,用生物素(biotin)進行標記,供作非同位素標記探針使用。取大大超量的此種探針,同Sau3A酶切的野生型染色體總DNA片段混合,經變性、退火處理,溶液中的無生物素標記的野生型的DNA分子便同生物素標記的突變型的DNA探針雜交。將雜交反應混合物通過生物素結合蛋白質柱(avidincolumn)。這種柱是用包裹著生物素結合蛋白質的專用的細小磁珠裝填的。大部分野生型植株的DNA分子都同突變型植株的生物素標記的DNA探針雜交,便被結合到柱上。而野生型植株的DNA片段月,由于在突變型DNA中缺失了相應的片段,故沒有相應的生物素標記的探針與之雜交,經洗脫便過柱流出。隨后將洗脫收集的DNA同超量的生物素標記探針再雜交,再過柱。如此經過多次重復富集之后,用PCR法擴增DNA片段月,并予以克隆。最后用Southern雜交法進一步鑒定出,只同野生型DNA雜交而不能同突變型DNA雜交的含有突變基因的陽性克隆。
扣除雜交法的本質是除去那些普遍共同存在的、或是非誘發產生的cDNA序列,從而使欲分離的目的基因的序列得到有效的富集,提高了分離的敏感性。下面以T細胞受體(T-cellreceptor,TCR有時亦稱之為T細胞抗原受體)編碼基因的分離為例子,說明扣除雜交篩選法的基本原理與簡要過程。T細胞和B細胞來自共同的前體細胞,兩者都能夠識別特異的抗原。但與B細胞不同,T細胞不能識別游離的抗原,而只能識別展現在其它細胞表面的抗原。T細胞的這種抗原識別特異性是由TCR基因決定的。
TCR基因只能在T細胞中表達,而不能在B細胞中表達。那么從T細胞mRNA制備來的單鏈cDNA,同大大超量的B細胞的mRNA在有利于發生DNA~RNA雜交的條件下保溫,其結果便會出現這樣的情況:所有的能夠在T和B兩類細胞中同時表達的T細胞基因的cDNA分子(約占98%),都能與B細胞的mRNA退火形成DNA—RNA雜交分子,而不能在B細胞中表達的、T細胞特有的cDNA(約占2%),由于B細胞中沒有相應的mRNA,故不能形成DNA—RNA雜交分子,仍然處于單鏈的狀態。將此種雜交混合物通過羥基磷灰石柱(hydroxylapatitecolumn),于是DNA—RNA雜交分子便結合在柱上,而游離的單鏈cDNA則過柱流出。如此回收到的T細胞特異的cDNA被轉變為雙鏈eDNA之后,與適當的λ噬菌體載體重組井轉染給大腸桿菌寄主細胞,這樣便得到了T細胞特異eDNA高度富集的扣除文庫。然后再按照同樣方法制備扣除的eDNA探針,即被B細胞mRNA雜交扣除了的T細胞特異的cDNA探針,篩選文庫,結果成功地分離到了T細的TCR基因。
扣除雜交法同樣也可以用來分離缺失突變基因。從野生型植株制備的染色體總DNA,用一種適當的核酸內切限制酶[比如Sau3A]切割成小片段。同時從缺失突變體植株制備的染色體總DNA,經隨機切割之后,用生物素(biotin)進行標記,供作非同位素標記探針使用。取大大超量的此種探針,同Sau3A酶切的野生型染色體總DNA片段混合,經變性、退火處理,溶液中的無生物素標記的野生型的DNA分子便同生物素標記的突變型的DNA探針雜交。將雜交反應混合物通過生物素結合蛋白質柱(avidincolumn)。這種柱是用包裹著生物素結合蛋白質的專用的細小磁珠裝填的。大部分野生型植株的DNA分子都同突變型植株的生物素標記的DNA探針雜交,便被結合到柱上。而野生型植株的DNA片段月,由于在突變型DNA中缺失了相應的片段,故沒有相應的生物素標記的探針與之雜交,經洗脫便過柱流出。隨后將洗脫收集的DNA同超量的生物素標記探針再雜交,再過柱。如此經過多次重復富集之后,用PCR法擴增DNA片段月,并予以克隆。最后用Southern雜交法進一步鑒定出,只同野生型DNA雜交而不能同突變型DNA雜交的含有突變基因的陽性克隆。