质粒电泳的“三胞胎鬼影”:明明只提了一种质粒没加酶切,为什么跑胶跑出了三条带?
1965 年 7月15日 · 质粒小提试剂盒(Miniprep)、琼脂糖凝胶与 DNA Ladder 分子量标准
你知道吗?
同样是五千个碱基的环状质粒,拧成麻花球的超螺旋像子弹一样冲在最前头,断了一根筋的开环像笨重的呼啦圈卡在最后头——没做单酶切线性化之前,千万别拿 Marker 去量质粒的身高!
几乎所有第一次用质粒小提试剂盒(Miniprep)提完质粒、直接点样跑琼脂糖凝胶电泳的新手,在紫外凝胶成像仪亮起的那一刻都会惊呼出声:“天哪!我的菌是不是污染了?我明明只挑了一个单菌落提了一种 的质粒,连内切酶都没加,怎么泳道里整整齐齐跑出了高矮胖瘦完全不同的 3 条带?
而且最亮的那条带对应的 Marker 位置居然只有 ?”别慌,你没有提错质粒,你只是亲眼见证了加州理工学院的杰罗姆·维诺格拉德(Jerome Vinograd)在 1965 年《PNAS》上揭示的环状 DNA 拓扑变形记!
不同于一根直来直去的线性 DNA,细菌体内的天然质粒是一个首尾闭合的双链圆环。为了塞进狭小的细菌体内,拓扑异构酶会把这根圆环像拧橡皮筋一样狠狠拧上好几圈,让它自己缠绕缩成一颗极其紧凑致密的“麻花球”——这就是超螺旋构象(Supercoiled Form I);因为体积缩成了一个小线团,它在钻琼脂糖凝胶网格时阻力最小,跑得比同分子量的线性 Marker 快得多,冲在最前头!
而在碱裂解提质粒的折腾中,有一部分质粒的双链不小心被扯断了其中一根链,瞬间泄力松开变成了一个巨大的“松散呼啦圈”——即开环构象(Open-Circular / Nicked Form II),它在凝胶网格里处处卡壳,跑在最后面;至于偶尔两根链在同一位置都断掉变成一根长棍子的线性构象(Linear Form III),则老老实实跑在两条带正中间!