Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.
* Bu yazarlar eşit katkıda bulunmuştur
Burada, eklerin 3' ucunda uygun kısıtlama bölgelerini tanıtarak pVAX1-PRRSV ekspresyon vektörünü elde etmek için bir protokol sunuyoruz. Homolog rekombinasyon teknolojisi ile vektörü doğrusallaştırabilir ve DNA parçalarını vektöre tek tek birleştirebiliriz.
Gen ekspresyon vektörlerinin inşası, deneysel biyolojide laboratuvar çalışmalarının önemli bir bileşenidir. Gibson Assembly gibi teknik gelişmelerle vektör yapımı nispeten basit ve verimli hale geliyor. Bununla birlikte, Domuz Üreme ve Solunum Sendromu Virüsünün (PRRSV) tam uzunluktaki genomu, cDNA'dan tek bir polimeraz zincir reaksiyonu (PCR) ile kolayca amplifiye edilemediğinde veya çoklu eklerin homolog rekombinasyonu ile tam uzunlukta bir gen ekspresyon vektörü elde etmek zor olduğunda in vitro, mevcut Gibson Assembly tekniği bu hedefe ulaşmakta başarısız olur.
Sonuç olarak, PRRSV genomunu birkaç fragmana bölmeyi ve PCR ile amplifiye edilmiş fragmanları elde etmek için ters primere uygun kısıtlama bölgelerini sokmayı amaçladık. Önceki DNA fragmanını homolog rekombinasyon teknolojisi ile vektöre kattıktan sonra, yeni vektör kısıtlama enzimi bölünme bölgesini elde etti. Böylece, yeni eklenen enzim bölünme bölgesini kullanarak vektörü doğrusallaştırabilir ve bir sonraki DNA parçasını, yukarı akış DNA parçasının akış aşağısına sokabiliriz.
Yukarı akış DNA fragmanının 3' ucuna eklenen kısıtlama enzimi bölünme bölgesi elimine edilecek ve aşağı akış DNA fragmanının 3' ucuna yeni bir bölünme bölgesi eklenecektir. Bu şekilde DNA parçalarını tek tek vektöre birleştirebiliriz. Bu yöntem, PRRSV ifade vektörünü başarılı bir şekilde oluşturmak için uygulanabilir ve çok sayıda parçayı ifade vektörüne monte etmek için etkili bir yöntemdir.
Prokaryotik ve ökaryotik hücrelerde ekspresyon için DNA tabanlı deneysel araçlar oluşturmak için temel bir teknik olan moleküler klonlama, deneysel biyolojinin çok önemli bir bileşenidir. Moleküler klonlama dört işlemi içerir: insert DNA'nın elde edilmesi, insertin uygun vektöre bağlanması, rekombinant vektörün Escherichia coli'ye (E. coli) dönüştürülmesi ve pozitif klonların tanımlanması1. Şimdiye kadar, restriksiyon enzimleri 2,3 ve PCR aracılı rekombinasyon 4,5,6 kullanılarak DNA moleküllerini birleştirmek için birden fazla yöntem benimsenmiştir. Dikişsiz klonlama teknolojisi olarak bilinen homolog rekombinasyon, bir veya daha fazla DNA parçasının bir vektöre diziden bağımsız ve yara izi bırakmadan yerleştirilmesine izin veren klonlama yöntemleri grubudur. Bu teknoloji, dizi ve ligasyondan bağımsız klonlama (SLIC), Dikişsiz Ligasyon Klonlama Özü (SLiCE), In-Fusion ve Gibson Assembly'yi içerir. Kesici ucun bir zincirini bozmak için bir eksonükleaz ve yapışkan uçlar oluşturmak için bir vektör kullanır ve fosfodiester bağları oluşturarak eki vektöre kovalent olarak birleştirmek için in vivo onarım veya in vitro rekombinasyon kullanır. Herhangi bir dizide herhangi bir sekansta tek bir eki herhangi bir yara izi olmadan bir vektöre birleştirme yeteneği çok çekici. Ayrıca teknoloji, dizi kısıtlaması olmaksızın önceden belirlenmiş bir sırayla 5-10 parçayı birleştirme yeteneğine sahiptir.
Birçok rekombinant DNA tekniğinden biri olarak, şu anda en etkili klonlama yöntemi olan Gibson Assembly tekniği 7,8, bir veya birden fazla doğrusallaştırılmış DNA parçasını sorunsuz bir şekilde birleştirmek için sağlam ve zarif bir eksonükleaz bazlı yöntemdir. Gibson Assembly reaksiyonu, izotermal koşullar altında, 5' eksonükleaz, yüksek kaliteli polimeraz ve termostabil bir DNA ligaz olmak üzere üç enzimin bir karışımı kullanılarak gerçekleştirilir. 5'-3' eksonükleaz tarafından oluşturulan tek iplikli 3' çıkıntılar, bir uçta tamamlayıcılığı paylaşan parçaların tavlanmasına katkıda bulunur. Yüksek kaliteli polimeraz, dNTP'ler ekleyerek tavlanmış tek sarmallı bölgelerdeki boşlukları etkili bir şekilde doldurur ve termostabil DNA ligaz, eklem DNA molekülleri oluşturmak için çentikleri kapatır8. Bu nedenle, bu teknik yöntem, gen ekspresyon vektörlerinin inşası için yaygın olarak kullanılmaktadır.
Domuz üreme ve solunum sendromu (PRRS), herhangi bir9 yaşında PRRSV'nin neden olduğu domuzlarda üreme bozukluğuna ve solunum yetmezliğine yol açan viral bir hastalıktır. Sendrom ateş, iştahsızlık, zatürree, uyuşukluk, depresyon ve solunum sıkıntısı ile kendini gösterir. Ayrıca, bazı salgınlarda kulaklarda kırmızı / mavi renk değişikliği de dahil olmak üzere klinik belirtiler gözlenmiştir. Arteriyor ailesinin bir üyesi olan PRRSV, idrar, kolostrum ve tükürük dahil olmak üzere sıvıların doğrudan teması ve değişimi yoluyla domuz eti üreten ülkelere yaygın olarak bulaşır. Amerika Birleşik Devletleri'nde PRRSV'nin yayılması nedeniyle, domuz endüstrisinin toplam ekonomik kayıplarının, 664 milyon domuz ve 5.8 milyon domuzun üreme ölçeğine dayalı olarak yılda yaklaşık 110 milyon dolar olduğu tahmin edilmektedir10,11. Hayvan ve Bitki Sağlığı Denetim Servisi raporu, aşılanmamış domuzların %49,8'inin serumdaPRRSV varlığını gösterdiğini 12 ve enfekte domuzlarda düşük PRRSV seviyelerinin tükürük, burun salgıları, idrar ve dışkı yoluyla atıldığınıgöstermektedir 13. PRRSV yayılımını kontrol etmek için çoklu stratejiler uygulanmıştır 14,15,16. Tamamen virüs negatif popülasyonlar oluşturmak veya biyogüvenlik ve yönetimi iyileştirmek için eliminasyon prosedürlerine ek olarak, aşıların uygulanması PRRS'yi kontrol etmenin etkili bir yoludur.
PRRSV, yaklaşık 15 kilobaz (kb) uzunluğunda, zarflı, tek sarmallı, pozitif anlamlı bir RNA virüsüdür. PRRSV genomu, en az 10 açık okuma çerçevesi (ORF), kısa bir 5' çevrilmemiş bölge (5' UTR) ve 3' terminalinde bir poli(A) kuyruktan oluşur (Şekil 1A)17. Negatif sarmallı bir RNA virüsünün genomu bulaşıcı değildir, oysa pozitif sarmallı RNA virüslerinin genomu bulaşıcıdır. Virüs döllerini oluşturmak için RNA ve DNA transfeksiyonu için iki ana strateji vardır18. Bununla birlikte, RNA genomuna karşılık gelen tam uzunluktaki parçanın klonlanması, bulaşıcı klonların inşası için çok önemlidir. PRRSV genomunun uzun ve karmaşık doğası nedeniyle, tam uzunlukta genom bir kerede PCR yoluyla kolayca elde edilemez. Ek olarak, PRRSV genlerinin yapay sentezi etkili bir çözüm olmasına rağmen, uzun parçaların sentezi genellikle pahalıdır. Bu nedenle, PRRSV tam uzunlukta ifade vektörünü elde etmek için, onu çoklu ekler homolog rekombinasyon yöntemi19,20 ile oluşturmaya çalıştık. Ne yazık ki, tam uzunlukta gen ekspresyon vektörünü elde edemedik. Bu nedenle, bu çalışmada, ters primere uygun kısıtlama bölgeleri ekledik ve birkaç tur homolog rekombinasyon reaksiyonu ile pVAX1-PRRSV ekspresyon vektörünü başarıyla elde ettik. Ayrıca, bu yöntem aynı zamanda hedef genlerin silinmesini veya mutasyona uğratılmasını sağlayabilir ve çok sayıda DNA parçasını ekspresyon vektörüne verimli bir şekilde birleştirebilir.
1. PRRSV geninin şablonunun hazırlanması
2. PCR astar tasarımı
3. Parçaları yükseltmek için PCR
4. PCR fragmanlarının saflaştırılması
NOT: PCR ürünlerinin bir jel ekstraksiyon kiti (Malzeme Tablosuna bakınız) kullanılarak bir jelden saflaştırılması, vektör yapımı için önemlidir.
5. Doğrusallaştırılmış bir vektörün hazırlanması
NOT: Plazmidi hazırladıktan sonra, seçilen enzimler onu kesmek için kullanılabilir. Uzun sindirim veya çift enzimli sindirim, tüm DNA'nın sindirimini sağlamak için çok önemlidir. Bu, sonraki deneylerde yanlış pozitif klonların sayısını azaltacaktır.
6. Yeni bir vektöre alt klonlama
NOT: 50-200 ng vektör ve ekler kullanıldığında iyi klonlama verimliliği elde edilebilir.
7. Dönüştürücülerin analiz edilmesi
Bu yazıda, sürekli olarak eklenen kısıtlama bölgeleri aracılığıyla ters primer kullanarak örtüşen DNA moleküllerini birleştirmek ve onarmak için bir in vitro rekombinasyon sistemi sunuyoruz (Şekil 1B). Bu sistem, doğrusal vektörün ve PCR tarafından getirilen çıkıntıları içeren kesici uç parçalarının, uygun 5' uzatma dizilerine ve kısıtlama bölgelerine sahip primerlerle hazırlanmasını içeren basit ve verimli bir prosedürdür; bir in vitro
Gibson montaj tekniği, DNA fragmanlarınınbirleştirilmesi için in vitro rekombinasyon tabanlı bir moleküler klonlama yöntemidir 8. Bu yöntem, birden fazla DNA fragmanının, tek tüplü bir izotermal reaksiyonda dairesel bir plazmide birleştirilmesini sağlar. Bununla birlikte, Gibson Assembly tekniğinin önündeki engellerden biri, cDNA'dan uzun parçaların elde edilmesidir. Uzun parçaların birçok nedenden dolayı doğru bir şekilde büyütülmesi zordur. Örneğin, primer...
Yazarlar herhangi bir çıkar çatışması beyan etmemektedir.
Bu çalışma, Çin Batı Normal Üniversitesi (No. 20E059) tarafından sağlanan doktora araştırma başlatma fonlarının mali desteği ile desteklenmiştir.
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 |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır