Для просмотра этого контента требуется подписка на Jove Войдите в систему или начните бесплатную пробную версию.
Сборка in vivo — это независимый от лигирования метод клонирования, который основан на собственных ферментах репарации ДНК у бактерий для сборки фрагментов ДНК путем гомологичной рекомбинации. Этот протокол является как быстрым, так и экономически эффективным, так как требуется небольшое количество реагентов, а эффективность клонирования может достигать 99 %.
Сборка in vivo (IVA) — это метод молекулярного клонирования, при котором используются собственные ферменты, присутствующие в бактериях, способствующие межмолекулярной рекомбинации фрагментов ДНК для сборки плазмид. Этот метод работает путем преобразования фрагментов ДНК с областями гомологии 15-50.н. в широко используемые лабораторные штаммы Escherichia coli , и бактерии используют независимый от RecA путь репарации для сборки фрагментов ДНК в плазмиду. Этот метод является более быстрым и экономически эффективным, чем многие методы молекулярного клонирования, которые основаны на сборке плазмид in vitro до трансформации в штаммы E. coli . Это связано с тем, что методы in vitro требуют закупки специализированных ферментов и проведения последовательных ферментативных реакций, требующих инкубации. Однако, в отличие от методов in vitro , экспериментально не было показано, что НДС собирает линейные плазмиды. В этой статье мы рассказываем о протоколе IVA, используемом нашей лабораторией для быстрой сборки плазмид и субклонирования фрагментов ДНК между плазмидами с различным происхождением репликации и маркерами устойчивости к антибиотикам.
Молекулярное клонирование включает в себя ряд лабораторных методов, необходимых для получения плазмид, содержащих специфическую рекомбинантную ДНК1. Эти вездесущие методы часто выступают в качестве узкого места в экспериментальном рабочемпроцессе2. Многие методы молекулярного клонирования основаны на сборке фрагментов ДНК in vitro с использованием серии ферментативных реакций перед превращением в штамм-хозяин (например, Escherichia coli DH5a) для амплификации 3,4,5,6,7. Поскольку методы сборки плазмид in vitro основаны на ферментах, покупка или очистка ферментов может быть как дорогостоящей, так и трудоемкой.
Сборка in vivo (IVA) представляет собой метод молекулярного клонирования, основанный на межмолекулярной рекомбинации фрагментов ДНК в подходящем хозяине 8,9,10,11,12. В основе этого метода лежало наблюдение о том, что широко используемые повторно клонирующие штаммы E. coli могут опосредуть межмолекулярную рекомбинацию одноцепочечного праймера с плазмидой, расщепленной ферментами рестрикции13. Использование ПЦР для получения гомологичных концов ДНК для сборки плазмид у E. coli было описано в 1990-х годах, и этот метод получил название рекомбинационная ПЦР 3,14. Сообщалось, что эффективность рекомбинационной ПЦР составила около 50%14. Тем не менее, этот метод не получил широкого распространения, вероятно, из-за высокой стоимости праймеров и риска введения нежелательных мутаций с использованием полимераз низкой точности для амплификации больших фрагментов ДНК. Эти недостатки были значительными в 1990-х годах, и их можно было избежать, используя методы клонирования in vitro, такие как клонирование, опосредованное рестрикцией ферментов.
В последние годы стоимость праймеров снизилась, а новые коммерческие полимеразы повысили точность амплификации ПЦР. В результате рекомбинационная ПЦР была пересмотрена в качестве быстрого и экономически эффективного метода молекулярного клонирования и переименована в IVA 2,9,15,16. В связи с повышением осуществимости НДС был дополнительно изучен и метод был оптимизирован для достижения эффективности клонирования до 99%16. В ходе оптимизаций были выявлены особенности гомологичной ДНК, такие как количество пар оснований и температура плавления, которые максимизируют эффективность рекомбинации in vivo 2,16. Дальнейший анализ показал, что до 6 фрагментов ДНК в диапазоне от 150 до 7.н. могут быть эффективно собраны с помощью IVA15. Кроме того, наша группа недавно использовала IVA для сборки серии плазмид с различными кассетами с устойчивостью к антибиотикам и истоками репликации17. В этом исследовании клонирование IVA было высокоэффективным (71-100%) с небольшим числом клонов, протестированных для каждой плазмиды (n = 2)17. Здесь мы опишем протокол IVA, используемый в нашей лаборатории.
1. Спроектируйте праймеры или фрагменты ДНК с гомологичными концами
2. Амплификация продуктов ДНК, содержащих гомологичные концы
3. НДС (Рисунок 3)
4. Скрининг на правильность сборки плазмид
В этой рукописи, в качестве примера использования IVA, мы следовали предусмотренному нами рабочему процессу IVA для повторного клонирования открытой рамки считывания mCherry в сайт множественного клонирования плазмиды pSU19 для создания плазмиды, идентичной pSU19mCherry (
Наиболее важным этапом для успешного клонирования IVA является разработка фрагмента ДНК и праймера. Эффективность IVA значительно повышается, когда гомологичные фрагменты имеют длину не менее 15.о. при температуре плавления примерно 47-52 °C. Опубликовано подробное иссле?...
У авторов нет конфликта интересов, о котором можно было бы заявить.
HGB финансируется за счет стипендий для выпускников Канады - магистерской программы от Совета по естественным наукам и инженерным исследованиям Канады (NSERC) и докторской премии декана (Университет Саскачевана). Эта работа была поддержана грантом NSERC Discovery Grant (RGPIN-2021-03066), стартовыми фондами (для JLT) от Университета Саскачевана и Канадским фондом инноваций John R. Evans Leaders Fund (грант No 42269 для JLT). Авторы благодарят г-на Эрика Тумбса за предоставленную фотографию количественного определения ДНК методом УФ-спектроскопии.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
1 kb Plus DNA ladder | FroggaBio | DM015-R500 | DNA molecular weight marker |
AccuReady M Single Channel 0.5-10 µL | Bulldog Bio | BPP020 | Pipettes for transferring liquid |
AccuReady M Single Channel Pipettor Kit | Bulldog Bio | BPK100 | Pipettes for transferring liquid |
Agar | BioShop Canada | AGR003.1 | Solidifying agent for growth medium |
Agarose | Biobasic | D0012 | Make agarose gels for DNA electrophoresis |
Biometra TOne | Analytikjena | 846-2-070-301 | Thermocycler |
Caps for glass culture tubes | Fisher Scientific | 14-957-91 | Reusable caps for glass culture tubes |
DNA primers | Integrated DNA Technologies | N/A | Bind and amplify template DNA in PCR reaction |
DpnI | New England Biolabs | R0176S | Cleave methylated template DNA following PCR amplification |
EcoRI | New England Biolabs | R3101L | Restriction enzyme, comes with appropriate buffer |
Eppendorf microtubes 1.5 mL | Sarstedt | 72.690.300 | Microtube, 1.5 mL, conical base, PP, attached flat cap, molded graduations and frosted writing space |
Ethidium bromide | Fisher Scientific | AAL0748203 | DNA visualization/intercalating agent, toxic |
EZ-10 Spin Column Plasmid DNA Miniprep Kit | Biobasic | BS614 | Isolate plasmid DNA from overnight bacterial cultures |
GelDoc Go-Gel system | Bio-Rad | 12009077 | Imaging DNA gels |
Glass culture tubes | Fisher Scientific | 14-925E | Glass culture tubes |
myGel Mini Electrophoresis System | Sigma-Aldrich | Z742288 | System used for gel electrophoresis |
NanoDrop One | Thermo Fisher | ND-ONE-W | Determine DNA concentration |
PCR Clean Up for DNA Sequencing | Biobasic | BT5100 | Purify PCR products |
Petri dish | Sarstedt | 82.1473.011 | Petri dish 92 x 16 mm, PS, transparent, with ventilation cams |
Pipette tip, 1000 µL | Sarstedt | 70.305 | Pipette tips for 100-1000 µL |
Pipette tip, 2.5 µL | Sarstedt | 70.3010.265 | Pipette tips for up to 2.5 µL |
Pipette tip, 20 µL | Sarstedt | 70.3020.200 | Pipette tips for up to 20 µL |
Pipette tip, 200 µL | Sarstedt | 70.3030.020 | Pipette tips for 1-200 µL |
Salt (NaCl) | Fisher Scientific | S271-10 | Component of bacterial growth medium (10 g/L) |
Single 0.2 mL PCR tubes with flat cap | FroggaBio | TF-1000 | PCR tubes |
Tryptone (Bacteriological) | BioShop Canada | TRP402.5 | Component of bacterial growth medium (10 g/L) |
VeriFi DNA polymerase | PCR Biosystems | PB10.42-01 | High fidelity polymerase, the PCR buffer containing Mg2+ and dNTPs is provided with purchase |
Xba I | New England Biolabs | R0145S | Restriction enzyme, comes with appropriate buffer |
Yeast extract | BioShop Canada | YEX401.205 | Component of bacterial growth medium (5 g/L) |
Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи
Запросить разрешениеThis article has been published
Video Coming Soon
Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены