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여기에서는 인서트의 3' 말단에 적절한 제한 부위를 도입하여 pVAX1-PRRSV 발현 벡터를 얻기 위한 프로토콜을 제시합니다. 우리는 상동 재조합 기술을 통해 벡터를 선형화하고 DNA 단편을 벡터에 하나씩 결합할 수 있습니다.
유전자 발현 벡터의 구성은 실험 생물학에서 실험실 작업의 중요한 구성 요소입니다. Gibson Assembly와 같은 기술 발전으로 벡터 구성이 상대적으로 간단하고 효율적이 되었습니다. 그러나 돼지 생식기 호흡기 증후군 바이러스(PRRSV)의 전장 게놈이 cDNA의 단일 중합효소 연쇄 반응(PCR)으로 쉽게 증폭될 수 없거나 시험관 내에서 여러 삽입물의 상동 재조합으로 전장 유전자 발현 벡터를 획득하기 어려운 경우 현재의 Gibson Assembly 기술로는 이 목표를 달성하지 못합니다.
결과적으로, 우리는 PRRSV 게놈을 여러 단편으로 나누고 PCR 증폭 단편을 얻기 위해 역 프라이머에 적절한 제한 부위를 도입하는 것을 목표로 했습니다. 상동 재조합 기술에 의해 이전의 DNA 단편을 벡터에 결합한 후, 새로운 벡터는 제한 효소 절단 부위를 획득했습니다. 따라서 새로 추가된 효소 절단 부위를 사용하여 벡터를 선형화하고 업스트림 DNA 단편의 다운스트림에 다음 DNA 단편을 도입할 수 있습니다.
업스트림 DNA 단편의 3' 말단에 도입된 제한효소 절단 부위가 제거되고, 새로운 절단 부위가 다운스트림 DNA 단편의 3' 말단에 도입됩니다. 이런 식으로 DNA 조각을 벡터에 하나씩 결합할 수 있습니다. 이 방법은 PRRSV 발현 벡터를 성공적으로 구성하는 데 적용할 수 있으며, 많은 수의 단편을 발현 벡터로 조립하는 데 효과적인 방법입니다.
원핵 및 진핵 세포에서 발현을 위한 DNA 기반 실험 도구를 구성하는 데 필수적인 기술로서 분자 클로닝은 실험 생물학의 매우 중요한 구성 요소입니다. 분자 클로닝은 삽입 DNA의 획득, 적절한 벡터로의 삽입물의 ligation, 재조합 벡터를 대장균(E. coli)으로의 변환, 양성 클론의 식별의 네 가지 프로세스를 포함합니다1. 지금까지 제한 효소 2,3 및 PCR 매개 재조합 4,5,6을 사용하여 DNA 분자를 결합하기 위해 여러 가지 방법이 채택되었습니다. Seamless cloning 기술로 알려진 Homologous recombination은 벡터에 하나 이상의 DNA 단편을 서열에 독립적이고 흉터 없이 삽입할 수 있는 클로닝 방법 그룹입니다. 이 기술에는 염기서열 및 결찰 독립적 클로닝(SLIC), 이음매 없는 결찰 클로닝 추출물(SLiCE), In-Fusion 및 Gibson Assembly가 포함됩니다. 엑소뉴클레아제를 사용하여 삽입체의 한 가닥과 벡터를 분해하여 응집력 있는 말단을 생성하고, 생체 내 수리 또는 시험관 내 재조합을 사용하여 포스포디에스테르 결합을 형성하여 삽입물을 벡터에 공유 결합합니다. 흉터 없이 모든 시퀀스에서 단일 insert를 벡터에 결합할 수 있는 기능은 매우 매력적입니다. 또한, 이 기술은 서열 제한 없이 미리 결정된 순서로 5-10개의 단편을 결합할 수 있는 능력을 가지고 있습니다.
많은 재조합 DNA 기술 중 하나로서, 현재 가장 효과적인 클로닝 방법 7,8인 Gibson Assembly 기술은 하나 또는 여러 선형화된 DNA 단편을 매끄럽게 조립하는 견고하고 우아한 엑소뉴클레아제 기반 방법입니다. Gibson Assembly 반응은 세 가지 효소, 즉 5' 엑소뉴클레아제, 고충실도 중합효소 및 내열성 DNA 리가아제의 혼합물을 사용하여 등온 조건에서 수행됩니다. 5'-3' 엑소뉴클레아제에 의해 생성된 단일 가닥 3' 돌출부는 한쪽 끝에서 상보성을 공유하는 단편의 어닐링에 기여합니다. 고충실도 중합효소는 dNTP를 첨가하여 어닐링된 단일 가닥 영역의 틈을 효과적으로 메우고, 내열성 DNA 리가아제는 흠집을 밀봉하여 결합 DNA 분자를 형성합니다8. 따라서, 이 기술적 방법은 유전자 발현 벡터의 구축에 널리 사용되어 왔다.
돼지 생식기 호흡기 증후군(PRRS)은9세에 PRRSV로 인해 돼지에서 생식 장애 및 호흡 부전을 일으키는 바이러스성 질병입니다. 이 증후군은 발열, 식욕 부진, 폐렴, 무기력, 우울증 및 호흡 곤란으로 나타납니다. 또한, 귀의 적색/청색 변색을 포함한 임상 징후가 일부 전염병에서 관찰되었습니다. PRRSV는 동맥바이러스과에 속하는 것으로, 소변, 초유, 타액을 포함한 체액의 직접적인 접촉 및 교환을 통해 돼지고기 생산국에 널리 전염됩니다. 미국에서 PRRSV의 확산으로 인해 돼지 고기 산업의 총 경제적 손실은 580 만 마리의 암퇘지와 1 억 1 천만 마리의 돼지의 사육 규모를 기준으로 연간 약 6 억 6 천 4 백만 달러로 추정되었습니다10,11. 동식물건강검사국(Animal and Plant Health Inspection Service) 보고서에 따르면 백신을 접종하지 않은 돼지의 49.8%가 혈청12에서 PRRSV가 존재하며, 감염된 돼지에서 낮은 수준의 PRRSV가 타액, 코 분비물, 소변 및 대변을 통해 배설된다13. PRRSV 전파를 제어하기 위해 여러 전략이 구현되었습니다 14,15,16. 완전히 바이러스가 음성인 집단을 생성하거나 생물 안전성 및 관리를 개선하기 위한 제거 절차 외에도 백신을 투여하는 것은 PRRS를 통제하는 효과적인 수단입니다.
PRRSV는 약 15킬로베이스(kb) 길이의 외피, 단일 가닥, 양성 감지 RNA 바이러스입니다. PRRSV 게놈은 최소 10개의 열린 판독 프레임(ORF), 짧은 5' 번역되지 않은 영역(5' UTR) 및 3' 말단의 폴리(A) 꼬리로 구성됩니다(그림 1A)17. 음성 가닥 RNA 바이러스의 게놈은 비감염성인 반면 양성 가닥 RNA 바이러스의 게놈은 전염성이 있습니다. 바이러스 자손을 생성하기 위한 RNA 및 DNA transfection에는 두 가지 주요 전략이 있습니다18. 그러나 RNA 게놈에 해당하는 전장 단편을 클로닝하는 것은 감염성 클론 구축에 매우 중요합니다. PRRSV 게놈의 길고 복잡한 특성으로 인해 PCR을 통해 한 번에 전체 길이 게놈을 쉽게 얻을 수 없습니다. 또한 PRRSV 유전자의 인공 합성이 효과적인 해결책이지만 긴 단편을 합성하는 데는 종종 비용이 많이 듭니다. 따라서 PRRSV 전장 발현 벡터를 얻기 위해 다중 삽입 상동 재조합 방법19,20으로 생성하려고 시도했습니다. 불행히도, 우리는 전장 유전자 발현 벡터를 얻을 수 없었습니다. 따라서 본 연구에서는 역프라이머에 적절한 restriction site를 추가하고 여러 차례의 상동 재조합 반응을 통해 pVAX1-PRRSV 발현 벡터를 성공적으로 획득했습니다. 또한, 이 방법은 표적 유전자의 결실 또는 돌연변이를 달성할 수 있으며 많은 수의 DNA 단편을 발현 벡터에 효율적으로 결합할 수 있습니다.
1. PRRSV 유전자 템플릿의 제조
2. PCR 프라이머 디자인
3. 단편을 증폭하는 PCR
4. PCR 단편의 정제
참고: 겔 추출 키트( 재료 표 참조)를 사용하여 겔에서 PCR 산물을 정제하는 것은 벡터 구성에 중요합니다.
5. 선형화된 벡터의 준비
NOTE: 플라스미드를 준비한 후 선택한 효소를 사용하여 절단할 수 있습니다. 긴 소화 또는 이중 효소 분해는 모든 DNA의 소화를 보장하는 데 매우 중요합니다. 이렇게 하면 후속 실험에서 위양성 클론의 수를 줄일 수 있습니다.
6. 새 벡터로 서브클로닝
참고: 50-200 ng의 벡터 및 인서트를 사용할 때 우수한 클로닝 효율을 달성할 수 있습니다.
7. 형질전환체 분석
이 논문에서는 지속적으로 도입된 restriction site를 통해 reverse primer를 사용하여 겹치는 DNA 분자를 조립하고 수리하는 in vitro recombination system을 제시합니다(그림 1B). 이 체계는 선형 벡터의 준비를 포함하는 및 적합한 5' 연장 순서 및 제한 위치를 비치하는 뇌관을 가진 PCR에 의해 소개된 돌출부를 포함하는 삽입 파편의 준비를 포함하는 포함하는 간단한 능률적인 절차입?...
Gibson 조립 기술은 DNA 단편8의 조립을 위한 시험관 내 재조합 기반 분자 클로닝 방법입니다. 이 방법을 사용하면 단일 튜브 등온 반응에서 여러 DNA 단편을 원형 플라스미드로 조립할 수 있습니다. 그러나 Gibson Assembly 기술의 장애물 중 하나는 cDNA에서 긴 단편을 획득하는 것입니다. 긴 조각은 여러 가지 이유로 정확하게 증폭하기 어렵습니다. 예를 들어, 프라이머는 장시간 ?...
저자는 이해 상충이 없음을 선언합니다.
이 연구는 중국 서부 사범 대학(No. 20E059)에서 제공하는 박사 연구 시작 기금의 재정 지원으로 지원되었습니다.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
1 kb plus DNA Ladder | Tiangen Biochemical Technology (Beijing) Co., Ltd | MD113-02 | |
2x Universal Green PCR Master Mix | Rong Wei Gene Biotechnology Co., Ltd | A303-1 | |
Agarose | Sangon Biotech (Shanghai) Co., Ltd. | 9012-36-6 | |
Benchtop Microcentrifuge | Thermo Fisher Scientific Co., Ltd | FRESCO17 | |
Clean Bench | Sujing Antai Air Technology Co., Ltd | VD-650-U | |
DNA Electrophoresis Equipment | Cleaver Scientific Co., Ltd | 170905117 | |
DNA Loading Buffer (6x) | Biosharp Biotechnology Co., Ltd | BL532A | |
E. Z. N. A. Gel Extraction kit | Omega Bio-Tek Co., Ltd | D2500-01 | |
E.Z.N.A. Plasmid DNA Mini Kit I | Omega Bio-Tek Co., Ltd | D6943-01 | |
Electro-heating Standing-temperature Cultivator | Shanghai Hengyi Scientific Instrument Co., Ltd | DHP-9082 | |
ExonArt Seamless Cloning and Assembly kit | Rong Wei Gene Biotechnology Co., Ltd | A101-02 | |
ExonScript RT SuperMix with dsDNase | Rong Wei Gene Biotechnology Co., Ltd | A502-1 | |
FastDigest Eco321 (EcoRV) | Thermo Fisher Scientific Co., Ltd | FD0303 | |
FastDigest HindIII | Thermo Fisher Scientific Co., Ltd | FD0504 | |
FastDigest NheI | Thermo Fisher Scientific Co., Ltd | FD0974 | |
FastDigest NotI | Thermo Fisher Scientific Co., Ltd | FD0596 | |
Gel Doc XR | Bio-Rad Laboratories Co., Ltd | 721BR07925 | |
Goldview Nucleic Acid Gel Stain | Shanghai Yubo Biotechnology Co., Ltd | YB10201ES03 | |
Ice Maker Machine | Shanghai Bilang Instrument Manufacturing Co., Ltd | FMB100 | |
Invitrogen Platinum SuperFi II DNA Polymerase | Thermo Fisher Scientific Co., Ltd | 12361010 | |
LB Agar Plate (Kanamycin) | Sangon Biotech (Shanghai) Co., Ltd. | B530113-0010 | |
LB sterile liquid medium (Kanamycin) | Sangon Biotech (Shanghai) Co., Ltd. | B540113-0001 | |
Micropipettors | Thermo Fisher Scientific Co., Ltd | — | |
Microwave Oven | Panasonic Electric (China) Co., Ltd | NN-GM333W | |
Orbital Shakers | Shanghai Zhicheng Analytical Instrument Manufacturing Co., Ltd | ZHWY-2102C | |
PRRSV virus | Sichuan Agricultural University | — | |
SnapGene | GSL Biotech, LLC | v5.1 | To design primers |
T100 PCR Gradient Thermal Cycler | Bio-Rad Laboratories Co., Ltd | T100 Thermal Cycler | |
TAE buffer | Sangon Biotech (Shanghai) Co., Ltd. | B040123-0010 | |
TRIzol Reagent | Thermo Fisher Scientific Co., Ltd | 15596026 | RNA extraction reagent |
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