四十个碱基的短臂奇迹:达岑科与万纳 Lambda Red 重组工程击穿大肠杆菌
2000 年 6月6日 · 携带 λ 噬菌体 Exo/Beta/Gam 基因的温敏质粒(pKD46)、两端带 40 bp 微同源臂的线性 PCR 片段与电转杯
你知道吗?
只要彻底瘫痪敌人的雷达哨卡,哪怕是一支只有四十个士兵的轻骑兵,也能直捣王庭核心。
在大肠杆菌中敲除一个内源基因曾经是一场需要耗费数月甚至大半年的折磨:大肠杆菌体内戒备森严,强大的RecBCD外切酶复合物会在几微秒内将任何进入细胞的线性外源双链DNA啃噬成游离单核苷酸残渣!因此传统同源重组必须依赖长达数千碱基同源臂的自杀质粒,经历两次极为罕见的同源交叉。
2000年普渡大学的基里尔·达岑科与巴里·万纳彻底颠覆了细菌遗传学。他们将λ噬菌体用于侵染宿主的一组“红色三联体”蛋白(Exo、Beta、Gam)集成在一个受L-阿拉伯糖严格诱导的温敏质粒pKD46上。Gam蛋白像保镖一样死死抱住宿主的RecBCD酶使其瞬间休克;Exo蛋白则专一从5'端水解外源双链DNA,留下游离的3'单链突出端;而Beta蛋白则紧紧包裹住这段单链,主动引导并催化其侵入宿主正在复制的染色质双螺旋中进行退火重组!
最令人惊叹的是:利用普通PCR引物,只需在两端各加上短短40个碱基的同源序列,将PCR产物电穿孔打入菌体,竟然就能以近乎100%的极高成功率在染色体上随意实施任意基因的定点敲除与置换。这一方法随后被扩展为风靡全球的重组工程(Recombineering)。