用途:规划如何把 DNA 片段拼接成构建体,设计 Gibson 重叠区或 Golden Gate 的 Type IIS 粘端,并规避内部酶切位点、非唯一连接等常见失败。
方法选择:少量片段、任意位置无缝连接、一次性构建用 Gibson;多部件、标准化可复用部件(MoClo/模块化)、一锅法或组合文库用 Golden Gate。Gibson 无连接疤痕,Golden Gate 留下 4 bp 融合疤痕。
Gibson 设计:调用 tu run DNA_gibson_design,传入按组装顺序排列的 fragments 与 overlap_length,返回每个片段的 left_overlap、right_overlap 和 with_overlaps(已加同源臂,可交给 primer-design)。规则:重叠 15–40 bp(常用 20–25),重叠 Tm 约 48–65 °C 且各连接处均衡;避免重复序列与二级结构;各连接处同源必须唯一,否则片段会互换。
Golden Gate 设计:调用 tu run DNA_golden_gate_design,传入 parts 与 enzyme(如 BsaI),返回 parts_with_overhangs,含每个部件唯一的 4 bp 左右粘端及带 Type IIS 识别位点的完整序列。规则:必须做 domestication,所选酶位点(BsaI GGTCTC、BbsI GAAGAC)不得出现在部件内部,需用沉默突变去除;粘端必须唯一且非回文;避免高 GC 或全 AT 粘端,可参考高保真粘端集合;组装顺序由粘端决定而非列表顺序。
质控:scripts/cloning_qc.py 可筛查内部 BsaI/BbsI 位点、粘端唯一性/回文、Gibson 重叠 GC 与长度,并给出 PASS/WARN。
限制:这些工具只设计连接处,不模拟完整连接/外切酶反应,也不保证效率,需测序验证;不检查载体骨架或 ORF 读框,需自行确认。生成片段仍需用 primer-design 设计带同源臂或 Type IIS 尾的引物并做 BLAST 特异性检查。