利用 PCR 进行基因定点突变主要有以下几种方法,以重叠延伸 PCR 定点突变法为例,具体步骤如下:
设计引物:根据需要突变的位点设计两对引物,一对是正向引物和反向突变引物,另一对是正向突变引物和反向引物。突变引物中含有需要引入的突变位点,且在引物的 5' 端和 3' 端分别有一段与模板 DNA 互补的序列,以便能与模板 DNA 特异性结合。
第一轮 PCR:进行两轮独立的 PCR 反应。第一轮 PCR 分别以含有目的基因的质粒或 DNA 片段为模板,用正向引物和反向突变引物、正向突变引物和反向引物进行 PCR 扩增,得到两个 PCR 产物,这两个产物在突变位点处有部分重叠。
产物回收:将第一轮 PCR 得到的两个产物进行回收纯化,去除反应体系中的引物、dNTP、酶等杂质。
第二轮 PCR:将回收的两个 PCR 产物混合作为模板,加入正向引物和反向引物进行第二轮 PCR。在第二轮 PCR 中,由于两个 PCR 产物在重叠区域会发生退火,然后在 DNA 聚合酶的作用下延伸,从而得到含有定点突变的完整目的基因。
产物鉴定:对第二轮 PCR 产物进行鉴定,可采用琼脂糖凝胶电泳检测产物的大小是否正确,还可通过测序来验证突变位点是否正确引入。
克隆与表达:将鉴定正确的突变基因克隆到合适的载体中,转化到宿主细胞中进行表达,从而获得含有定点突变的蛋白质,可进一步对其功能进行研究。
此外,还有基于 PCR 的 QuikChange 定点突变法等。QuikChange 定点突变法使用一对含有突变位点的互补引物,以双链 DNA 为模板进行 PCR 扩增,扩增产物经 DpnI 酶切消化去除模板 DNA,然后转化到宿主细胞中进行复制和表达。这种方法操作相对简便,突变效率较高。