海洋生命・分子工学実験 II

(5') PCR によるプラスミドクローンのチェック
(コロニー PCR 法)

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はじ めに

トランスフォーメーションの後一晩培養すると,プレートにはたくさんのコロニーができるはずです
(できてほしいなあ)。一つ一つのコロニーは,基本的に単一のプラスミド(ライゲーション反応の
結果生じた環状プラスミド 1 分子)が入った大腸菌の細胞 1 個に由来する “クローン” です。
(4) では,このコロニーを拾って試験管で培養し,プラスミドを精製する方法を学びましたが,
実は,試験管で培養してプラスミドを精製するのも結構手間がいります。たとえば,何十分の一か
の確率でしか期待したようなプラスミドが組み立てられていないような場合,正しいプラスミドが
入っているかどうかわからないクローンを,試験管何十本も培養しなければならないと思うと
それはとても面倒くさいことです。
 ここでは,そのような手間をかけるより前に PCR 法を利用して簡単にチェックをする方法を
学びます。この方法は,コロニー PCR 法といいます。



知っておかなければな らないこと

PCR は「専門海洋生命・分子工学基礎実験」で やっていると思いますので説明しません。原理
のわからない人は,2002 年以前のこの実験の web テキストで勉強しておいてください。あるいは
下記の参考書を読んでみてください。

PCR 実験マニュアル
 M.A. Innis, D.H. Gelfand, J.J. Sninsky & T.J. White 著,斉藤隆監訳 HBJ出版局
生物学 -分子が語る生命のからくり-
 松岡達臣・松島治編著 朝倉書店  第 2 章を参照。
バイオ実験イラストレイテッド 3. 本当にふえる PCR
 中山広樹著 秀潤社 細胞工学別冊
Molecular Cloning - A Laboratory Manual
 Sambrook, J. & Russell, D. W. 著 Cold Spring Harbor Laboratory Press
 料理本のようなものですから英語は簡単です。原理などを詳しく解説してあるのでお薦め。
 分子生物学研究者のバイブルと言われています。
ラボマニュアル遺伝子工学・増補版
 村松正實編 丸善

(5) PCR 法 のページに書かれている方法では,プラスミドの配列に特有のプ ライマーのセットを
利用して,PCR を行っています。ここでは,別の方法で PCR をやってみましょう。 2 つのプライマー
のうち,片方はプラスミドの配列に特異的なものです。そして,もう一方は,EGFP cDNA の配列に
特異的なものです。正しく組み立てられているときには,ある決まった長さの PCR 産物が生じる
はずです。 PCR を行って,産物をア ガロースゲル電気泳動します。もしも cDNA がきちんと
組み込まれていたらどのような長さの PCR 産物ができるでしょうか?もしも cDNA が組み込
まれていなかったら,どのような長さの PCR 産物ができるでしょうか?あらかじめ,それを
知ったうえで実験をしてください。



実験

1. 1.5 ml チューブに滅菌水を 10 μL 入れる。

2. 大腸菌のコロニーを爪楊枝で拾って,1.5 ml チューブの滅菌水の中に入れる。
   注: 火のそばで行う。この実習では, 1 人 1 個。

3. 0.5 ml チューブに 2x PCR の反応液を作る。
   [ (5) PCR 法 のページに書かれた方法とは組成が違うので注意 ]
   以下の試薬を混ぜて氷冷しておきます。1 人分の 2x 反応液は 5 μL としますので,
   下の表の反応液は 10 人分です。これを 8 人(以内)で使います。

滅 菌水
11.5 μL
10x PCR バッファー (a)
10 μL
dNTP mixture (b)
8 μL
10 pmol/μL QE-Xho プライマー (c)
10 μL
10 pmol/μL EGFP-R プライマー (c)
10 μL
5 units/μL Taq DNA ポリメラーゼ (d)
0.5 μL

   注: PCR 法は,ごく微量の鋳型を多量に(数十万倍から数百万倍に)増幅する手法
      なので細心の注意が必要です。わずかに混入した自分の細胞(指先などから)の
      DNA が鋳型となって,自分の遺伝子の断片が増幅されるかも知れません。フタを
      開けるときにフタの内側に触らないように。マイクロピペットのチップを素手で
      触ったり,チップの先を机やノートにつけたりしないように注意しましょう。

4. 1 人 1 本の,新しい 0.5 ml チューブを用意して,5 μL の 2x 反応液を入れる。
   注: このあと,この反応液に対して,生きたままの大腸菌の懸濁液を加えるので,
      この段階でみんなが揃うのを待ちます。全員の準備ができたら次のステップへ。
 
5. 各自の大腸菌懸濁液を 5 μL とって,2x 反応液に加え,そのピペットで混ぜる。

6. サーマルサイクラーにチューブをセットして PCR 反応開始。
   温度条件(プログラム)は以下のとおり。
   (1) 95℃ で 2 分
   (2) [ 94℃ で 30 秒,50℃ で 30 秒,72℃ で 1 分 ]
       を 30 回繰り返す。
   (3) 25℃ で保温。
   実習の時間中に結果を見たいので,少し短めの反応時間です。そのために,EGFP
   cDNA 中にプライマーを作りました。

5. PCR 反応液の全量 10 μL に対して,6 x 色素溶液を 2 μL 加え,6 μL を
   電気泳動する。



実験 に使う試薬

(a) 10x PCR バッファー

メーカーによっていろいろだが,今回使う 10x バッファーの組成は
[100 mM Tris-HCl (pH 8.3),500 mM KCl,15 mM MgCl2,0.01% ゼラチン]

(b) dNTP mixture

各 2.5 mM の dATP,dCTP,dGTP,dTTP の混合液。

(c) プライマー

QE-Xho プライマーの配列は
[5'-CCCTTTCGTCTTCACCTC-3']
この配列の 3' 末端の CTC は (0) の配列の XhoI 認識配列の CTC です。わかりますか?

EGFP-R プライマーの配列は
[5'-GTGCCCCAGGATGTTGCCGTCCTCCTT-3']
この配列も, (0) の配列の図中にあるのですが,わかりますか?
これがわかったら大したものです。

(d) Taq DNA polymerase

Thermus aquaticus という好熱性細菌からとられた DNA 依存性 DNA ポリメラーゼ。PCR に
用いられる酵素の中で最もポピュラーであるが,proof-reading 機能が弱く,しばしば間違った
ヌクレオチドを取り込むことが知られている。また,合成した鎖の 3' 末端に,鋳型と無関係な
アデニンヌクレオチドを 1 個付加するクセがあり,これを利用して効率よくプラスミドに組み
込む手法も開発されている。詳しい情報については「知っておかなければならないこと」の中で
紹介した本を読むこと。今回の実習で使うのは宝酒造製。



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