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法学什么是噬菌体载体及其用途？
关键词
抗菌肽、噬菌体载体、靶向细菌杀灭、细菌毒素、合成基因网络、噬菌体抗性、噬菌体颗粒、细菌宿主。
介绍
噬菌体载体或称为噬粒，是一种基于DNA的克隆载体，兼具噬菌体和质粒的特性。这些载体除了携带质粒复制起始位点外，还携带源自噬菌体的复制起始位点。与常用的质粒不同，噬菌体载体由于具有指示包装的基因序列，因此能够被包装到噬菌体的衣壳中。
噬菌体载体广泛应用于各种生物技术应用；例如，它们可用于一种称为“噬菌体展示”的分子生物学技术。“噬菌体载体”一词是由一群苏联科学家向世界科学界提出的，他们发现了噬菌体载体，对其命名，并在1984年4月在《基因》杂志上发表了相关文章。此后，世界科学界开始使用这一术语。
单链DNA (ssDNA) 是大多数基于聚合酶的分子生物学应用（包括DNA测序和定点诱变）的最佳模板。噬菌体载体是嵌合载体，衍生自ssDNA噬菌体M13、fd或f1，通常在细菌宿主中作为质粒复制。
噬菌体载体通常缺乏包装成病毒粒所需的基因，因此，通常需要“辅助”噬菌体将噬菌体载体作为ssDNA包装成病毒颗粒，随后释放到培养基中。从这些病毒粒中分离出的ssDNA可以直接用作各种程序的模板，无需进一步操作，因为在用作模板之前不需要变性。
噬菌体载体通常不编码或仅编码一种类型的衣壳蛋白。此外，还将其他元件（如分子标签和选择标记）引入噬菌体载体，以促进后续操作，例如基因操作和蛋白质纯化。
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技术
噬菌体是细菌特异性病毒，可感染和裂解特定种类的细菌菌株。该技术利用噬菌体载体特异性靶向和杀死细菌。很久以前，人们就提出将噬菌体作为潜在的抗生素疗法，因为它们具有极高的特异性，但是，当噬菌体裂解其宿主细菌时，细菌膜会破裂并释放内毒素，这会在患者体内诱发强烈的炎症反应。
这项技术使用一种改良的噬菌体系统，称为噬菌体载体，它可以高效地杀死细菌而不会发生裂解和释放毒素。噬菌体载体系统使用两种DNA载体，一种表达抗菌肽 (AMP)，另一种特异性包装AMP载体。
当转化到包装细菌菌株中时，这些载体可产生大量复制缺陷型噬菌体，这些噬菌体可以被纯化并用作抗生素。这种噬菌体载体技术比现有技术有几项重要的改进。
首先，噬菌体载体是复制缺陷型的，不会导致产生更多噬菌体，从而消除了噬菌体不受控制进化的可能性。其次，噬菌体载体的非裂解性质减少了由于细菌破裂引起的毒性，并减少了噬菌体抗性的产生。
噬菌体载体的特点
- 它们包含用于双链复制的复制起始位点 (ori)，也可以在没有辅助噬菌体的情况下使用，以及一个f1 ori，以实现单链复制并包装成噬菌体颗粒。
- 一个多克隆位点 (MCS)，两侧有T3和T7启动子，可在两条链上反向读取。
- 一个可诱导的lac启动子 (lacI)，位于lacZ区域上游，与大肠杆菌 (lacZ-) 互补，并提供使用白色菌落选择嵌合载体DNA的功能。
- 具有氨苄青霉素抗性的基因，用于抗生素选择。
要点
- 噬菌体载体结合了质粒和丝状噬菌体的特性。具有高拷贝数的质粒配备了丝状噬菌体的基因间区。
- 单链噬菌体载体DNA的产量受多种因素的影响，包括感染复数、感染后时间间隔以及感染时的培养密度。
- 特定DNA链的包装取决于噬菌体载体多克隆位点 (MCS) 的方向和噬菌体复制起始位点的方向。
- M13K07和R408是最常用的辅助噬菌体。
- 更高的转化效率、更小的基因组、各种限制性内切酶识别位点以及其他各种特性使噬菌体载体具有广泛的分子生物学和生物工程应用。
优点
- 模块化载体系统允许快速定制噬菌体的特性和抗菌肽的可定制选择。
- 非裂解性细菌杀灭可降低毒性。
- 非复制性噬菌体消除了不受控制的进化。
- 减少细菌抗性的产生。
- 在腹膜炎小鼠模型中证明了体内有效性。
结论
单链DNA用于各种分子生物学和生物技术应用，包括构建具有DNA损伤的双链DNA，通常使用嵌合噬菌体-质粒（噬菌体载体）和M13衍生的辅助噬菌体来制备。这些方法的ssDNA产量重现性差，必须优化多个因素。
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