病媒定义，特点，类型，例如，应用，限制

向量定义

载体是一种物质，通常是携带一系列DNA或其他遗传物质的DNA，并将其引入新细胞中。

载体充当车辆以用于将遗传物质从一个电池转移到另一个电池的不同目的，例如乘以，表达或分离。
载体在分子克隆过程中被用作工具，以便将所需的DNA插入到宿主细胞中。
通过载体传递的DNA插入物称为重组DNA，这个过程也称为重组DNADNA重组技术。
通常，该载体是携带不同功能的不同部件的DNA序列。载体通常具有插入物，也称为转基因，其携带重组DNA和称为载体的骨架的较大序列，其负责载体的结构。
载体可分为依赖于不同特性的不同类型。载体的选择因此取决于过程的目的。
载体是基因工程过程的重要组成部分，因为它们构成了DNA片段从一个细胞转移到另一个细胞的基础。
载体具有携带基因序列的特定特征，并使它们能够在宿主细胞内存活。
基因转移的过程在不同的载体中也有所不同，有些载体进入宿主细胞并与宿主DNA结合，而另一些载体只是将遗传物质传递到宿主细胞并自我恢复。
尽管载体通常是DNA序列，病毒和其他粒子也可以作为载体，在类似的过程中转账。
向量可以在多个进程中重用，因为这些向量可以在进程结束时恢复。
克隆载体是克隆过程中必不可少的一类载体。这些载体有不同的序列使它们能够启动复制既能在宿主细胞中繁殖，也能在宿主体内繁殖。

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特性或载体的特点

以下是载体的一些特征;

载体应该能够自主地复制，这又取决于特定的序列中，使他们能够开始在宿主细胞内复制和传播的向量存在。一些载体甚至可能具有允许插入的DNA所必需的蛋白质的生产，该方法的调节，不同的矢量之间的插入物的进一步传输序列。
一种理想的矢量的大小也应足够小为它被结合到宿主基因组中。载体的小尺寸也使得它能够掺入大尺寸的插入件用于转移。
vectors应该易于隔离和净化，因为这需要恢复并重复使用多个过程。
对于要有效的向量，这些还应具有某些组分，其促进确定宿主细胞是否已接收到载体的过程。在该过程中使用的大多数载体具有为抗生素提供抗性或产生特定类型的蛋白质的基因。这些组分称为标记基因。
许多载体还需要独特的限制酶识别位点，其能够在特定限制酶的存在下插入载体DNA。然而，许多载体已经设计成具有靠近多个克隆位点的一系列限制性位点，这些位点增加可用于消化序列的可能限制酶。
将载体引入宿主细胞应该容易，这取决于许多因素。
在基因转移过程中，重要的是载体能够将自身或重组DNA整合到宿主细胞的基因组中。
重要的是，将重组DNA引入载体不影响载体的复制周期。

类型的向量

根据过程的目的和过程中使用的粒子类型，向量可以被分为不同的组。以下是用于不同的目的向量的通常研究组;

1.克隆载体

克隆载体是能够自主复制的载体，因此用于复制宿主细胞内的重组DNA。
克隆载体负责确定哪些宿主细胞适合复制特定的DNA片段。
克隆载体是进一步不同的类型，由不同类型的载体所特有的不同特征定义。

一种。质粒矢量

质粒是染色体外的小环状DNA分子，能够在宿主细胞内自主复制。
这些也称为重组DNA技术的主力克隆载体中。
质粒作为载体广泛应用于生命的所有三个领域;然而，它们经常用于细菌和酵母中。
质粒最重要的特征，使它们成为最好的载体之一是它们的体积小。质粒的小尺寸有助于从宿主的基因组DNA分离重组DNA。
质粒的大小范围从几千个碱基对到100多千千碱基。然而，载体的小尺寸确实影响了它可以携带的插入DNA的最大尺寸。
质粒可以携带小于20kb的插入DNA，因为质粒的克隆效率和稳定性随着载体的大小而降低。
质粒的自主复制可能是由于存在的基因和序列，可以启动质粒复制独立于宿主的复制周期。
细菌质粒含有不仅可以控制质粒复制而且确定两个质粒在同一宿主细胞内共存的可能性。
不同的质粒具有不同类型的选择性标志物，但最常见的标记包括抗生素抗性和β-半乳糖苷酶的产生。
一些最广泛使用的质粒是使用的pBR322，PUC和PBLUESCRICT载体大肠杆菌作为主人。

湾宇体

Cosmid载体是由质粒和噬菌体λ载体组成的混合载体，能够整合多达42 kb的DNA。
通过将噬菌体载体的CoS区域插入质粒载体中，通过将粘性载体进行制备。
粘粒载体是具有尺寸范围从400个碱基对至30 kb的大尺寸的载体。这些可以携带具有尺寸范围从28到46 kb的DNA序列。
粘粒载体，以便纳入不能由质粒携带大尺寸的DNA分子产生。
由于这些是混合载体，它们可以像质粒一样在宿主细胞内复制，或者像噬菌体一样保持包装。
Cosmid载体除了促进噬菌体头部填充的信号序列外，并没有许多噬菌体特征。
Cosmid的杂化结构使得噬菌体头能够结合在所有供体DNA中进行转移。
随着包装系统的高效且选择性地用于恢复更大的杂种，多年来，宇宙矢量的使用和生产增加了多年。
在实践中制备和使用的粘缝载体的一个实例是含有含有载体PBR322的含COS的衍生物的粘性pHC79。

C。噬菌体向量

噬菌体载体是只感染细菌的病毒，在携带大插入物时有效地转化它们。
噬菌体或噬菌体具有更高的转化效率，这增加了回收含有重组DNA片段的克隆的机会。
噬菌体的最重要的特征是包装系统，使大真核基因及其调控元件的结合。
噬菌体的使用还有助于分离较大量的DNA，可用于分析插入件。
尽管有许多噬菌体可以并且已被用作载体，但噬菌体λ也是最方便的克隆载体。
它可以选择性地包装长度约50 kb的染色体，噬菌体的大小可以通过去除基因组的中心部分来调整，因为它不是复制或包装供体DNA所必需的。
使用噬菌体载体，可以合并更大的DNA片段，减少克隆的数量，以获得一个特定的DNA库与整个有机体的基因组。
噬菌体载体和克隆载体一样有效，因为克隆过程后形成的重组分子被包装成感染粒子，然后可以存储或有效处理。
常用的载体噬菌体有M13噬菌体、λ噬菌体和P1噬菌体。

天。细菌人工染色体

细菌人工染色体是用于克隆细菌细胞中的DNA链段的工程化DNA分子（通常大肠杆菌）。
这些包括一个细菌衍生的f因子复制原点，它使大的DNA片段以超螺旋圆形的形式传播。
与质粒或噬菌体载体相比，细菌人工染色体可以携带更大的嵌入式DNA。
这些载体被认为优于其他人工染色体，如酵母人工染色体和哺乳动物人工染色体，因为在细菌中发现的f因子减少了插入嵌合和不稳定性，可能出现的过程。
这些是高效的，因为可以将大约300,000个碱基对的DNA段插入细菌人工染色体中，这降低了要进行所需结果的克隆的数量和循环的数量。
已经使用BAC文库来生成用于位置克隆，物理映射和基因组测序等方法的大型基因组DNA插入物。
BAC克隆系统已在基因工程被越来越多地使用，因为它的稳定性和易用性相比于其它类似载体。
然而，BAC的已用DNA片段的随机插入，导致不可预测的表达宿主基因组相关联。

e。酵母人工染色体

酵母人工染色体被工程化了用于克隆的DNA插入片段的酵母细胞，特别是酿酒酵母内的DNA分子。
YACs的开发是为了克隆大序列的DNA，以提高过程的效率。
YACs可以克隆高达500 kb的DNA，这比大多数传统的克隆载体高得多。
即使这些经常用作克隆载体，它们也有助于其他遗传过程，如DNA测序和分析。
它们的能力也是独一无二的，其克隆超过传统技术限制的较大基因组的完整序列。
由于酵母细胞是真核细胞，可以的YAC在原核系统中克隆时，可以使用为不稳定的序列。
这些由不同生物的功能单元的混合物组成，但是一旦克隆插入DNA，就可以用作通常复制酵母染色体。
使用YAC作为载体有一些限制，因为这会引入高度嵌合和插入重排。
由于这些是真核细胞，因此与细菌人工染色体相比，这些难以处理并且具有较低的效率。
多年来，人们创造出了不同的酵母人工染色体，用于不同的目的。
酵母人工染色体最常用的例子之一是pYAC4，它已被广泛用作克隆载体。

f.人类人工染色体

人工染色体是充满致癌物质的DNA片段，其作为人细胞内的新染色体。
使用人工染色体的使用随着基因工程的进步而增加，因为它有助于克服与传统传统传统系统常见的问题。
HACS可以作为单一的复印血泡存在，而无需整合到宿主染色体中，允许长期稳定维护。
此外，随着整个基因组单元可用于模拟天然基因表达，将掺入HAC的DNA插入物的尺寸中没有上限。
尽管有许多优点，但HACS仅用于与人类动力学结构和功能有关的研究。
与hac相关的限制是由于基因装载过程中的技术困难和载体结构不明确。

2.病毒载体

病毒载体是修饰宿主细胞或组织，使其表达不同类型基因的最有效的基因转移手段之一。
使用病毒作为载体的概念来自于病毒在将自己的遗传信息转化到宿主细胞中非常有效。
在病毒转导过程中，为了产生重组病毒载体，非必需的病毒基因被具有治疗价值的外来DNA序列所取代。
目前，已经研究了不同的病毒组，他们可能用作病毒载体，以提供基因以提供瞬态或永久转基因表达。
使用病毒载体的还使特定时间段内具有独特的喷射技术的位置特异性。
常见的病毒载体有腺病毒、逆转录病毒、痘病毒和腺相关病毒。
作为载体的特定病毒的选择取决于包括转基因表达的效率，易于生产，安全性和稳定性的多种因素。
针对不同的目的，对不同的潜在病毒载体进行了不同的临床试验。
腺病毒已被用于肿瘤抑制基因在癌症治疗中转移，逆转录病毒研究其在组织修复和工程的潜在用途。

3.表达载体

表达载体是能够表达克隆基因以确定成功的克隆过程的载体。
通常，克隆载体不允许表达克隆基因，这是为什么需要使用表达载体的原因。
表达载体的使用有助于在原核生物中处理内含子，因为这些内含子在该监管区域旁边的限制性位点设计。
载体上的限制位点导致克隆基因的剪接，从而允许基因在调控系统下表达。
表达载体中的调节系统由启动子序列，终止序列沿转录终止序列组成。
表达载体的使用是必要的，以确定克隆程序的成功和载体上的选择性标记的效率。
表达载体可以是质粒或病毒载体，它们被引入宿主细胞以编码特定的mrna。
表达载体通常用于制备蛋白质，然后可以根据宿主细胞的复杂性通过不同的方法可视化。
表达载体的复杂程度取决于它们是用于原核细胞还是真核细胞。

4.穿梭矢量

穿梭矢量是从两个不同主机中携带复制的起源，这使得它们能够在两个主机之间“穿梭”。
这些载体含有DNA质粒，通常可以在哺乳动物细胞和细菌细胞中复制。
穿梭载体用作含有来自细菌质粒和哺乳动物病毒的DNA序列的混合载体。
该载体含涉及在克隆过程中三个功能的DNA序列;病毒复制起点，一个细菌复制起点和药物抗性基因。
存在不同的复制位点和修复序列，使得能够在细菌细胞中的恢复和维持这些载体。
根据载体所使用的复制系统的类型，有三种不同的穿梭载体。
短暂复制穿梭载体需要被大T抗原识别以便在人类细胞中复制。
附加型穿梭载体工作，以建立可在含有该DNA插入片段的质粒DNA的形式永久复制的细胞系。
整合的穿梭载体只有与特定的细胞类型融合后才能进行复制，以实现基因表达。

分泌素矢量

分泌载体是一种表达克隆基因的专用表达载体，以便在除细胞质以外的位置产生蛋白质。
从细胞蛋白质产物的输送是由插入的DNA的融合有编码容易分泌的蛋白的肽的核苷酸序列来实现。
分泌载体的使用具有较高的产量，纯化过程和改善的蛋白质稳定性具有许多优点。
分泌载体可以设计用于多种类型的原核生物或真核生物，包括哺乳动物。
将真核来源的蛋白质并入原核宿主时，一个常见的问题是蛋白质的过度表达。通过使用分泌载体缓解包涵体的形成，解决了这个问题。
分泌载体已经更换了聚焦蛋白质的生产和真核DNA片段的表达的过程中的克隆载体。

载体的例子

以下是常用于不同的基因工程过程的载体的一些例子;

PBR322

图片来源:Ayacop (+ Yikrazuul)。

PBR322是在原核生物中使用的常用质粒克隆载体，主要是大肠杆菌。
该载体由cole1样质粒pMB1的复制起点、转座子Tn3的ApR基因(氨苄青霉素抗性基因)和pSC101的TcR基因组成。
设计PBR322以克服PBR312和PBR313的限制，其中两者都具有影响其作为载体的功能的外来DNA序列和限制酶切割位点。
pBR322的结构设计是为了使载体上的限制性内切酶裂解位点数量最大化，并使其大小最小化。
载体含有二十一个独特的限制酶切割位点，其中11个存在于TCR和APR基因中。
该结构还有助于在质粒内形成独特的EcoRI切割位点，从而提高载体的效率。
最初为一般克隆目的创建了PBR322系列的载体大肠杆菌以及其他类似的原核生物;然而，多年来，载体的衍生物已经被设计用于克隆目的，针对特定的有机体或特定的功能。
尽管PBR322已经使用了几十年作为有效的多功能克隆载体，但它具有一些限制。
所述载体可能会丢失在连续培养在不存在选择压力的，这可能是在重组细菌的大规模发酵中的问题。

pUC19

图片来源:Yikrazuul。

PUC19还是质粒克隆载体的实例，其用于将重组DNA片段转移到宿主细胞中。
“pUC19”这个名字来自于载体，其中“p”表示质粒，“UC”表示载体设计和构建的加州大学。
载体已被广泛地用于克隆目的，其中含有质粒的宿主细胞与生长培养基上的菌落颜色的差异不同的宿主细胞。
载体是双链DNA分子，具有2686bp和高拷贝数。
pUC19由54个碱基对的克隆位点聚合，进一步包含13个不同的六核苷酸特异性限制性内切酶。
用PUC19克隆后菌落筛选是由于存在用于编码β-半乳糖苷酶的N-末端片段的选择性标记。

λ噬菌体

λ-phage是一种感染细菌种类的噬菌体的一个例子，大肠杆菌（大肠杆菌）。
该载体比其他质粒载体更有效，因为它在进入细菌细胞时具有更高的效率，以便在宿主基因组内掺入重组DNA。
它是一个包含一个ori序列的双链DNA噬菌体需要复制和一些编码调节和复制蛋白的DNA序列。
通过theta和滚环复制过程的组合中的噬菌体DNA复制，以产生线性双链DNA。然后，它后面是COS序列，这使得能够在感染后的基因组中的环化。
向量的两个臂之间的DNA序列不是必需的，其然后与克隆过程中的重组DNA置换。

向量的应用

载体在分子生物学和基因工程中的应用随着时间的推移而增加，这是由于过程的简单性、成本效益和快速性。以下是载体在分子生物学中的一些主要应用;

克隆载体是最重要的载体组，用于将异物DNA转移到宿主细胞中以进行不同目的。
载体最重要的应用是为特定功能产生工程的生物，如工程大肠杆菌产生胰岛素的细菌。
载体可用于在基因组内分离特定的基因序列，并通过DNA测序确定其核苷酸序列。
它还有助于确定基因组中的控制序列和调控序列，以供研究和分析。
克隆载体可用于研究不同生物体内蛋白质的结构、功能和生产。
噬菌体疗法是治疗使用噬菌体载体来治疗人类和其他动物不同的细菌性感染的一种形式。
载体还可以用来识别DNA序列不同区域的突变，以及诊断与某些疾病相关的基因缺陷。
重组DNA技术已在临床微生物学中用于不同方法，如重组抗原，重组疫苗和诊断探针。
通过使用克隆载体克隆技术制备的重组抗原已被用于筛选疾病，如HIV，HCV和CMV。
载体是分子生物学中的组分之一，其使得与细胞结构，核酸组合物和遗传工程技术有关的许多研究。

向量的局限性

下面是向量的一些局限性;

在不同的宿主中，由于代谢能的变化以及pH和温度的变化，载体不是很稳定。载体的稳定性在很大程度上取决于载体类型和宿主基因型。
宿主细胞中特定类型基因的过表达是与使用载体相关的常见问题。
使用单个类型的载体可能不足以获得特定目的。多种载体的使用是复杂的，并导致过程中的困难。
尽管有大量的研究，为生产更有效的载体分子生物学领域都做了，这是一个耗时且昂贵的过程。

参考文献

Asami, Junko等，《细菌人工染色体作为基因转录机制的分析基础》。转基因研究卷。20,4（2011）：913-24。DOI：10.1007 / s11248-010-9469-3
Basu J，Willard HF。人工染色体：潜在的应用和临床考虑。Pediatr Clin North Am。2006年10月; 53（5）：843-53，VIII。DOI：10.1016 / J.PCL.2006.08.013。PMID：17027613。
Ramsay M.酵母人工染色体克隆。莫尔生物科技。1994年4月1日（2）：181-201。DOI：10.1007 / BF02921558。PMID：7859160。
酵母人工染色体(YACs)及其复杂基因组分析。生物技术趋势。1992年1-2月;10(1-2):35-40。0167 - 7799 . doi: 10.1016 / (92) 90165 - r。PMID: 1367930。
Collins J，Hohn B. Cosmids：一种质粒基因克隆载体，其在噬菌体λ头体外是覆盖物。Proc Natl Acad SCI U S A. 1978 SEP; 75（9）：4242-6。DOI：10.1073 / PNAS.75.9.4242。PMID：360212;PMCID：PMC336088。
Dhingra G，Kumari R，Bala S，Majumdar S，Malhotra S，Sharma p，Lal S，Cullum J，Lal R.克隆载体的开发和杏仁糖分的转化方法。J Ind Microbiol Biotechnol。2003年4月30日（4）：195-204。DOI：10.1007 / S10295-003-0040-6。EPUB 2003 APR 8. PMID：12687493。
Rohweder B，Semmelmann F，Endres C，Sterner R.蛋白质生产的标准化克隆载体和大肠杆菌中的大型基因文库。生物技术。2018年1月1日; 64（1）：24-26。DOI：10.2144 / 000114628。PMID：29384074。
范·恩布登(1983)利用宇宙作为克隆载体。见:Walker J.M.， Gaastra W.(编)分子生物学技术。施普林格,多德雷赫特。https://doi.org/10.1007/978-94-011-6563-1_17
Kazuki，Yasuhiro和Mitsuo Oshimura。“人工染色体用于基因递送和动物模型的发展。”分子治疗:美国基因治疗学会杂志卷。19,9（2011）：1591-601。DOI：10.1038 / MT.2011.136
Kouprina, Natalay等，“用于功能基因组学和基因治疗的新一代人类人工染色体。”细胞和分子生命科学：CMLS卷。70,7（2013）：1135-48。DOI：10.1007 / s00018-012-1113-3
金，荣永等。“人造染色体（HAC）载体与条件厘米，用于纠正人类细胞的遗传缺陷。”美国国家科学院学报Vol . 108,50(2011): 20048-53。doi: 10.1073 / pnas.1114483108
用电穿孔法将酵母人工染色体载体导入酿酒酵母细胞。核酸研究Vol . 18,5(1990): 1313。doi: 10.1093 / nar / 18.5.1313
人类染色体22q的细菌人工染色体框架重叠图。美国国家科学院学报第93卷，13卷(1996):6297-301。doi: 10.1073 / pnas.93.13.6297
Yamaguchi, Shigeyuki等，"细菌人工染色体修饰系统在人类人工染色体载体中的应用"。米子医学学报Vol . 54,1(2011): 21-31。
Griffiths AJF, Gelbart WM, Miller JH等。现代的基因分析。纽约:W. H.弗里曼;1999.克隆特定基因。可以从https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21450/
Nora, Luísa Czamanski et al. <载体工程的艺术:走向下一代基因工具的构建>。微生物生物技术卷。12,1（2019）：125-147。DOI：10.1111 / 1751-7915.13318
洛迪什H，伯克A，Zipursky SL等。分子细胞生物学。第4版。纽约:W. H.弗里曼;2000第7.1节，DNA克隆用质粒载体。可从：https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/nbk21498/
王，姚明等人。“病毒载体作为临床和神经精神研究应用的一种新的工具。”普通精神病学卷。31,2 E000015。2018年10月25日，DOI：10.1136 / GPSYCH-2018-000015
Warnock Jn，Daigre C，Al-Rubeai M.病毒载体介绍。方法Mol Biol。2011; 737：1-25。DOI：10.1007 / 978-1-61779-095-9_1。PMID：21590391。
Sarasin A.穿梭矢量用于在哺乳动物细胞中学习诱变。J Photochem Photobiol B. 1989 APR; 3（2）：143-55。DOI：10.1016 / 1011-1344（89）80057-0。PMID：2542504。
Larson，J L和C L Hershberger。“用于克隆大肠杆菌中的重组DNA和Streptomyces Griseofuscus C581的穿梭载体。”细菌学杂志卷。157,1（1984年）：314-7。DOI：10.1128 / JB.157.1.314-317.1984
BalbásP，SoberónX，美利奴羊E，苏里塔男，Lomeli H，瓦勒女，Flores的N，玻利瓦尔F.质粒载体pBR322和其专用衍生物-评论。基因。1986; 50（1-3）：3-40。DOI：10.1016 / 0378-1119（86）90307-0。结论：3034735。
Balbas P, Soberon X, Bolivar F, Rodriguez RL。质粒,pBR322。生物技术。1988;10:5-41。doi: 10.1016 / b978 - 0 - 409 - 90042 - 2.50007 - 6。PMID: 3061523。

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