酵母双杂交案例分析(文库构建到文库筛选)

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酵母双杂交,是研究蛋白质互作最经典、应用最广的技术之一。从文库构建到文库筛选,每一步的质控都直接影响最终结果的可靠性。钟鼎生物提供从构建杂交文库到文库筛选的一站式服务。本文即是我们与客户合作的案例分享,完整呈现了酵母双杂交文库构建到文库筛选的实验流程,并附有 RNA 电泳图、文库重组率、库容量鉴定、自激活检测、回转验证等关键结果图片,供大家参考。

📋 本文内容速览
  1. 文库构建流程图
  2. 文库构建服务案例:RNA提取与mRNA分离
  3. 初级文库构建与质量鉴定
  4. 次级文库构建与质量鉴定
  5. 文库筛选:诱饵载体构建与自激活检测
  6. 文库筛选:阳性克隆鉴定与回转验证
  7. 实验结论
  8. 常见问题解答(FAQ)
PART 01文库构建流程图

酵母双杂交文库构建是一个多步骤、多质控的流程,从 RNA 提取到最终可用于筛选的次级文库,每一步都需要严格的质量控制。

①
RNA提取
Trizol法
电泳检测完整性
→
②
mRNA分离
Oligotex Kit
质量与总量检测
→
③
cDNA合成
第一链+第二链
adapter连接
→
④
初级文库
BP重组
电转化DH10B
→
⑤
次级文库
LR重组
电转化DH10B
→
⑥
文库筛选
诱饵载体构建
自激活检测
图1 酵母双杂交文库构建与筛选的完整流程

核心质控点:① RNA 完整性——28S/18S 条带清晰;② mRNA 质量——总量满足文库要求;③ 初级文库——库容量>107,重组率 100%;④ 次级文库——库容量>107,重组率 100%,插入片段平均长度>1000 bp;⑤ Bait 自激活检测——确认无自激活。

PART 02文库构建服务案例:RNA提取与mRNA分离

(限于篇幅,我们只选取了实验报告中部分步骤,如果需要了解更多的实验信息,请联系我们。)

1Trizol法RNA的提取

RNA 电泳图如下:

RNA电泳图
图2 总RNA电泳检测结果
2mRNA分离纯化

使用 Oligotex mRNA Kits(Qiagen)分离纯化样本的 mRNA,mRNA 质量可以满足文库要求,mRNA 总量为 6.9 μg,电泳检测图片如下:

电泳检测图
图3 mRNA电泳检测结果

质控要点:RNA 电泳图中 28S 和 18S 条带清晰、比例合适,说明 RNA 完整性良好。mRNA 总量 6.9 μg,满足文库构建的起始量要求。

PART 03初级文库构建与质量鉴定

cDNA 合成与初级文库构建流程:

1cDNA第一链的合成
2cDNA第二链的合成
3cDNA adapter的制备
4cDNA与attB1重组接头连接

三份接头各连一份。

5cDNA分级分离
6BP重组与电转化大肠杆菌DH10B
7初级库容量的鉴定

取转化后细菌原液 10 μL 稀释 1000 倍后,从中取出 50 μL 涂布 LB 平板(含相应抗性),37℃ 培养过夜第二天计数。

CFU/mL = 平板上的克隆数/50 μL × 1000倍 × 1×103 μL

文库总CFU = CFU/mL × 文库菌液总体积(mL)

8初级重组率和插入片段长度鉴定

随机挑取 24 个克隆进行菌落 PCR 鉴定,配制反应液,在 AB 2720 PCR 仪上进行 PCR 反应。结果如下图所示:

初级文库重组率
图4 初级文库菌落PCR鉴定结果

鉴定结果:重组率 = 24/24 × 100% = 100%;平均长度:>1000 bp。重组率计算公式:重组成功数量/克隆总数 × 100%。

初级文库库容量鉴定(库容量>107)

初级文库库容量
图5 初级文库库容量鉴定
9初级文库扩增及质粒提取

将转化后原始文库菌液涂布氨苄抗性培养基平板扩增培养,第二天用液体培养基从平板上洗脱菌落,取其中 2/3 体积用 Qiagen 大抽试剂盒抽提质粒 DNA,剩余 1/3 体积中加入 25% 无菌甘油混合均匀后灌装保种管,冻存于 -80℃ 冰箱。

10初级文库菌保存和文库筛选

冻存于 -80℃ 冰箱内,可以保存 2 年以上,初级文库质粒可以用于次级文库构建,酵母双杂交初级文库菌的抗性为卡那霉素抗性。

PART 04次级文库构建与质量鉴定
1LR重组与电转化大肠杆菌DH10B
2次级库容量的鉴定

取转化后细菌原液 10 μL 稀释 1000 倍后,从中取出 50 μL 涂布 LB 平板(含相应抗性),37℃ 培养过夜第二天计数。

CFU/mL = 平板上的克隆数/50 μL × 1000倍 × 1×103 μL

文库总CFU = CFU/mL × 文库菌液总体积(mL)

3次级重组率和插入片段长度鉴定

随机挑取 24 个克隆进行菌落 PCR 鉴定,配制反应液,在 AB 2720 PCR 仪上进行 PCR 反应。

次级文库重组率
图6 次级文库菌落PCR鉴定结果

鉴定结果:重组率 = 24/24 × 100% = 100%;平均长度:>1000 bp。

4次级文库扩增及质粒提取

将转化后原始文库菌液涂布氨苄抗性培养基平板扩增培养,第二天用液体培养基从平板上洗脱菌落,取其中 2/3 体积用 Qiagen 大抽试剂盒抽提质粒 DNA,剩余 1/3 体积中加入 25% 无菌甘油混合均匀后灌装保种管,冻存于 -80℃ 冰箱。

5次级文库菌保存和文库筛选

冻存于 -80℃ 冰箱内,可以保存 2 年以上,次级文库可以直接用于酵母文库筛选,酵母双杂交次级文库菌的抗性为氨苄抗性。

次级文库库容量鉴定(库容量>107)

次级文库库容量
图7 次级文库库容量鉴定
PART 05文库筛选:诱饵载体构建与自激活检测

一、试剂、耗材(略)仪器设备(略)试剂及配制(略)

二、诱饵载体构建 pGBKT7-Bait 的构建与鉴定(此步骤为常规的实验方法,可以通过酶切、测序等方法鉴定酵母杂交诱饵载体正确性,此处略)。

三、Bait 自激活检测

3.1 酵母转化反应

将各种质粒转入受体菌 Y2H 中,观察检测结果。

Reaction AD plasmid BD plasmid 涂板种类 备注
1 pGADT7-largeT pGBKT7-p53 SD-TL 阳性对照
2 pGADT7-largeT pGBKT7-laminC SD-TL 阴性对照
3 pGADT7 pGBKT7-Bait SD-TL 自激活检测
4 - pGBKT7-Bait SD-T 筛库备用

3.2 感受态酵母制备及酵母转化方法

1酵母活化

将 YPDA 平板上的酵母,挑选一个菌斑,用 1 mL 移液枪全部吸取,置于 12 mL 摇菌管管装的 3 mL YPDA 培养基中;30℃,250 rpm 培养过夜。

2扩大培养

室温下 700 g 离心 5 min,弃上清;用 40 mL 新鲜的 YPDA 培养基重悬;30℃,250 rpm 培养 3~5 h,至 OD600 至 0.4~0.5;室温下 700 g 离心 5 min,弃上清。

3感受态制备

加入 30 mL 无菌去离子水重悬;室温下 700 g 离心 5 min,弃上清;用 1.5 mL 的 1.1× TE/LiAc 重悬,装至 2 mL 离心管;高速离心 15 s,弃上清;加入 1 mL 的 1.1× TE/LiAc 重悬,感受态细胞即制备完备,备用。

4转化

将 Bait 质粒 DNA 300 ng,变性鲑鱼精 DNA 5 μL,装在一个预冷的 1.5 mL 离心管中。加入 50 μL 感受态酵母,轻轻混匀,不要用枪吹打;加入 500 μL 的 PEG/LiAc,轻轻混匀,不要用枪吹打。

5热激

30℃ 水浴 30 min,每 10 min 轻轻混匀一次。加入 20 μL 的 DMSO,轻轻混匀。42℃ 水浴 15 min,每 5 min 轻轻混匀一次。

6恢复培养与涂板

高速离心 15 s,去上清,加入 1 mL 的 YPD Plus 培养基重悬,震荡培养 90 min。高速离心 15 s,去上清,用 1 mL 的 0.9% NaCl 重悬。

3.3 Bait 自激活检测结果

pGBKT7-Bait + pGADT7 共转化 Y2H 长出的酵母转化子随机挑取了 6 个菌落进行自激活检测。包括 HIS3、ADE2、AUR1-C 和 MEL1 共 4 个报告基因的检测。

HIS3 和 ADE2 的检测采用点板培养的方法,将转化子点板至 SD-TLHA 平板,30℃ 恒温培养 4 天,观察其生长状态。

MEL1 报告基因的检测方法如下:

1挑取菌落

从转化平板随机挑取 6 个菌落于培养基上。

2液氮冻融

将滤纸完全浸于液氮中 90 s,取出常温放置 2 min 晾干。

3显色

在培养皿中加入新鲜配制的显色液,一般 9 cm 培养皿用 2-3 ml 显色液。将显色液加入培养皿中,再放入一张干净的滤纸,让其完全浸湿,将冻溶后的滤纸放在最上面,使显色液浸透表层,盖上皿盖。30℃ 避光培养,20 min 后开始观察,一般 2 h 后可开始看到颜色变化。4-5 h 拍照记录结果。

酵母双杂交自激活检测
图8 Bait自激活检测结果

对照菌株在 SD-TL 缺陷平板上都能正常生长,而仅有阳性对照可在 SD-TLHA 缺陷平板生长。pGBKT7-Bait + pGADT7 转化子中随机挑选的 6 个菌落在 SD-TLHA 缺陷平板上不能生长,生长状态同阴性对照,MEL1 检测中结果也与阴性对照相同,因此不存在自激活。

自激活检测结论:Bait 诱饵克隆没有自激活作用,可以用于后续文库筛选。

PART 06文库筛选:阳性克隆鉴定与回转验证

四、文库筛选

用含有正确 pGBKT7-Bait 诱饵质粒的 Y2H 酵母转化子作为受体菌制备感受态,将次级文库质粒转入其中,涂 SD/-Trp/-Leu/-His 平板。

五、影印清除

为了消除背景生长菌落的干扰,在培养到第 3 天时,用绒布对筛库平板进行影印清除后,继续培养 7-14 天。分批挑取再次长出的转化子菌落进行下一步检测。

六、阳性克隆鉴定

至影印清除后继续培养 7-14 天,从筛库平板中挑取长出的阳性克隆单菌落,共挑取到 20 个初始阳性克隆转化子转接到 SD-TL 缺陷型平板中继续培养 2-3 天。

6.1 阳性克隆 His 和 Ade 报告基因的检测

将上述 SD-TL 缺陷型平板上长出的 20 个初始阳性克隆转化子分别用无菌水稀释后点种至 SD-TL 和 SD-TLHA 缺陷平板,30℃ 恒温培养 3-4 天,结果如下图所示:

酵母双杂交报告基因检测
图9 阳性克隆His和Ade报告基因检测结果

阳性克隆检测结果显示:在 20 个初始阳性克隆中,有 13 个能在 SD-TLHA 生长的是激活了 ADE2 和 HIS3 报告基因。

6.2 阳性克隆 LacZ 报告基因检测

将 20 个初始阳性克隆用无菌水重悬后点于培养基上进行 MEL1 报告基因检测。

七、酵母阳性克隆 DNA 提取和测序比对

通过测序比对,可以将重复的阳性克隆子去除,本实验案例中,有多个克隆子为重复的阳性克隆,经过筛除后,我们可以确认获得了 6 个完全不同的阳性克隆子。

八、回转验证

用含有正确 pGBKT7-Bait 诱饵质粒的 Y2H 酵母转化子作为受体菌制备感受态,将 6 种阳性克隆质粒 DNA 分别转化其中,分别回转验证 His 和 Ade 报告基因的检测和 MEL1 报告基因检测。

酵母双杂交回转验证
图10 阳性克隆回转验证结果
PART 07实验结论

本项目以 Bait 基因 cDNA 克隆为诱饵,筛选 cDNA 酵母双杂交文库,在筛选到的 20 个初始阳性中,经过鉴定结果显示有 13 个能激活 ADE2、HIS3 和 LacZ 报告基因。经过对这些阳性克隆质粒进行 DNA 测序和 BLAST 比对分析,结果表明它们分别属于 6 种不同蛋白的编码基因。

通过对这 6 种阳性克隆的回转验证检测,结果显示所有阳性克隆都能通过对 ADE2、HIS3 和 LacZ 报告基因的回转验证。

结果小结:20 个初始阳性 → 13 个激活报告基因 → 6 个不同阳性克隆 → 回转验证全部通过。整个流程从文库构建到筛选验证,每一步都有严格的质控,确保最终结果的可靠性。

PART 08常见问题解答(FAQ)
酵母双杂交文库构建的完整流程是怎样的?
酵母双杂交文库构建的完整流程包括:①Trizol法提取总RNA,电泳检测RNA完整性;②使用Oligotex mRNA Kits分离纯化mRNA,检测mRNA质量和总量;③cDNA第一链和第二链合成;④cDNA adapter制备与attB1重组接头连接;⑤cDNA分级分离;⑥BP重组与电转化大肠杆菌DH10B构建初级文库;⑦初级文库库容量、重组率和插入片段长度鉴定;⑧初级文库扩增及质粒提取;⑨LR重组与电转化构建次级文库;⑩次级文库库容量、重组率和插入片段长度鉴定;⑪次级文库扩增及质粒提取。
如何鉴定酵母双杂交文库的质量?
文库质量主要通过三个指标鉴定:①库容量——取转化后细菌原液稀释后涂布LB平板,37℃培养过夜计数,计算CFU/mL和文库总CFU,库容量应大于10^7;②重组率——随机挑取24个克隆进行菌落PCR鉴定,重组率=重组成功数量/克隆总数×100%,理想的文库重组率应达到100%;③插入片段长度——通过菌落PCR检测插入片段大小,平均长度应大于1000bp。
酵母双杂交中Bait自激活检测的目的是什么?
Bait自激活检测的目的是确认诱饵蛋白本身是否能够单独激活报告基因。如果Bait蛋白自身就能激活HIS3、ADE2或MEL1等报告基因,那么在文库筛选中就无法区分真正的相互作用和Bait自激活造成的假阳性。检测方法是将pGBKT7-Bait + pGADT7共转化Y2H菌株,观察转化子在SD-TLHA缺陷平板上的生长情况以及MEL1显色反应。如果Bait无自激活,转化子应不能在SD-TLHA平板上生长,MEL1检测结果与阴性对照相同。
酵母双杂交文库筛选的影印清除是什么?为什么需要做?
影印清除(replica cleaning)是酵母双杂交文库筛选中的一个重要步骤。在培养到第3天时,用绒布对筛库平板进行影印清除后,继续培养7-14天。这样做的目的是消除背景生长菌落的干扰——背景菌落通常生长较快,但并非真正的阳性克隆;而真正的阳性克隆生长较慢,影印清除后仍能继续生长。通过影印清除,可以更准确地挑取到真正的阳性克隆。
酵母双杂交阳性克隆如何鉴定和验证?
阳性克隆鉴定和验证包括以下步骤:①将筛库平板中长出的阳性克隆转接到SD-TL缺陷型平板继续培养;②检测HIS3和ADE2报告基因——将克隆点种至SD-TL和SD-TLHA缺陷平板,观察生长情况;③检测MEL1报告基因——通过显色反应检测;④酵母阳性克隆DNA提取和测序比对——通过测序去除重复的阳性克隆;⑤回转验证——将阳性克隆质粒分别转化含Bait的Y2H感受态,再次检测报告基因,确认相互作用的特异性。
酵母双杂交文库构建中初级文库和次级文库有什么区别?
初级文库和次级文库的区别主要体现在构建方法和抗性上。初级文库通过BP重组与电转化大肠杆菌DH10B构建,酵母双杂交初级文库菌的抗性为卡那霉素抗性;初级文库质粒可以用于次级文库构建。次级文库通过LR重组与电转化构建,次级文库可以直接用于酵母文库筛选,其抗性为氨苄抗性。两个文库都需要进行库容量、重组率和插入片段长度鉴定,且库容量均应大于10^7。

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