干货分享|大肠杆菌感受态细胞也有“身份证”？

什么是感受态细胞？

感受态细胞（competent cell）：是指受体（宿主）细胞最易接受外源DNA片段并实现其转化的一种生理状态。主要原理是通过处理使细胞的通透性变大（细胞膜表面出现一些孔洞），便于外源基因或载体进入感受态细胞，在感受态细胞中得到复制扩增，得到多个拷贝的外源基因或载体。

感受态细胞的分类

根据不同实验目的，感受态细胞来源有原核受体细胞（大肠杆菌G^-、乳酸菌G⁺、枯草杆菌G⁺等）和真核受体细胞（酵母菌、动植物、昆虫等）。大肠杆菌作为构建普通质粒、病毒载体和各种文库以及异源蛋白表达的重要工具，其相应的感受态在分子克隆实验与蛋白表达实验中是极其重要的。

不同感受态细胞的区别是什么呢？

目前市面上的大肠杆菌细胞种类相当多，其都是为了特定的目的而构建的，比如：高速生长/分裂，高通量克隆，普通克隆等。那不同的感受态之间的区别是什么呢？答案是基因型（即感受态的身份证），不同基因型的大肠杆菌可以满足不同的实验目的。

感受态细胞说明书的基因型部分写的recA,deoR,lacZ,DE3,pLysS都代表什么意义呢？今天小翌根据几个方向的实验目的给大家介绍一些常见的基因型以及意义。

提高外源质粒的完整性和稳定性

基因型	意义
recA	recA基因表达ATP依赖型DNA重组酶，其缺陷型可以降低DNA重组（recombination）的概率。
dam/dcm	消除宿主对腺嘌呤（Adenine）和胞嘧啶（Cytosine）的甲基化。帮助某些外源质粒复制，易于得到非甲基化的质粒。
endA	对非特异性限制酶（Non-specific Endonuclease I）进行基因敲除（Knock-out），以减少限制酶的活性，进而降低对外源DNA的剪切，提高外源质粒的数量和质量。
mcrA/mcrBC /mrr	大肠杆菌防御系统中最主要的组成部分，可以识别外源序列，基因突变后，宿主对部分外源质粒的防御缺失，可以用于基因组DNA或者甲基化cDNA的克隆。
hsdR/hsdS	连个基因分别编码型限制酶EcoK或EcoB的R亚基（限制酶）、M亚基(甲基化酶)。HsdR基因的变异导致菌株细胞内的EcoK或EcoB活性缺失，hsdS基因的变异使hsdR和hsdM不能正确识别其作用的特异DNA序列，可以保证外源DNA的稳定性。

提高转化效率

基因型	意义
deoR	去除某些调控基因，使得用于脱氧核糖生成的基因得到大量表达。使得超长质粒得以完整复制，提高转化效率。
hee	在电穿孔的过程中，改造过的细胞表现出更强的存活率。

代谢相关基因型

基因型	意义
lacZ	lacZ基因是大肠杆菌中lac操纵子的结构基因，表达β-半乳糖苷酶，分解乳糖为半乳糖苷。lacZ基因的变异或缺失将直接导致β-半乳糖苷酶活性缺失，细胞在只有乳糖作为碳源的培养基中不能生长，由此可以进行菌株的筛选和纯化。
lacZM15	lacZM15是β-半乳糖苷酶α中的一段，当M15缺失（△M15）时lacZ不能表达β-半乳糖苷酶没有活性。当带有lacZ（α片段）基因的lac操纵子通过载体（如pUC57）转化到lacZ△M15基因型的细胞时在有IPTG存在的情况下，β-半乳糖苷酶表现出活性,它能分解X-gal，使其呈现蓝色。因此可以通过平板上的蓝白菌落进行克隆体的鉴定。
gal	大肠杆菌K12株中通常出现的基因型是galK和galT，由于这两种基因的变异使细胞不能直接利用半乳糖作为碳源。因此通过在最小培养基中添加半乳糖与否，进行菌株筛选和基因型确认。
ara	ara基因表达阿拉伯糖代谢所需的各种酶，ara基因的变异，使细胞不能利用阿拉伯糖进行能量代谢，可以利用此特性进行菌株筛选。
xyl	xyl基因包含xylA、xylB、xylR三种基因。xyl基因的变异使细胞不能以木糖作为碳源进行能量代谢。

不同的蛋白表达机制

基因型	意义
DE3	T7 RNA聚合酶的基因被重组到大肠杆菌细胞的基因组里，用于T7 promoter调控的蛋白表达。
pLysS	携带T7 lysozyme（溶菌酶），用于摧毁T7 RNA polymerase。调控T7 promoter蛋白表达系统。
lon	lon基因表达ATP依赖型蛋白酶，它对外源蛋白质具有特异性的分解作用。lon基因的变异或缺失，对保持重组蛋白的稳定是非常有利的。
lacP	变异的LacI基因，导致lac repressor的大量表达，因此更严格地调控lac promoter。
ompT	ompT基因表达特异性的外膜蛋白酶，它特异性地分解与细胞膜结合的含铁肠菌素受体蛋白。ompT基因的变异使膜结合性蛋白分解酶活性缺失，有利于融合蛋白的表达。
gor	表达谷胱甘肽还原酶，其基因突变或缺失可以提高形成二硫键的能力，有利于富含二硫键的蛋白表达。

以上是众多细胞基因型中的一小部分，还有很多不常见的变异菌株，可适用于更加特殊的实验目的，小翌就不过多介绍了。

对于感受态细胞的选择，小翌给大家介绍下几种常见的大肠杆菌感受态细胞及其应用方向。

菌株	特点	用途
DH5α	一种常用于质粒克隆的菌株。缺失核酸内切酶（endA），提高了质粒DNA的产量和质量；重组酶缺陷型（recA）减少插入片段的同源重组概率，保证了插入DNA的稳定性；lacZΔM15的存在使DH5α可用于蓝、白斑筛选。	构建克隆，质粒提取，蓝白斑筛选。
TOP10	TOP10生长速度快（比DH5α快），10小时可见克隆，recA1和endA1的突变有利于插入DNA的稳定和高纯度质粒DNA的提取。	构建克隆，质粒提取，蓝白斑筛选。
BL21（DE3）	用于以T7 RNA聚合酶为表达系统的高效蛋白表达宿主。可同时表达T7 RNA聚合酶和大肠杆菌RNA聚合酶，用于pET系列，pGEX，pMAL等质粒的蛋白表达。	非毒性蛋白的表达。

订购信息

产品名称	产品货号	产品规格
TOP10 Chemically Competent Cell Top10化学感受态细胞	11801ES80	10×100 μl
DH5α Chemically Competent Cell DH5α化学感受态细胞	11802ES80	10×100 μl
BL21(DE3)Chemically Competent Cell BL21(DE3)化学感受态细胞	11804ES80	10×100 μl

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