Hauptunterschied – Klonierungsvektor vs. Expressionsvektor

Klonierungsvektor und Expressionsvektor sind zwei Arten von Vektoren, die in der rekombinanten DNA-Technologie verwendet werden, um fremde DNA-Segmente in eine Zielzelle zu transportieren. Sowohl Klonierungs- als auch Expressionsvektoren umfassen den Replikationsursprung, einzigartige Restriktionsstellen und ein selektierbares Markergen in ihren Vektorsequenzen. Sowohl Klonierungs- als auch Expressionsvektoren sind aufgrund des Vorhandenseins eines Replikationsursprungs selbstreplizierend. Klonierungsvektoren können entweder Plasmide, Cosmide oder Bakteriophagen sein. Die Hauptunterschied zwischen Klonierungsvektor und Expressionsvektor ist das Klonierungsvektor wird verwendet, um fremde DNA-Segmente in eine Wirtszelle zu tragen, während der Expressionsvektor eine Art Klonierungsvektor ist, der geeignete Expressionssignale mit maximaler Genexpression enthält.

Abgedeckte Schlüsselbereiche

1. Was ist ein Klonvektor? – Definition, Typen, Verwendungen 2. Was ist ein Ausdrucksvektor? – Definition, Typen, Verwendungen 3. Was sind die Ähnlichkeiten zwischen Klonierungsvektor und Expressionsvektor? – Überblick über die gemeinsamen Funktionen 4. Was sind die Unterschiede zwischen Klonierungsvektor und Expressionsvektor? – Vergleich der wichtigsten Unterschiede

Schlüsselbegriffe: Bakteriophagen, Klonierungsvektor, Cosmide, DNA, DNA-Technologie, Expressionskonstrukt, Expressionsvektor, Replikationsursprung, Promotorregion, rekombinante RNA, Plasmide, Restriktionsstellen, selektierbarer Marker

Was ist ein Klonvektor?

Klonierungsvektoren dienen als Träger-DNA-Moleküle. Alle Klonierungsvektoren weisen vier Besonderheiten auf:

Je nach Verwendungszweck stehen zahlreiche klassische Klonierungsvektoren wie Plasmide, Phagen und Cosmide zur Auswahl. Die Wahl eines Klonierungsvektors hängt von der Größe des Inserts und der Anwendung ab.

Plasmide

Plasmide sind natürlich vorkommende, extrachromosomale, doppelsträngige DNA-Moleküle, die sich in Bakterienzellen autonom replizieren können. Die Größenbeschränkung des Inserts in Plasmiden beträgt 10 kb. Plasmide werden als Klonierungsvektoren bei der Subklonierung und Downstream-Manipulation, cDNA-Klonierung und Expressionsassays verwendet. pBR322 ist eines der ersten gentechnisch veränderten Plasmide, das in rekombinanten DNA-Technologien verwendet wird. Das pBR322-Plasmid ist in 1 gezeigt.

Abbildung 1: pBR322

Phagen

Phagen werden vom Bakteriophagen Lambda abgeleitet, wobei die cos-Stelle des Bakteriophagen Lambda es ermöglicht, ihn in einen Phagenkopf zu packen. Die Replikation der Vektor-DNA innerhalb der Wirtszelle führt letztendlich zur Zelllyse. Die Größe des Inserts, das in einen Phagenvektor eingefügt werden kann, beträgt 5-12 kb. Phagenvektoren werden bei der genomischen DNA-Klonierung, cDNA-Klonierung und Expressionsbibliotheken verwendet.

Cosmiden

Cosmide sind eine Art von Plasmiden, die die cos-Stelle des Bakteriophagen Lambda enthalten. Die cos-Stelle des Bakteriophagen Lambda ermöglicht es, ihn in einen Phagenkopf zu packen. Obwohl es sich um ein Plasmid handelt, kann die Replikation von Cosmiden innerhalb der Wirtszelle die Zelle nicht wie bei Phagenvektoren lysieren. Die Größe des Inserts, das in einen Cosmidvektor kloniert werden kann, beträgt 35-45 kb. Cosmidvektoren werden in genomischen Bibliothekskonstruktionen verwendet.

Da Säugergene oft größer als 100 kb sind, kann die komplette Gensequenz nicht mit klassischen Klonierungsvektoren kloniert werden. Dieses Problem wird umgangen, indem die Eigenschaften von Wirtszellchromosomen in Vektoren nachgeahmt werden. Diese Art von Vektoren wird als künstliche Chromosomenvektoren bezeichnet. BACs (bakterielle künstliche Chromosomenvektoren), YACs (Hefe-künstliche Chromosomenvektoren) und MACs (Säugetiere künstliche Chromosomenvektoren) sind Arten von künstlichen Chromosomenvektoren.

BACs

Bakterielle künstliche Chromosomenvektoren basieren auf dem F-Faktor-Plasmid von Escherichia coli. Die Größe des Inserts, das in einen BAC-Vektor kloniert werden kann, beträgt 75-300 kb. BAC-Vektoren werden bei der Analyse großer Genome verwendet.

YACs

Künstliche Hefe-Chromosomenvektoren basieren auf Saccharomyces cerevisiae-Zentromeren, -Telomeren und anderen autonom replizierenden Sequenzen. Die Größe des Inserts, das in einen YAC-Vektor kloniert werden kann, beträgt 100-1 Mb. YAC-Vektoren werden bei der Analyse großer Genome verwendet.

MACs

Künstliche Chromosomenvektoren von Säugetieren basieren auf dem Zentromer, Telomer und dem Replikationsursprung von Säugetieren. Die Einfügegröße in MACs beträgt 100 KB bis 1 MB. MACs werden in der Tierbiotechnologie und der Humangentherapie verwendet.

Was ist ein Ausdrucksvektor?

Expressionsvektoren, auch als bezeichnet Ausdruckskonstrukt, sind eine Art von Plasmiden. Ein spezielles Gen wird durch Expressionsvektoren in eine Wirtszelle eingeführt, wobei die Expression des transformierten Gens durch den Expressionsvektor unter Verwendung einer zellulären Transkriptions- und Translationsmaschinerie erleichtert wird. Ein Expressionsvektor umfasst regulatorische Sequenzen wie Enhancer und Promotorregionen, die zu einer effizienten Genexpression führen. Nach der Expression eines bestimmten Proteins wie Insulin in einer Wirtszelle sollte das Produkt von den Proteinen der Wirtszelle gereinigt werden. Aus diesem Grund wird eingeführtes Protein entweder mit Histidin (His-Tag) oder einem anderen Protein markiert. Um eine effiziente Expression des eingeführten Gens innerhalb einer Wirtszelle zu erhalten, sollten die folgenden Expressionssignale in einen Expressionsvektor eingeführt werden.

Abbildung 2: pGEX-3X

Ähnlichkeiten zwischen Klonierungsvektor und Expressionsvektor

Unterschied zwischen Klonierungsvektor und Expressionsvektor

Definition

Klonen Vektor: Klonierungsvektor ist ein kleines Stück DNA, das in einer Wirtszelle stabil gehalten werden kann. Es wird verwendet, um Gene in Zellen einzuführen, während zahlreiche Kopien des Inserts erhalten werden.

Ausdrucksvektor: Expressionsvektor ist ein Plasmid, das verwendet wird, um ein spezifisches Gen in eine Zielzelle einzuführen und die Mechanismen einer Zelle zu übernehmen, um das relevante Genprodukt herzustellen.

Rolle

Klonen Vektor: Klonierungsvektoren werden verwendet, um zahlreiche Kopien des inserierten DNA-Segments zu erhalten.

Ausdrucksvektor: Expressionsvektoren werden verwendet, um ein Genprodukt des inserierten DNA-Segments zu erhalten, entweder ein Protein oder eine RNA.

Typen

Klonen Vektor: Klonierungsvektoren können Plasmide, Cosmide, Phagen, BACs, YACs oder MACs sein.

Ausdrucksvektor: Expressionsvektor ist ein Plasmidvektor.

Merkmale des Vektors

Klonierungsvektor: Klonierungsvektoren umfassen einen Replikationsursprung, einzigartige Restriktionsstellen und einen selektierbaren Marker.

Ausdrucksvektor: Der Expressionsvektor umfasst Enhancer, Promotorregion, Terminationscodon, Transkriptionsinitiationssequenz und Translationsinitiationssequenz im Vektor zusätzlich zu den typischen Merkmalen eines Klonierungsvektors.

Abschluss

Klonierungsvektoren und Expressionsvektoren werden in der rekombinanten DNA-Technologie leicht verwendet, um fremde DNA-Segmente in Zielzellen einzuführen. Sowohl Klonierungsvektoren als auch Expressionsvektoren können sich innerhalb der Wirtszelle selbst replizieren. Klonierungsvektoren werden typischerweise zum Einführen fremder Gene in Zielzellen verwendet, während zahlreiche Kopien des eingeführten Gens erreicht werden. Expressionsvektoren werden verwendet, um das Genprodukt zu erhalten, entweder ein Protein oder eine RNA des eingeführten Gens in die Wirtszelle. Die meisten rekombinanten Proteine ​​wie Insulin werden durch die Verwendung von Expressionsvektoren hergestellt. Der Hauptunterschied zwischen Klonierungsvektor und Expressionsvektor besteht in der Anwendung jedes Vektors in der rekombinanten DNA-Technologie.

Referenz:

1. „Vektoren klonen“. Klonen und molekulare Analyse von Genen. N.S., N.D. Netz. Hier verfügbar. 18. Juni 2017. 2. „Shuttle-Vektoren und Ausdrucksvektoren.“ Grenzenlos. Grenzenlos, 26. Mai 2016. Web. Hier verfügbar. 18. Juni 2017.

Bild mit freundlicher Genehmigung:

1. „PBR322“ von Ayacop (+ Yikrazuul) – Eigene Arbeit (Public Domain) über Commons Wikimedia2. „PGEX-3X-Klonierungsvektor“ Von Magnus Manske – Erstellt von Magnus Manske (CC BY-SA 3.0) über Commons Wikimedia