一、受体细胞
基因工程中的受体细胞又称宿主细胞、寄主细胞,是指能吸收外源DNA并使其维持稳定的细胞。
用于基因工程的宿主细胞可以分为原核细胞和真核细胞两大类。基因工程中的目的不同,对受体细胞的要求也不完全相同,良好的遗传操作系统或者转化系统是进行DNA重组的基本条件。
因受体细胞类型不同,重组子导入受体细胞的方法也不同。导入原核细胞的方法主要有感受态细胞转化、电转化、三亲杂交转化、转导和转染等;导入真核微生物细胞的主要方法有化学转化法、原生质体转化法和电转化法等;导入植物细胞的主要方法有农杆菌介导的Ti质粒转化法、多聚物介导法、电穿孔法、激光微束穿孔转化法、超声波介导法、基因枪法、脂质体介导法和显微注射法等;导入动物细胞的主要方法有病毒颗粒转导法、磷酸钙转染法、DEA-葡聚糖转染法、聚阳离子-DMSO转染法、显微注射转基因法、电穿孔DNA转移法和脂质体介导法等。
由于大肠杆菌的分子遗传学研究深入,其生长迅速,操作方便,有成熟的转化方法和丰富的质粒载体类型,可满足基因工程的各种需要,因此,大肠杆菌本身既是一种受体细胞,也是基因克隆的场所和其他宿主的质粒载体的生产构建车间,大肠杆菌的转化技术也是基因工程中最常见的、最重要的转化技术。
一个DNA分子转化受体细胞的转化效率取决于三个内在因素:①受体细胞的感受态;②受体细胞的限制酶系统,它决定转化因子在整合前是否被分解;③受体和供体染色体的同源性,它决定转化因子的整合,因为转化因子总是与碱基顺序相同的或相近的受体DNA相配合,亲缘关系越近的,其同源性也越强。
转化过程所用的受体菌株一般是限制修饰系统缺陷的变异株,即不含限制性内切酶和甲基化酶的突变体(R—,M—),它可以容忍外源DNA分子进入体内并稳定地遗传给后代。虽然某些微生物(如酵母)没有限制性内切酶突变菌株,但可以通过增加线性外源DNA的量,然后利用电转化导入宿主细胞,在限制性内切酶降解外源DNA前就整合到宿主染色体上,并随着染色体遗传下去。有些大肠杆菌菌株虽然没有缺失限制性内切酶,但也可以进行正常的质粒转化,这得益于大肠杆菌的限制和修饰系统。
显然内切酶缺陷和重组酶缺陷的菌株不是大肠杆菌转化的必需条件,但是内切酶缺陷的菌株可以获得更高的转化率,而重组酶缺陷是保证外源片段在细胞的传代过程中不发生序列的交换重组,保持外源片段DNA序列的稳定性,因此,在基因的克隆以及基因重组过程中,为了保证能获得高的转化率和外源片段序列的稳定性,选择内切酶缺陷和重组酶缺陷的菌株作为转化的受体细胞是十分必要的。