Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.
İn vivo montaj, DNA parçalarını homolog rekombinasyon yoluyla birleştirmek için bakterilerdeki içsel DNA onarım enzimlerine dayanan, ligasyondan bağımsız bir klonlama yöntemidir. Bu protokol hem zaman hem de maliyet etkindir, çünkü az sayıda reaktif gereklidir ve klonlama verimliliği %99'a kadar çıkabilir.
İn vivo montaj (IVA), plazmitleri birleştirmek için DNA fragmanlarının moleküller arası rekombinasyonunu destekleyen bakterilerde bulunan içsel enzimleri kullanan bir moleküler klonlama yöntemidir. Bu yöntem, 15-50 bp homoloji bölgelerine sahip DNA fragmanlarını yaygın olarak kullanılan laboratuvar Escherichia coli suşlarına dönüştürerek işlev görür ve bakteriler, DNA fragmanlarını bir plazmide birleştirmek için RecA'dan bağımsız onarım yolunu kullanır. Bu yöntem, E. coli suşlarına dönüşmeden önce plazmitlerin in vitro montajına dayanan birçok moleküler klonlama yönteminden daha hızlı ve uygun maliyetlidir. Bunun nedeni, in vitro yöntemlerin özel enzimlerin satın alınmasını ve inkübasyon gerektiren sıralı enzimatik reaksiyonların performansını gerektirmesidir. Bununla birlikte, in vitro yöntemlerin aksine, IVA'nın deneysel olarak doğrusal plazmitleri bir araya getirdiği gösterilmemiştir. Burada, farklı replikasyon kökenlerine ve antibiyotik direnç belirteçlerine sahip plazmitler arasında plazmitleri ve alt klon DNA fragmanlarını hızlı bir şekilde birleştirmek için laboratuvarımız tarafından kullanılan IVA protokolünü paylaşıyoruz.
Moleküler klonlama, spesifik rekombinant DNA1 içeren plazmitleri üretmek için gereken bir dizi laboratuvar tekniğini kapsar. Bu her yerde bulunan teknikler genellikle deneysel iş akışında bir darboğaz görevi görür2. Birçok moleküler klonlama tekniği, amplifikasyon 3,4,5,6,7 için bir konakçı suşuna (örneğin, Escherichia coli DH5a) dönüştürülmeden önce bir dizi enzimatik reaksiyon kullanılarak in vitro DNA fragmanlarının birleştirilmesine dayanır. İn vitro plazmit montaj yöntemleri enzimlere dayandığından, enzimlerin satın alınması veya saflaştırılması hem maliyetli hem de zaman alıcı olabilir.
İn vivo montaj (IVA), uygun birkonakta DNA fragmanlarının moleküller arası rekombinasyonuna dayanan bir moleküler klonlama yöntemidir 8,9,10,11,12. Bu yöntemin temeli, E. coli'nin yaygın olarak kullanılan recA-klonlama suşlarının, tek sarmallı bir primerin restriksiyon enzimleri13 tarafından bölünmüş bir plazmit ile moleküller arası rekombinasyonuna aracılık edebileceğinin gözlemiydi. E. coli'de plazmit montajı için homolog DNA uçları oluşturmak için PCR kullanımı 1990'larda tanımlanmış ve bu yöntem rekombinasyon PCR 3,14 olarak adlandırılmıştır. Rekombinasyon PCR'nin etkinliği yaklaşık %50 olarak bildirilmiştir14. Bununla birlikte, bu yöntem, muhtemelen primerlerin yüksek maliyeti ve büyük DNA parçalarını çoğaltmak için düşük kaliteli polimerazlar kullanarak istenmeyen mutasyonların ortaya çıkma riski nedeniyle yaygın olarak benimsenmedi. Bu dezavantajlar 1990'larda önemliydi ve restriksiyon enzim aracılı klonlama gibi in vitro klonlama yöntemleri kullanılarak önlenebilirdi.
Son yıllarda, primerlerin maliyeti azalmış ve yeni ticari polimerazlar PCR amplifikasyonunun doğruluğunu artırmıştır. Sonuç olarak, rekombinasyon PCR, hızlı ve uygun maliyetli bir moleküler klonlama tekniği olarak yeniden gözden geçirildi ve IVA 2,9,15,16 olarak yeniden markalandı. Artan fizibilite ile IVA daha fazla araştırıldı ve yöntem, %99'a varan klonlama verimliliğine ulaşmak için optimize edildi16. Optimizasyonlar, in vivo rekombinasyon verimliliğini en üst düzeye çıkaran baz çiftlerinin sayısı ve erime sıcaklığı gibi homolog DNA'nın özelliklerini tanımladı 2,16. Daha ileri analizler, 150 bp ila 7 kbp arasında değişen 6 adede kadar DNA parçasının IVA15 ile verimli bir şekilde birleştirilebileceğini gösterdi. Ek olarak, grubumuz yakın zamanda farklı antibiyotik direnç kasetlerine ve replikasyonkökenlerine sahip bir plazmit serisini birleştirmek için IVA'yı kullandı 17. Bu çalışmada, IVA klonlama, her plazmit için test edilen az sayıda klon ile oldukça verimliydi (%71-100)17. Burada laboratuvarımız tarafından kullanılan IVA protokolünü açıklıyoruz.
1. Homolog uçlu primerler veya DNA parçaları tasarlayın
2. Homolog uçlar içeren DNA ürünlerinin amplifikasyonu
3. IVA (Şekil 3)
4. Doğru plazmit montajı için tarama
Bu el yazmasında, IVA kullanımına bir örnek olarak, pSU19mCherry ile aynı plazmit oluşturmak için mCherry açık okuma çerçevesini pSU19'un çoklu klonlama bölgesine yeniden klonlamak için sağlanan IVA iş akışını takip ettik (Şekil 3)17. IVA'ya uygun primerler, protokol adımları 1.1 ve 1.2'ye göre tasarlanmıştır. Daha sonra, sırasıyla plazmit omurgasını amplifiye etmek ve DNA'yı eklemek için PCR reaksiyon...
Başarılı bir IVA klonlaması için en kritik adım DNA fragmanı ve primer tasarımıdır. Homolog fragmanlar, yaklaşık 47-52 ° C'lik bir erime sıcaklığı ile en az 15 bp uzunluğunda olacak şekilde tasarlandığında IVA verimliliği büyük ölçüde iyileştirilir. IVA parça tasarımının optimizasyonunu araştıran ayrıntılı bir çalışma yayınlanmıştır16. Yüksek klonlama verimliliğine sahip olmanın bir diğer önemli adımı, PCR ampli...
Yazarların beyan edebilecekleri herhangi bir çıkar çatışması yoktur.
HGB, Kanada Lisansüstü Bursları - Kanada Doğa Bilimleri ve Mühendislik Araştırma Konseyi'nden (NSERC) yüksek lisans programı ve bir Dekan Doktora Ödülü (Saskatchewan Üniversitesi) tarafından finanse edilmektedir. Bu çalışma, bir NSERC Keşif Hibesi (RGPIN-2021-03066), Saskatchewan Üniversitesi'nden başlangıç fonları (JLT'ye) ve Kanada İnovasyon Vakfı John R. Evans Liderler Fonu (JLT'ye hibe numarası 42269) tarafından desteklenmiştir. Yazarlar, UV spektroskopisi ile DNA nicelemesinin fotoğrafını sağladığı için Bay Eric Toombs'a teşekkür eder.
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) |
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