突变库构建服务的介绍

背景及概述^[1]

分子定向进化模拟自然选择过程，改变原有蛋白的氨基酸序列，以期获得具有特定功能的突变蛋白。基因突变文库是大量DNA变体序列的组合，是基因合成、基因突变和定向进化研究相结合的产物。突变库构建服务已经越来越多地应用于研究领域，如高通量药物靶点筛选，蛋白质工程定向进化，合成多样性抗体库用来筛选高亲和力和特异性的变异抗体等。突变库构建服务主要包括包括基因合成，诱变，亚克隆，利用大肠杆菌系统或哺乳动物细胞真核表达系统进行中试规模的表达，和最终蛋白纯化的服务。

突变库构建服务中产生突变体的方法有物理和化学诱变、同源重组(homologousrecombination)、基因沉默(genesilence)以及插入突变(insertionalmutagensis)等。突变体库就是由某种方法产生的、包含各种不同基因突变的群体。饱和突变体库是指理论上该基因组的每个基因都发生了突变的突变体库。通过突变体确定基因的功能，有正向遗传学和反向遗传学两种策略。正向遗传学是从突变的表型出发克隆到发生了突变的基因，确定该基因的功能。反向遗传学则是从突变的基因序列出发，鉴定该基因突变产生的突变体，最终确定该基因的功能。结构基因组学的研究为反向遗传学研究提供了大量的待鉴定的基因序列，反向遗传学研究也成为功能基因组研究的一个重要手段。物理、化学诱变、同源重组、基因沉默以及插入突变等方法都可以用来构建突变体库，但每种方法都有各自的优缺点。物理、化学诱变比较容易得到饱和突变体库，但突变基因的克隆要用较复杂的图位克隆法，难以在获得全基因组测序信息的基础上进行基因功能的研究。同源重组是酵母和鼠类中用得比较成功的一种方法，但植物中同源重组率比较低。基因沉默在线虫的突变体库构建中得到成功应用，但并不适合于植物。可转移元件(transposableelement)或TDNA插入突变，能方便地进行正向和反向遗传学的研究。从正向遗传学来看，可以鉴定插入突变体，根据插入序列迅速克隆到突变基因，确定该基因的功能。从反向遗传学来看，可以根据插入的已知序列和目的基因序列设计PCR反应引物，通过PCR技术从突变体库中筛选出目的基因的插入突变体。另外，还可以用反向PCR(inversePCR)、TAIL-PCR(thermalasymmetricinterlacedPCR)等方法扩增出插入位点的侧翼序列，建立侧翼序列数据库，结合结构基因组数据进行更多、更全面的分析。

主要参考资料

[1] 水稻插入突变库构建研究进展