电穿孔是用于将DNA导入细菌中称为转化的过程中通常采用的方法。为电感受态细胞的制备传统的协议是耗时且劳动密集型的。本文介绍了一种替代,快速,并为电感受态细胞通过一些实验室目前使用的高效制备方法。
电已成为一种广泛使用的方法,快速有效地引入外源DNA插入多种细胞。电转化已成为首选的用于将DNA导入原核细胞是不天然胜任的方法。电穿孔是一种快速,高效,精简的改造方法,除了纯化的DNA和感受态细菌,需要市售基因脉冲控制器和比色皿。与此相反的脉冲的步骤中,制备电感受态细胞中是费时和劳动密集的,涉及在降低的无菌,冷水体积反复多轮离心和洗涤的,或大体积培养物的非离子型缓冲器生长至对数中期相增长。时间和精力,可以从商业渠道购买电感受态细胞被保存,但常用的大肠杆菌的选择是有限的大肠杆菌实验室菌株。我们特此传播迅速,用于制备电感受态大肠杆菌有效的方法大肠杆菌 ,已在通过细菌学实验室使用一段时间后,可以适用于五霍乱和其他原核生物。虽然我们不能确定谁功劳开发独特的技术,我们特此使其成为科学界使用。
自从20世纪80年代初的1'以来,电已成为不可或缺的分子生物学技术,可能用于转化/转染活细胞圆形或线性核酸的一个最常用的方法。最初是为真核细胞的1转发达,电穿孔后来改编为E的转型大肠杆菌 2,3。在细菌学,电穿孔已经成为实验室标准并已被修饰以改变一个广泛的细菌包括革兰氏阴性绿脓杆菌 4, 沙门氏菌 5, 弧菌6,Serratiae,和志贺氏菌 7;革兰氏阳性梭菌 8,9 杆菌 , 乳酸杆菌 10和肠球菌 11。即使是一些古细菌已被证明易于转化通过电穿孔,包括Methanococci </EM> 12和硫化种13。对于一个全面的检讨,请参阅欧尼和Aachmann 14。改造通过电穿孔效率是10-20据说比化学能力或热休克2倍以上。然而,就像准备细菌化学能力在20世纪80年代15优化道格拉斯的Hanahan,细胞还必须准备进行电感受。
电穿孔是一种快速和有效的细菌转化的方法,要求电感受态细菌,纯化的DNA,它提供的电脉冲的脉冲控制模块,以及收容该充当电极小的一次性比色皿的腔室。简要地,冷,感受态细菌与质粒DNA,进行高电压脉冲在比色杯中,再悬浮于生长培养基中,培养在30-37℃下进行30-45分钟混合,然后接种于半固体培养基(营养琼脂板)以APPRopriate选择性抗生素。
与此相反的脉冲的步骤中,电感受态大肠杆菌的制备大肠杆菌仍然是一个多部分的程序,是传统上开展大量。简要地,细菌的过夜培养物接种到锥形烧瓶中,用100ml至1升的Luria肉汤(LB),生长至生长中期对数生长期(的<1.0 OD 600),并进行串行洗涤,用无菌非离子在4℃体积减小缓冲区或双蒸水(双蒸2 O)大必须小心,以保持细胞寒冷整个过程,防止污染。这需要使用高压灭菌离心桶和非离子型缓冲器或双蒸2 O为轨道摇床培养箱,大容量高速冷冻离心机和一组转子。细菌被最后重新悬浮于小体积的缓冲液中补充了10%甘油和等分入〜40μl的体积,WHICH被储存在-80℃直至使用。低温贮存通常导致降低转化效率由于生存能力的损失随着时间的推移。
电感受态细菌细胞也可从各种商业来源获得,但只对(通常重组缺陷型)E.有限数量的大肠杆菌菌株通常用作宿主传播范围广质粒。因此研究人员依靠内部的方法来编写自己株/突变体进行改造。
另一种快速,高效的协议,用于电感受态大肠杆菌的制备大肠杆菌已经由少数分子细菌学实验室使用了一段时间,现在已经扩展到其他革兰阴性菌,在我们的案例五霍乱弧菌 。该协议的发起者不能被识别,因为它已被优化其他研究者随着时间的推移。这里提出的方法已在我们的LABORATOR被用于IES了近二十年,这是我们的目标与我们的同行分享这个有用的协议。
转化效率受多种因素考虑用来制备感受态细胞的方法。类似的变量应用于此方法;大,必须小心,一旦细胞从琼脂平板上,使得它们保持在恒定的低温(不高于4℃)收获。细菌草坪必须积极成长在领取时,细胞必须处于生长对数中期阶段。 DNA( 即盐的污染)的质量会影响转化效率。具体地,使用该方法时,在琼脂不应该被打破如在比色杯中的琼脂片段将导致脉冲的电弧。
用这种方法遇到的大多数问题都与两个问题有关;从琼脂平板上的时间适当的窗口过程中收集的细菌时,他们正在积极成长。过早地加以收集将产生足够的细胞数量和将呈现刮掉的LB琼脂平板上令人沮丧的,因为“pellicule”它们形成难以抬离该板的表面上。收集细菌来不及将大大减少他们的能力。的时间窗口取决于镀在LB琼脂平板上接种物的密度,自然会有所不同。第二个关键步骤是从它们被抬离琼脂平板上,再悬浮于氯化钙或双蒸2 O,直到它们被转化后接种于LB琼脂时刻保持细菌的冷(4℃)。含有细菌,比色皿和缓冲液的离心管应预冷,并保存在冰中在任何时候,直到细菌镀。但是,可能会出现其他问题时,无菌DDH 2 O或氯化钙含有沉淀物或污染。出于这个原因,我们建议准备这个试剂新鲜。
故障检修改造是通过将巴时,包括控制方便cteria任何方法呈现的主管。阴性对照由一个批次接种于含有选择性标记的LB琼脂平板上的未转化的感受态细菌中的将迅速帮助确定在平板上抗生素是否是有效的。与已知的质粒制备质量好,数量怀有同样的选择标记作为实验样品阳性对照转型将有助于确定这种细菌是否有能力也有实验DNA转型是否足够数量和质量。
这种技术的优点是多个,该方法可以进行该转换计划在当天内。我们发现,冷冻细菌甘油可直接在LB琼脂无electrocompetence任何损失进行电镀;我们在“紧急”情况下做到了这一点(忘记前一天开始的过夜培养后)。虽然我们无法测试电子邮件很紧张众所周知,任何E.大肠杆菌或V。霍乱弧菌菌株,可以通过电转化一直是服从该协议在我们的手中。该技术具有快速,有效,而且收益率转化效率堪比那些从准备采用传统方法电感受态细菌获得。该方法消除了对于高速离心机和相关联的转子,定轨摇床培养箱和无菌离心桶(容器),以及大容量的高压灭菌缓冲的要求。虽然具体的试剂和仪器的表还是比较全面的,大多数实验室是进行电穿孔将有大多数,如果不是全部,已有的这些材料。也许最重要的是,该技术可以容易地应用到产生电感受实验室专用菌株突变体背景迅速。我们都没有意识到这种技术的任何限制,因为它已经取代了准备ELEC的传统方法在我们的实验室trocompetent细菌。
我们在这里显示的实验的结果进行与已存储的在-80℃下不超过1周的传统方法生产的新鲜电感受态细胞。然而,冷冻电感受态细胞股市失去竞争力和生存能力或在储存较长时间。我们的删节协议允许新鲜的电感受态细胞的制备当天的改造计划没有关于这可能导致减少的转化产率的股票年龄的担忧。我们并没有试图存储产生电感受态细胞用快速的方法在另一天使用,因为这还没有必要。
虽然这里没有显示,使用我们的快速的方法就足够了结扎混合物制得的电感受态细胞的效率。报告的非O1 V的变革霍乱弧菌在最近的一篇文章Unterweger 等。17进行了使用通过此处描述的(那些通过接合进行除外)的方法,电感受态细菌。这种技术能提供研究人员改造的菌株与突变的背景迅速和有效,而无需编写细胞的大批量。这种快速的电感受态菌的制备方法可能适合于已被证明是适合进行电穿孔作为制剂的原理和电穿孔的设置都将是相同的传统协议的其它原核生物。
The authors have nothing to disclose.
作者感谢他们的同事和那些支持这项技术的发展,现在和过去的实验室工作人员。 SP的实验室支持由加拿大卫生研究院工作格兰特MOP-84473和艾伯塔创新 – 健康解决方案(由阿尔伯塔遗产基金会的医学研究基金资助)。 DP的被授予MD001091-01和GM068855-02支持由美国国立卫生研究院。
Name of the Equipment | Company | Catalogue number |
Gene Pulser Module | Bio-Rad | 165-2668 |
Gene Pulser Cuvette Chamber | Bio-Rad | 165-2669 |
Electrocuvettes (0.2 cm gap) | Bio-Rad | 165-2082 |
13 x 100 mm Pyrex Rimless Culture Tubes | Corning | 70820-13 |
13 mm Culture Tube Closures | Cole Parmer | EW-04500-00 |
6 x 250 mm Glass Rod | Lab Source | 11381D |
Disposable Petri Dishes | Fisher Scientific | 08-757-12 |
Roller Drum Motor Assembly | New Brunswick Scientific | M1053-4004 |
Roller Drum for 13 x 100 mm Culture Tubes | New Brunswick Scientific | M1053-0306 |
Calcium chloride | Sigma Chemicals | C5670 |
Ethanol, anhydrous/denatured | Sigma Chemicals | 227649 |
Inoculating Loop | Decon Labs | MP182-5 |
Refrigerated Microcentrifuge 5451 R | Eppendorf | 22621425 |
Bunsen Burner | Fisher Scientific | 03-917Q |
LB Broth MILLER | EMD | 1.10285.0500 |
Bacteriological Agar | Fisher Scientific | S25127 |