DNA化学合成基因

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目前有许多基因和蛋白质的核苷酸和氨基酸序列已得到阐明，人们已经可以根据需要合成出具有实际应用和研究价值的多肽和蛋白质基因。已报道的合成基因有人生长激素、干扰素、胰岛素、表皮生长因子、白细胞介素II、集落刺激因子等，这些基因均已被克隆，绝大多数已在原核和真核系统中获得表达。我国上海生物化学研究所等单位于19841年在世界上合成了具有生物学活性的酵母丙氨酸转移核糖核酸，为人类文明作出了应用的贡献。
　　目前，合成基因的方式有2种。①全基因合成：一般对于分子较小而又不易得到的基因采用该方式。可将双链基因分成若干寡核苷酸单链片段（尤其待合成基在在100个核苷酸以上时），每个片段长度控制在40～60个碱基，并使每对相邻互补的片段之间有～6个碱基交叉重叠。在体外将除基因两端末端外的所有片段磷酸化。混合退火后加入DNA连接酶，即可得到较大的基因片段。如果需连接亚克隆的方法，后将亚克隆的较大片段重组为完整的基因。采用分步连接、亚克隆的方法时，为便于亚克隆中回收基因片段。应在片段两侧设计合适的酶切位点，由于每个亚克隆可以分别鉴定，从而可减少顺序错误的可能性。②酶促合成：此法又称基因的半合成。全基因，特别是较大的基因的全部化学合成成本昂贵，使用半合成的方法可以降低成本，从而利于普及使用。首先合成末端之间有10～14个互补碱基的寡核苷酸片段，退火后以重叠区作为引物，在4种dNTP存在的条件下，通过DNA聚合酶I大片段（Klenow酶）或反转录酶的作用，获得两条完整的互补双链。在合成基因的结构中，应包括有克隆和表达所需要的全部信号及DNA顺序，基因密码的阅读框架也应该同表达体系相适应。此外，由于不同种类的生物体或密码子的使用都具有明显的选择性，在基因合成和克隆时必须考虑这个问题。选择合适的密码子，以获得表达。