分离和鉴定有益基因

这里只谈从真核生物的染色体中如何分离出特定基因，原核生物的基因分离相对来说比较简单，就不谈了。从真核生物的染色体中分离出特定基因是一件非常困难的事，因为一个基因在整个染色体中含量极微，例如典型哺乳动物染色体有109个碱基对，而一个基因却只有1×103～5×103个碱基对，就是说，一个基因只占染色体DNA长度的1×10-6～5×10-6。其次，如前所述，真核生物的基因多是隔断型的，即在编码蛋白质的碱基序列之间常夹杂着非编码序列。这些困难告诉我们，捕捉一个基因犹如在万头攒动的人群中辨认一个逃犯，而且由于其隔断型性质，即使捕捉到了，也不易将其组装到负荷有限的载体上去。但办法总是有的，我们在基因表达一章中介绍了如何由基因产生相应蛋白质的过程，现在将这一过程反过来用于分离基因。我们可以通过蛋白质分析把具有某一性状的蛋白质找出，分离出含这一蛋白编码的mRNA，由此mRNA出发，便可合成决定这种蛋白质的基因。首先，我们以这种mRNA为模板，在逆转录酶作用下，合成互补的cDNA链，这时mRNA链与cDNA链构成双链。然后，再经碱处理把此双链中的mRNA降解，继而在DNA聚合酶的作用下，以cDNA链为模板合成互补的新DNA链，此双链DNA就是编码该蛋白质的基因。这一过程可用下页图表示。

双链cDNA的合成

也许人们觉得这样得到的基因数量太少，不敷需要。要想得到足够数量的基因（DNA），现在也并非难事。有一位名叫穆利斯（Mullis）的科学家，一直在思索如何使DNA得以扩增，以便适应基础研究和实际应用的需要。有一天晚上，在驱车途中，他终于悟出了门道，就是从微量DNA样品出发，用DNA聚合酶作为催化剂，经过反复循环，以对数方式合成出大量DNA。这一技术称作聚合酶链式反应，其英文缩写为PCR。他因这一技术荣获了诺贝尔化学奖。这一技术的梗概如下页图所示。