蓝白斑筛选是
重组子筛选的一种方法,是根据载体的遗传特征筛选重组子,主要为α-互补与抗生素基因。蓝白斑筛选在指示培养基上,未转化质粒的菌落因无
抗生素抗性而不能生长,重组质粒的菌落是白色的,非重组质粒的菌落是蓝色的,以颜色不同为依据
直接筛选重组克隆的方法。
一些载体(如PUC系列质粒)带有
β-半乳糖苷酶(lacZ)
N端α片段的编码区,该
编码区中含有
多克隆位点(MCS),可用于构建
重组子。这种载体适用于仅编码
β-半乳糖苷酶C端ω片段的突变
宿主细胞。因此,宿主和质粒编码的片段虽都没有
半乳糖苷酶活性,但它们同时存在时,α片段与ω片段可通过
α-互补形成具有酶活性的β-
半乳糖苷酶。这样,lacZ基因在缺少近
操纵基因区段的宿主细胞与带有完整近操纵基因区段的质粒之间实现了互补。由α-互补而产生的LacZ+细菌在诱导剂
IPTG(
异丙基硫代半乳糖苷)的作用下,在生色底物
X-Gal存在时产生蓝色
菌落。而当
外源DNA插入到质粒的多克隆位点后,几乎不可避免地破坏α片段的编码,使得带有
重组质粒的LacZ-细菌形成白色菌落。这种重组子的筛选,称为蓝白斑筛选。
设计适用于蓝白斑筛选的
基因工程菌为
β-半乳糖苷酶缺陷型菌株。这种宿主菌
基因组中编码β-半乳糖苷酶的基因突变,造成其编码的β-半乳糖苷酶失去正常
N端一个146个
氨基酸的
短肽(即α
肽链),从而不具有
生物活性,即无法作用于
X-gal产生蓝色物质。用于蓝白斑筛选的载体具有一段称为lacz'的基因,lacz'中包括:一段β-半乳糖苷酶的
启动子;编码α肽链的区段;一个
多克隆位点(MCS)。MCS位于编码α肽链的区段中,是
外源DNA的选择性插入位点。虽然上述缺陷株基因组无法单独编码有活性的β-半乳糖苷酶,但当菌体中含有带lacz'的质粒后,质粒lacz'基因编码的α
肽链和菌株基因组表达的N端缺陷的β-半乳糖苷酶突变体互补,具有与完整β-半乳糖苷酶相同的作用X-gal生成蓝色物质的能力,这种现象即
α-互补。
操作中,添加
IPTG(
异丙基硫代-β-D-半乳糖苷)以激活lacz'中的
β-半乳糖苷酶的启动子,在含有X-gal的固体
平板培养基中
菌落呈现蓝色。以上是携带空载体的菌株产生的表型。当外源DNA(即目的片段)与含lacz'的载体连接时,会插入进MCS(位于LacZ'中的多克隆位点),使α肽链
读码框破坏,这种
重组质粒不再表达α肽链,将它导入宿主缺陷菌株则无α
互补作用,不产生活性β-半乳糖苷酶,即不可分解
培养基中的X-gal产生蓝色,培养表型即呈现白色菌落。
实验中,通常
蓝白筛选是与抗性筛选一同使用的。含X-gal的平板培养基中同时含有一种或多种载体所携带抗性相对应的
抗生素,这样,一次筛选可以判断出:未转化的菌不具有抗性,不生长;转化了空载体,即未
重组质粒的菌,长成蓝色菌落;转化了重组质粒的菌,即目的重组菌,长成白色菌落。
②使用的培养基含有
乳糖或
葡萄糖,因为半乳糖苷酶会分解乳糖,导致不能与X-gal反应,而葡萄糖不会诱导
融合基因的表达。
①
外源目的基因没连接上,可能有外源目的基因的问题,如片段过大,或者是载体的问题。
④插入的外源目的
基因片段较短,且插入后的基因读码框恰好和lacZ基因相吻合。