T.R.R conceived the project, designed and performed experiments and prepared the manuscript. E.J.K and S.E.M performed experiments. All authors contributed intellectually to the final manuscript. This work was funded by a University of Leicester Innovation Fellowship to SEM and by a UK Medical Research Council (MRC) Senior Research Fellowship to S.M.C (MR/J009202/1). DNA sequencing was performed by Protein and Nucleic Acid Laboratories (PNACL), Centre for Core Biotechnology Services, University of Leicester. We wish to thank A. Francis Stewart for providing the Rox and Dre plasmids. pL451 and pL452 plasmids were obtained from National Cancer Institute (NCI), Frederick, USA.

Tasarım Hedefleme 1. Gen <ol style="margin-left: 40px;"><li> Ilgi genomik bölgeyi kapsayan uygun bir BAC klonu Sipariş. Bu, örneğin değiştirilebilir ES hücre tipine izogenik olduğundan emin olun, gen için RPCI-23 ve RPCI-24 BAC klonları, C57BL / 6 ES hücreleri hedefleme. </li><li> Hedefleme vektör tasarımı hedefleme ölçütlerini geleneksel geni uygulayın. Anahtar parametreler değişiklik intronik kasetleri bir gen nakavt stratejisi ve aralık ve yerleştirme silinmek üzere kritik eksonları (CE) tanımlayan, kurucu veya koşullu olarak gerekli olup olmadığını içerir. NOT: Bu her yerde, 10 ayrıntılı olarak ele alınmıştır. </li><li> Hedef modifikasyon sitesi kuşatan 5-6 kb Her genomik bölgeleri seçin. NOT: Üst limit p15A gibi plazmid subklonlama düşük kopya ile 80 kb gibi yüksek olabilir, ancak alt klonlanmış insert büyüklüğü, bu nedenle genellikle 10-12 kb, pBR322 vb bir BAC ile 200 kbVektör. </li></ol> 2. Multiplex Recombineering Oligolar <ol style="margin-left: 40px;"><li> Plazmid omurgasından (alt klonlama plazmid) ve seçilebilir bir marker (yerleştirme kaset) için tasarım oligolar. 180 bp&#39;lik bir HA yan genomik hedef alan ve ekleme kaset ya da alt-klonlama plazmid (Şekil 2) spesifik hazırlama dizisinin 20 bp içerir, öyle ki her bir oligo tasarlar. Not: Homoloji kolları herhangi bir tekrar eden elemanları içermemelidir, tekrar eden elemanın varlığı, yanlış hedefleme ve alt-klonlama neden olur. Tekrarlanan unsurlar gibi &#39;&#39; Masker tekrarlayın &#39;gibi web tabanlı araçları kullanılarak tespit edilebilir. </li><li> ES hücresi (Şekil 2) hedefleme için gen hedefleme vektörü lineer bir vektör oligo biri benzersiz bir sınır enzimi (RE) sitesi içerir. </li><li> Bir oligo analizör programı kullanılarak oligo parametrelerini kontrol edin. Hazırlama bölgede ikincil yapıları önlemek için özens. </li><li> Ekleme kasetinin kısa HA (50 bp), tolere edilen ve yeniden bileşenler alt numarasını verir, ancak alt-klonlama plazmid HA daha uzun (180 bp), her zaman temin edilmektedir. </li><li> &#39;&#39; CloneDB &#39;&#39; gibi web tabanlı araçları kullanarak belirli BAC klonu genomik DNA ucun yönünü belirleyin. BAC kütüphane yapımında kullanılan BAC plazmid omurgası haritasını kontrol ederek Oris gelen çoğaltma yönünü oluşturulması. Not: ORIS yaygın olarak kullanılan tüm BAC plasmidler için Kloramfenikol (Chl) marker transkripsiyon yönüne zıt genellikle. </li><li> BAC klonu üzerinde replikasyon yönüne zıt olan oligo 5 &#39;ucuna iki uç fosforotioat (PTO) bağlar ekleyin. Ters oligo (Şekil 2) bir 5 &#39;fosfat modifikasyonu ekleyin. NOT: Kırmızı sindirim üzerine asimetrik phosphorothioated PCR kaset ki can başbakan kalmış iplik bir ssDNA ara üretirreplikasyon çatalının. NOT: Maksimum multipleks rekombinasyon frekansı gecikmeli iplikçik korumalı kasetleri ile görülmektedir. Lider iplik korumalı veya çift korumalı kasetleri bazı loci eşdeğer rekombinasyon verimliliği üretmek olmayabilir. </li><li> PAGE veya HPLC saflaştırma ile oligoları Sipariş. </li></ol> PSC101 BADgbaA Recombineering Plazmid 3. BAC klon dönüştürülmesi. <ol style="margin-left: 40px;"><li> E. yapmak için yetkin BAC Recombineering taşıyan E. coli suşu, Kırmızı genlerini içeren 16 pSC101 BADgbaA plazmid ile dönüşümü. Not: pSC101 BADgbaA plazmid arabinoz uyanlabilir araC&#39;nin p kötü promoteri, bir tetrasiklin, seçim işaretleyicisi ve sıcaklığa duyarlı pSC101 replikon kontrolü altında kırmızı ve RecA gen içermektedir. <ol><li> BAC Agar kültür içinde bir steril pipet bıçakla ve lizojeni suyu 5.0 mi inoküle (LB) 12,5 ihtiva eden, pH 8.056 g mi -1 Chl. 5 saat 200 rpm&#39;de çalkalanarak 37 ° C&#39;de büyütülmüştür. </li><li> % 10 (h / h) gliserol çözeltisi, mikrosantrifüj tüpleri ve buz üzerinde elektroporasyon küvetler soğutun. 4 ° C&#39;ye kadar soğutulmuş bir büyük santrifüj ve mikrosantrifüj soğutun. </li><li> Bir spektrofotometre kullanılarak, kültürün optik yoğunluğu (OD) tespit edilmesi ve 600 nm&#39;de absorbans ölçümü. 0,3-0,8 olan bir OD 600 okuma ulaşıldığında (aşağıda tarif edildiği gibi), elektro-hücre hazırlayın. </li><li> 4 ° C&#39;de 5 dakika boyunca 1216 x g&#39;de büyük santrifüj içinde bir 50 mL santrifüj tüpüne hücreleri dönerler. </li><li> Soğutulmuş% 10 gliserol, 1 ml hücre yıkayın ve 4 ° C&#39;de 20 saniye 17949 x g&#39;de hücreleri aşağı dönerler. Yıkama 3 kez toplam adım gerçekleştirin. </li><li> % 10 gliserol, 50 ul toplam hacim içinde hücrelerin yeniden süspanse edin ve pSC101 BADgbaA Recombineering plazmid 10-200 ng ekleyin. Pipetleme ile tek bir hücre süspansiyonu elde ediliryukarı ve birkaç kez aşağı ve daha sonra önceden soğutulmuş 1 mm&#39;lik bir açıklık elektroporasyon küvetine hücreleri aktarın. </li><li> 1.8 kv, 25 jxF ve 200 Ω bir ortamda hücreleri electroporate. NOT: elektroporatörü her marka için doğru ayarları kontrol edin. En az 4 elektroporasyon bir zaman sabiti tuz ve diğer yabancı maddelerin varlığına işaret etmektedir. </li><li> Hemen LB 1 ml hücreleri kurtarma ve 50 ml&#39;lik bir santrifüj tüpüne hücreleri aktarın. </li><li> 2 saat 200 rpm&#39;de çalkalanarak 30 ° C&#39;de BAC gbaA kültür büyütün. Not: hücreler, sıcaklığa duyarlı REPE çoğaltma faktörünün etkinliğinin durdurulmasına 37 ° C&#39;de büyütüldüğünde elde pSC101 BADgbaA plazmid kaybolur. Recombineering fonksiyonlarını korumak için 30 ° C&#39;de gbaA hücreleri büyütün. </li><li> 12.5 mikrogram ml -1 Chl ve 4 mg ml -1 Tetrasiklin (Tet) kazanılan BAC gbaA kültürüne içeren LB 9 ml ekleyin. BüyümekBAC gbaA kültür O / N 30 de &#160; ° C, 200 rpm &#39;de çalkalanarak. Not: süper sarılmış gbaA plazmidi elektroporasyon bir dönüşüm etkinliği, sıvı ortamda doyma büyüme O / N olanak sağlamak üzere yeterince yüksektir. </li></ol></li></ol> Yerleştirme Kasetleri ve Altklonlaması Plazmidlerinin 4. Hazırlık <ol style="margin-left: 40px;"><li> Aşağıda tarif edildiği gibi, uzun modifiye oligolar kullanılarak (PCR), ekleme kaset (ler) ve alt-klonlama plazmid içine HA dahil polimeraz zincir reaksiyonu yapmak. <ol><li> İsteğe bağlı: Recombineering reaksiyonu içine plazmid taşınmasını önlemek için, ekleme kasetini yükseltmek için R6K kökeni veya benzeri dar ana aralığı plazmid şablonu kullanın. </li><li> Seçenek olarak ise, bir RE digest (Tablo 2) kullanılarak plazmid şablonu linearize. PCR amplifikasyon bölge dışındaki keser ve ısı inaktive bir RE seçin. Manuf tarafından tavsiye edilen ısı RE inaktiveacturer. </li><li> Yüksek sadakat sıcak başlama DNA polimeraz sistemi kullanılarak polimeraz zincir reaksiyonu (PCR) ayarlayın. (Tablo 3) ayrıntılı olarak bir PCR ana karışımı hazırlayın. (Tablo 3) gösterildiği gibi termal bisiklet gerçekleştirin. </li></ol></li><li> Agaroz jel elektroforezi ile, PCR ürünlerini analiz edin. Yük 1-5% 1 üzerine her PCR ul, 0.5 mg mi -1 etidiyum bromür (EtBr) içeren agaroz jeli (w / v). Not: spesifik olmayan amplifikasyon ürünlerinin varlığı Recombineering reaksiyonunda karışmaz. Bununla birlikte, bazı durumlarda, astar dimerler Recombineering verimliliğini düşürür. </li><li> PCR saflaştırma kiti kullanılarak PCR ürünleri saflaştırılır. <ol><li> İsteğe bağlı PCR, temizlenmesi ve ardından DpnI ile muamele ile PCR&#39;den gelen plazmid şablonu kaldırmak. (Üretici tarafından tavsiye edildiği gibi), steril iyondan arındırılmış sudan oluşan bir minimal hacimde Elute DNA. Not: DpnI ilavesi th bölünme düşük verimlilik PCR reaksiyonları sonucu saflaştırılmamış içinE metillenmiş plazmid DNA şablonu. </li></ol></li><li> DNA standartları, örneğin, λ Hindlll ile sindirilmiş, bilinen bir dizi karşı veya NanoDrop spektrofotometre kullanılarak, agaroz jel analizi ile PCR ile amplifiye edilmiş DNA miktarı belirlenir. </li></ol> 5. Altklonlaması Artı Yerleştirme <ol style="margin-left: 40px;"><li> 10 ml LB + Chl + Tet 200 ul ekleyerek O / N BAC gbaA kültürü 50 kat sulandırmak. 30 büyüyecek &#160; ° C de 1 saat 50 dakika süre ile, 200 rpm&#39;de çalkalanarak. Bir örnek dahil negatif kontrol olarak kullanılır. </li><li> Aşama 3.1.2 tarif edildiği gibi, 4 ° C, tüm Recombineering malzeme ve ekipmanlar soğutun. </li><li> LB agar pH alt klonlama vektörü (Tablo 4) seçimi için hem de eklenir DNA fragmanının seçimine olanak tanır uygun seçici antibiyotik (ler) doğru bir konsantrasyonunu ihtiva eden 8 plakaları dökün. Not: bazı antibiyotikler, pH duyarlıdır. Kullanım LBBir kural olarak, agar, pH 8. </li><li> L-Arabinoz çözeltisi (ağırlık / hacim), 10% hazırlayın. 0.2 um&#39;lik bir şırınga filtreden geçirilerek sterilize filtre. Not: Arabinoz gbaA plazmidinden Recombineering proteinlerinin ekspresyonuna neden olur. </li><li> Bir spektrofotometre kullanılarak BAC gbaA kültürünün OD kontrol edin. Takip eden aşamada tarif edildiği gibi 0,25-0,3 600 ulaşıldığında bir OD sonra, Recombineering proteinleri neden olur. </li><li> % 0.2 Arabinoz bir son konsantrasyon elde etmek için BAC kültürü, 10 ml% 10 arabinoz çözeltisi 200 ul ekle. (Arabinoz olmadan) indüklenmemiş kültürü dahil negatif kontrol olarak kullanılır. </li><li> Bir 37 BAC kültürü aktarın &#160; Cı çalkalanarak kuluçka ° ve 45 dakika 230 rpm &#39;de çalkalanarak Red ifadesini teşvik eder. Not: Kırmızı proteinlerin sentezlenmesi, 30 ° C &#39;de verimsizdir. </li><li> Hücreleri Spin ve aşama 3.1.5 tarif edildiği gibi,% 10 gliserol ile 3 kez yıkayın. </li><li> , 600-1 ekle000 alt-klonlama plazmid ve Recombineering reaksiyona sokma kaset (ler) inin her ng. Vektör ve kaset rekombinasyon yeterlilik ve bütünlüğünü kontrol etmek için sadece vektör ve vektör artı tek ekleme kontrolleri ekleyin. </li><li> Yukarı ve aşağı pipetleme ile tek bir hücre süspansiyonu elde edilir. BAC vektörleri için 3 saat boyunca 37 ° C &#39;de, çok kopya plazmid ya da LB 10 ml, 1 saat boyunca 37 ° C&#39; de, 1 ml LB içinde aşama 3.1.7 ve geri kazanılması tarif edildiği gibi elektroporasyon yapın. </li><li> Geri kazanılan kültür, örneğin,% 90,% 10, 1 çift seçme agar plakaları üzerinde% ve 37 ° C&#39;de büyümeye Levha farklı seyreltme &#160; 16 saat boyunca ° C. </li></ol> Rekombinantlarının 6. Analizi <ol style="margin-left: 40px;"><li> İsteğe bağlı: 6 ila 12 koloniler seçin ve bir HA komşu astar ve bir ekleme spesifik primer kullanarak koloni PCR gerçekleştirin. Alt klonlama plazmid ve ekleme cas dahilsette plazmid hem de negatif kontroller olarak ana BAC klonu. <ol><li> Koloni PCR&#39;ler agaroz jel analizi yapın. Beklenen boyutta parlak bir bant mevcudiyeti ile pozitif klonların belirlenmesi. NOT: SPI klonlama sürecinin yüksek verimlilik çoğunlukla doğru rekombinantlarını üretir. </li></ol></li><li> Seçici antibiyotik içeren 5 ml LB, pH 8 içinde koloniler 37 ° C&#39;de O / N büyür. </li><li> Üreticinin talimatlarına göre bir sütun saflaştırma kiti kullanılarak DNA miniprepleri hazırlayın. </li><li> Standart bir fenol-kloroform izolasyon veya benzer bir protokol kullanılarak BAC miniprep DNA&#39;sının hazırlanması. </li><li> Miniprep DNA üzerindeki RE digests gerçekleştirin. Agaroz jel elektroforezi ile ayrı bir DNA. Doğru hedefleme vektörü beklenen fragmanları boyutları içeren klonları tanımlamak için RE kalıplarını analiz. Açıkça vektör eksik parçanın (ler) ve eki (ler) içeren vektör arasındaki ayrımcılık bir RE seçin. </li><li> Optional: hala E. mevcut BAC, yoksun hücreleri elde etmek coli recombineering sonra, DH5alpha veya DH10B E. dönüştürmek için miniprep plazmid DNA kullanımı E. coli hücreleri. </li><li> Oligo sentezi hataları kontrol etmek HA ve yerleştirme kaset üzerinde DNA dizi gerçekleştirin. </li></ol>

<ol>
	<li>Dovey, O. M., Foster, C. T., Cowley, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Histone+deacetylase+1+(HDAC1),+but+not+HDAC2,+controls+embryonic+stem+cell+differentiation.">Histone deacetylase 1 (HDAC1), but not HDAC2, controls embryonic stem cell differentiation.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 107, 8242-8247 (2010).</li><li>Harvey, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spontaneous+and+carcinogen-induced+tumorigenesis+in+p53-deficient+mice.">Spontaneous and carcinogen-induced tumorigenesis in p53-deficient mice.</a> Nat. Genet. 5, 225-229 (1993).</li><li>Waterhouse, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lymphoproliferative+disorders+with+early+lethality+in+mice+deficient+in+Ctla-4.">Lymphoproliferative disorders with early lethality in mice deficient in Ctla-4.</a> Science. 270, 985-988 (1995).</li><li>Thomas, K. R., Capecchi, M. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Site-directed+mutagenesis+by+gene+targeting+in+mouse+embryo-derived+stem+cells.">Site-directed mutagenesis by gene targeting in mouse embryo-derived stem cells.</a> Cell. 51, 503-512 (1987).</li><li>Hasty, P., Rivera-P&#233;rez, J., Bradley, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+length+of+homology+required+for+gene+targeting+in+embryonic+stem+cells.">The length of homology required for gene targeting in embryonic stem cells.</a> Mol. Cell. Biol. 11, 5586-5591 (1991).</li><li>Smithies, O., Gregg, R. G., Boggs, S. S., Koralewski, M. A., Kucherlapati, R. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Insertion+of+DNA+sequences+into+the+human+chromosomal+beta-globin+locus+by+homologous+recombination.">Insertion of DNA sequences into the human chromosomal beta-globin locus by homologous recombination.</a> Nature. 317, 230-234 (1985).</li><li>Hirata, R., Chamberlain, J., Dong, R., Russell, D. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Targeted+transgene+insertion+into+human+chromosomes+by+adeno-associated+virus+vectors.">Targeted transgene insertion into human chromosomes by adeno-associated virus vectors.</a> Nat. Biotechnol. 20, 735-738 (2002).</li><li>Szostak, J. W., Orr-Weaver, T. L., Rothstein, R. J., Stahl, F. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+double-strand-break+repair+model+for+recombination.">The double-strand-break repair model for recombination.</a> Cell. 33, 25-35 (1983).</li><li>Bradley, A., Evans, M., Kaufman, M. H., Robertson, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Formation+of+germ-line+chimaeras+from+embryo-derived+teratocarcinoma+cell+lines.">Formation of germ-line chimaeras from embryo-derived teratocarcinoma cell lines.</a> Nature. 309, 255-256 (1984).</li><li>Fu, J., Teucher, M., Anastassiadis, K., Skarnes, W., Stewart, A. F., Soriano, P. M., Wassarman, P. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+recombineering+pipeline+to+make+conditional+targeting+constructs.">A recombineering pipeline to make conditional targeting constructs.</a> Methods Enzymol. 477, 125-144 (2010).</li><li>Zhang, Y., Buchholz, F., Muyrers, J., Stewart, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+new+logic+for+DNA+engineering+using+recombination+in+Escherichia+coli.">A new logic for DNA engineering using recombination in Escherichia coli.</a> Nat. Genet. 20, 123-128 (1998).</li><li>Copeland, N., Jenkins, N., Court, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recombineering:+a+powerful+new+tool+for+mouse+functional+genomics.">Recombineering: a powerful new tool for mouse functional genomics.</a> Nat. Rev. Genet. 2, 769-779 (2001).</li><li>Muyrers, J., Zhang, Y., Testa, G., Stewart, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+modification+of+bacterial+artificial+chromosomes+by+ET-recombination.">Rapid modification of bacterial artificial chromosomes by ET-recombination.</a> Nucleic Acids Res. 27, 1555-1557 (1999).</li><li>Yu, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+efficient+recombination+system+for+chromosome+engineering+in+Escherichia+coli.">An efficient recombination system for chromosome engineering in Escherichia coli.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 97, 5978-5983 (2000).</li><li>Sharan, S. K., Thomason, L. C., Kuznetsov, S. G., Court, D. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recombineering:+a+homologous+recombination-based+method+of+genetic+engineering.">Recombineering: a homologous recombination-based method of genetic engineering.</a> Nature Protoc. 4, 206-223 (2009).</li><li>Wang, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+improved+recombineering+approach+by+adding+RecA+to+&#955;+red+recombination.">An improved recombineering approach by adding RecA to &#955; red recombination.</a> Mol. Biotechnol. 32, 43-53 (2006).</li><li>Datta, S., Costantino, N., Court, D. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+set+of+recombineering+plasmids+for+gram-negative+bacteria.">A set of recombineering plasmids for gram-negative bacteria.</a> Gene. 379, 109-115 (2006).</li><li>Fu, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Full-length+RecE+enhances+linear-linear+homologous+recombination+and+facilitates+direct+cloning+for+bioprospecting.">Full-length RecE enhances linear-linear homologous recombination and facilitates direct cloning for bioprospecting.</a> Nat. Biotechnol. 30, 440-446 (2012).</li><li>Muyrers, J., Zhang, Y., Buchholz, F., Stewart, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=RecE/RecT+and+Redalpha/Redbeta+initiate+double-stranded+break+repair+by+specifically+interacting+with+their+respective+partners.">RecE/RecT and Redalpha/Redbeta initiate double-stranded break repair by specifically interacting with their respective partners.</a> Genes Develop. 14, 1971-1982 (2000).</li><li>Maresca, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Single-stranded+heteroduplex+intermediates+in+lambda+Red+homologous+recombination.">Single-stranded heteroduplex intermediates in lambda Red homologous recombination.</a> BMC Mol. Biol. 11, 54 (2010).</li><li>Mosberg, J. A., Lajoie, M. J., Church, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lambda+Red+recombineering+in+Escherichia+coli+occurs+through+a+fully+single-stranded+intermediate.">Lambda Red recombineering in Escherichia coli occurs through a fully single-stranded intermediate.</a> Genetics. 186, 791-799 (2010).</li><li>Liu, P., Jenkins, N. A., Copeland, N. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+highly+efficient+recombineering-based+method+for+generating+conditional+knockout+mutations.">A highly efficient recombineering-based method for generating conditional knockout mutations.</a> Genome Res. 13, 476-484 (2003).</li><li>Chan, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+recombineering+based+approach+for+high-throughput+conditional+knockout+targeting+vector+construction.">A recombineering based approach for high-throughput conditional knockout targeting vector construction.</a> Nucleic Acids Res. 35, e64 (2007).</li><li>Zhang, Y., Muyrers, J. P. P., Testa, G., Stewart, A. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=DNA+cloning+by+homologous+recombination+in+Escherichia+coli.">DNA cloning by homologous recombination in Escherichia coli.</a> Nat. Biotechnol. 18, 1314-1317 (2000).</li><li>Lee, E. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+highly+efficient+Escherichia+coli-based+chromosome+engineering+system+adapted+for+recombinogenic+targeting+and+subcloning+of+BAC+DNA.">A highly efficient Escherichia coli-based chromosome engineering system adapted for recombinogenic targeting and subcloning of BAC DNA.</a> Genomics. 73, 56-65 (2001).</li><li>Skarnes, W. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+conditional+knockout+resource+for+the+genome-wide+study+of+mouse+gene+function.">A conditional knockout resource for the genome-wide study of mouse gene function.</a> Nature. 474, 337-342 (2011).</li><li>Valenzuela, D. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-throughput+engineering+of+the+mouse+genome+coupled+with+high-resolution+expression+analysis.">High-throughput engineering of the mouse genome coupled with high-resolution expression analysis.</a> Nat. Biotechnol. 21, 652-659 (2003).</li><li>Bantscheff, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chemoproteomics+profiling+of+HDAC+inhibitors+reveals+selective+targeting+of+HDAC+complexes.">Chemoproteomics profiling of HDAC inhibitors reveals selective targeting of HDAC complexes.</a> Nat. Biotechnol. 29, 255-265 (2011).</li><li>Mulryan, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reduced+vas+deferens+contraction+and+male+infertility+in+mice+lacking+P2X1+receptors.">Reduced vas deferens contraction and male infertility in mice lacking P2X1 receptors.</a> Nature. 403, 86-89 (2000).</li><li>Subramanian, K., Rutvisuttinunt, W., Scott, W., Myers, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+enzymatic+basis+of+processivity+in+lambda+exonuclease.">The enzymatic basis of processivity in lambda exonuclease.</a> Nucleic Acids Res. 31, 1585-1596 (2003).</li><li>Antoch, M. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+identification+of+the+mouse+circadian+Clock+gene+by+transgenic+BAC+rescue.">Functional identification of the mouse circadian Clock gene by transgenic BAC rescue.</a> Cell. 89, 655-667 (1997).</li><li>Rostovskaya, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transposon-mediated+BAC+transgenesis+in+human+ES+cells.">Transposon-mediated BAC transgenesis in human ES cells.</a> Nucleic Acids Res. 40, e150 (2012).</li><li>Giraldo, P., Montoliu, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Size+matters:+use+of+YACs,+BACs+and+PACs+in+transgenic+animals.">Size matters: use of YACs, BACs and PACs in transgenic animals.</a> Transgenic Res. 10, 83-103 (2001).</li><li>Hill, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=BAC+trimming:+minimizing+clone+overlaps.">BAC trimming: minimizing clone overlaps.</a> Genomics. 64, 111-113 (2000).</li><li>Warming, S., Costantino, N., Court, D. L., Jenkins, N. A., Copeland, N. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Simple+and+highly+efficient+BAC+recombineering+using+galK+selection.">Simple and highly efficient BAC recombineering using galK selection.</a> Nucleic Acids Res. 33, e36 (2005).</li><li>Cong, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multiplex+Genome+Engineering+Using+CRISPR/Cas+Systems.">Multiplex Genome Engineering Using CRISPR/Cas Systems.</a> Science. 339, 819-823 (2013).</li></ol>

T.R.R is the inventor of a British patent application on multiplex recombineering technology.

ES hücre hatları ve fare modellerinin yapımı tarihsel değiştirilmiş alel 4 içerdiği plazmid yapıları kullanarak hedef geni dahil etmiştir. Bununla birlikte, bu karmaşık gen hedefleme vektörlerinin yapılışı bu modellerin zamanında üretiminde önemli bir engel olduğu kanıtlanmıştır. Recombineering tabanlı vektör inşaat stratejilerinin geliştirilmesi gelişmiş vektör tasarımları ve daha verimli vektör düzeneğini sağladı. Bununla birlikte, mevcut Recombineering protokolleri hala çok adımları içerir ara plazmid saflaştırmayı gerektirir ve farklı bakteriyel soyları kullanılır. Artı sokulmasını alt-klonlanması yerleşik BAC konakçı suşu bir elektroporasyon durumunda gerçekleştirilebilir vektör yapımı için yeni bir yaklaşım sağlar. Gen hedefleme SPI yarar vektör inşaat çeşitli uygulamalar burada test edilmiştir. Burada incelenen tüm durumlarda, SPI etkili olduğu ve doğru rekombinant plazmidi üretilmiştir.Olguların çoğunluğunda, çok sayıda farklı kasetleri doğru hedefleme vektörüne sokulmuştur. Büyük DNA kasetleri ve vektörleri kolayca SPI protokolü ağırladı ve bu sistemin esnekliği saptandı. SPI uzun homoloji dizileri ve lineer DNA kasetlerinin fosforotioat (PTO) koruma kullanımına dayanır. PTO değişiklik lineer DNA 20,21 ile egzonükleazlardan karşı koruma sağladığını ve uzun HA çoğullamayı izin rekombinasyon verimliliğini artırır. Ancak, uzun oligo dizilerinin sentezi hataları özellikle silmeler biriken şansını artırır. Ancak, protein kodlama bölgelerini kapsar halinde oligo mutasyonlar, özellikle zararlı olabilir. DNA, HA boyunca sıralama ve eklenen kasetin tam uzunlukta kapsayan yüksek bir sekansı değiştirmelerine sahip klonların elimine edilmesi tavsiye edilir. Yüksek doğrulukta bir DNA polimerazı sisteminin kullanılması da oluşumundan önerilmektediry PCR hataları. alt-klonlama plazmid HA uzunluğu bileşimi ekleme kasetinin bu göre daha kritiktir (veriler gösterilmemiştir). Ekson bölgesinde bir mutasyon tolere edilmez knock vektörleri yapımı gibi özellikle hassas uygulamaları için, ekleme kasetinin HA uzun oligo ile ilgili problemleri önlemek için (50-120 bp), kısaltılabilir. Ekleme kaset de (replikasyon yönünde bilgi mevcut değildir) değiştirilmemiş veya çift phosphorothioated bırakılabilir. Ancak bu durumda çoklayıcı hala uzun HA alt klonlama plasmidlerini korumalı gerektirir. Bu özel stratejinin bir uyarı potansiyel farklı noktalarda SPI klonlama etkileyebilir çoğullama verimlilik düşürücü olduğunu. Ekleme kaseti ve alt klonlama plazmid uzunluğu SPI klonlama başka önemli parametredir. Büyük DNA molekülleri daha az verimli electroporate ve efekt yeniden verilen, birikimliaynı hücrede her kasetleri tanıtmak için gereksinimi (veriler gösterilmemiştir). Çoğullama küçük ekleme kasetleri ile en verimli. DNA, daha büyük 3 kb de 3 kb 30 kadar en verimli Kırmızı aracılı ssDNA işleme bir sınır, yer parçalanır. 3 kb aşan Yerleştirme kasetleri rezeke ikili ve beta bağımsız yolunun 20 üzerinden az verimli recombine. Bu nedenle, doğru klon tanımlamak için yeterli kolonilerin taranmasının, bu durumlarda önemli hale gelmektedir. Rekombinasyon sonrası elektroporasyon daha uzun bir süre de zor SPI egzersizleri doğru klon kurtarma şansını artırır. Dört küçük kasetler (&lt;1.5 kb), çoklayıcı etkinliği her bir ek kaseti ile azalır olsa da, SPI işlemi ile eş zamanlı olarak eklenebilir kadar (veriler gösterilmemiştir). Ancak, bu optimal SPI deney sonucunu yansıtmaktadır ve birçok büyük kasetleri kullanırken çoğullama sınırlarını dikkate önerilir. </p&gt; kümelenmiş düzenli interspaced kısa yineleyen tekrarlar gibi genom düzenleme araçları geliştirilmesi (CRISPR) -cas9 endonükleaz sistemi yeni genom değişikliklerinin oluşturulmasını sağladı ve daha verimli genom mühendisliği 36 yol açmıştır. Ancak, bu yeni teknolojiler gen hedefleme vektörleri tamamlanmaktadır yerine onları supplanted var. Bu CRISPR-cas sistemi antibiyotik seçimi yerini ve daha multipleks Recombineering protokolü rafine ki öngörülmektedir.

Gen hedefleme teknolojilerin geliştirilmesi, farklı biyolojik sistemlerin 1-3 araştırmak için hücre hatları ve fare modellerinin yapımını sağladı. Genomik dizisinin değişimiyle anahtar ilk aşama 4 vektörü hedef gen tasarım ve yapı. Hedefleme vektörler, bir seçim işaretleyici (örn, neomisin) tarafından kapatılması istenen bir değişiklik (ler) i ihtiva eden ilgi aleli taşıyan plazmit ve memeli hücrelerinde 5 verimli homolog rekombinasyon için gerekli olan uzun genomik bölgelerdir. Hassas gen modifikasyonu embriyonik kök hedefleme Vektörün sokulmasıyla (ES) hücreleri üretilmiş 6 ya da somatik hücreler 7 ile elde edilir ve böylece hedef vektör DNA dizisinin aynı uzanan arasında homolog rekombinasyon ve amaçlanan modifikasyon transferinde genomik lokus sonuçları Gen dönüşümü 8 ile genomuna. Bu modifiEd ES hücreleri daha sonra germlin 9 vasıtasıyla modifiye edilmiş bu allel iletebilir yavrular (Khimaira&#39;da) üretilmesi için fare blastokistlerine enjekte edilebilir. Transjenik farelerin üretilmesi için alternatif bir yol, fare genomu 10 vektörün rastlantısal bir bütünleşmesine yol açan tek hücreli fare zigot bir gen ifade vektörü, mikroenjeksiyon içerir. Vektör inşaat Geleneksel yöntemler konvansiyonel yararlanmıştır bir vektör omurgasına farklı seçim işaretleyici ve genomik fragmanları klonlamak için sınırlama enzimleri ve DNA ligaz kullanılarak klonlama &#39;kes ve yapıştır&#39;. Ancak, geleneksel klonlama içsel bir sınırlayıcı faktör konumlandırma ve sınırlama sitelerinin seçimi özellikle uzun DNA dizileri ile vardır. Bu genellikle birden fazla alt klonlama adımları gerektirir ve aynı zamanda sık sık hedef geninin daha düşük bir etkinliğe yol vektörü içine yabancı DNA dizilerini sunmaktadır. Recombineering (rekombinojenik engineering) E. faj rekombinasyon proteinleri aracılığı ile homolog rekombinasyon (HR) kullanarak bu kısıtlamaların üstesinden bir DNA mühendisliği teknolojisi E. coli hücreleri, 11,12. Homolog bir dizinin herhangi bir bölge recombineering bir alt-tabaka olarak hizmet için, restriksiyon siteleri mevcudiyetine kısıtlamaları kaldırılır. Büyük DNA dizileri sorunsuz dolayısıyla yapısal bütünlüğünü 13 koruyarak, doğrudan in vivo modifiye edilebilir. Recombineering kısa bir homoloji (50 bp), 14 ve bu nedenle homoloji kolları (HA), uygun sentetik oligo dizileri dahil edilebilir çok etkilidir. Tipik Recombineering deney, bir oligo veya bir HA ihtiva eden bir çift şeritli DNA (dsDNA) fragmanı olarak Recombineering yetkili E. elektropore edildi kromozom üzerinde veya bir plazmid 15 ya yer alan hedef içeren coli hücreleri. rekombinasyon potansiyeli Kırmızı rec indüklenebilir ifade tarafından verilmektedirombination faj 16,17 proteinler veya rac profajından 18 RecET proteinleri. Kırmızı / rece eksonükleaz sonra ortağı, Kırmızı / Rect, tek damarlı bir tavlama protein (SSAP) 19 ile bağlı olan ara ürün olarak tek kordonlu bir DNA (ssDNA), lineer dsDNA dönüştürür. Uzun bir ssDNA ya da tamamlayıcı bir hedef sekansın kısa bir oligo tavlama replikasyon çatal gecikmeli şeridi üzerinde meydana gelir ve hedef bölgede dizisinin dahil edilmesine yol açar. Strand ssDNA rekombinasyon kalmış recombineering yüksek verimlilik temeli olan ve &#39;beta&#39; rekombinasyon modeli 20,21 ile tarif edilebilir. Tipik bir Recombineering iş akışı bir gen hedefleme vektör aşağıdaki iki yolların birini içerir inşa etmek. Bir yol LoxP rekombinasyon siteleri sıralı ekleme, bir işaretleyici tarafından izlenen bir plasmid içine bir fare BAC klon istenen genomik bölge alt klonlama içerir <syukarı&gt; 22 vb veya alternatif rota 10,23 Recombineering ve daha sonra 24,25 klonlama boşluk tamir bir plazmid içine modifiye odağı alt klonlama birden fazla mermi farklı hedefleme vektör elemanları ile BAC genomik odağı hedef içerir. Bu tema üzerine varyasyonlar büyük fare üretim programlarının 26,27 parçası olarak farklı yüksek verimli Recombineering boru hatlarında kullanılmaktadır. Ancak, bu işlemler, karmaşık ve uzun aşamaları içeren özel vektörler ve E. kullanılmasını gerektirir E. coli suşları (örneğin, Cre hücrelerini tanımlayan) ve vektör DNA, saflaştırma ve yeniden dönüştürme (Tablo 1), bir ya da daha fazla ara adımlar kullanmaktadır. Artı sokulmasını (SPI) alt-klonlanması p rekombinasyona ve tek bir işlem klonlama boşluk onarım (Şekil 1) bir araya getiren bir yeni Recombineering tekniğidir. SPI vektör montaj, basit, hızlı ve esnek ve standart Biraraya getiren önemli bir gelişme sunuyorve Mühendisliği (Tablo 1) yaklaşır. Burada, biz kolaylığı ve standart dışı ve zorlu vektör tasarımları inşa özel bir vurgu ile farklı vektör inşaat uygulamaları için SPI kullanarak programı göstermektedir. Test durumlarda floresan muhabiri çaldığımı vektör inşaat, çift etiketli bir protein ifadesi çaldığımı vektör, bir BAC floresan muhabiri vektör ve bir koşullu nakavt vektörü dahil. Bu çeşitli nükleer protein kompleksi, bir hücre yüzey reseptörü lokalize saflaştırmak için gereksinimi muayene veya koşullu gen ekspresyonunu baskılamak.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="1597">
	<tbody>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:315px;">Name of Material/ Equipment</td>
			<td style="width:127px;">Company</td>
			<td style="width:216px;">Catalog Number</td>
			<td style="width:941px;">Comments/Description</td>
		</tr>
		<tr height="210">
			<td height="210" style="height:210px;width:315px;">Antibiotics except Zeocin</td>
			<td style="width:127px;">Sigma: http://www.sigmaaldrich.com</td>
			<td style="width:216px;">Ampicillin, A9518-5G; 
			Chloramphenicol , C1919-5G; Blasticidin, 15205-25MG; Gentamicin, G1264-50MG; Hygromycin, H3274-50MG; Kanamycin,: K1876-1G; 
			Tetracycline hydrochloride, T7660-5G; Trimethoprim, 92131-1G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:315px;">Zeocin</td>
			<td style="width:127px;">Invivogen:&#160;</td>
			<td style="width:216px;">ant-zn-1</td>
			<td>Zeocin is also available from Life technologies/Fisher</td>
		</tr>
		<tr height="84">
			<td height="84" style="height:84px;width:315px;">C57BL/6 BAC clones</td>
			<td style="width:127px;">CHORI: https://bacpac.chori.org/&#160;</td>
			<td style="width:216px;">RPCI-23 or RPCI-24 BAC libraries</td>
			<td>129/Sv BAC clones can be obtained from Invivogen or Life technologies/Fisher</td>
		</tr>
		<tr height="105">
			<td height="105" style="height:105px;width:315px;">KOD hotstart DNA polymerase system</td>
			<td style="width:127px;">Millipore: https://www.merckmillipore.com</td>
			<td style="width:216px;">71086-3</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="105">
			<td height="105" style="height:105px;width:315px;">L-Arabinose</td>
			<td style="width:127px;">Sigma: http://www.sigmaaldrich.com</td>
			<td style="width:216px;">A3256-25G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="189">
			<td height="189" style="height:189px;width:315px;">Long oligos</td>
			<td style="width:127px;">IDT: https://www.idtdna.com; Gene link: https://www.genelink.com</td>
			<td style="width:216px;">IDT Ultramers or Gene Link long oligos</td>
			<td>PTO and Phosphosphate available as custom modifications. PAGE purification strongly recommended for long oligos.</td>
		</tr>
		<tr height="84">
			<td height="84" style="height:84px;width:315px;">MinElute PCR purification kit</td>
			<td style="width:127px;">Qiagen: http://www.qiagen.com&#160;</td>
			<td align="right" style="width:216px;">28004</td>
			<td>Minimum elution PCR purifications kits are preferred.</td>
		</tr>
		<tr height="84">
			<td height="84" style="height:84px;width:315px;">QIAPrep Spin Mini Prep kit</td>
			<td style="width:127px;">Qiagen: http://www.qiagen.com&#160;</td>
			<td align="right" style="width:216px;">27104</td>
			<td>Silica column or similar matrix kits are preferred.</td>
		</tr>
		<tr height="84">
			<td height="84" style="height:84px;width:315px;">Restriction enzymes</td>
			<td style="width:127px;">NEB: https://www.neb.com</td>
			<td style="width:216px;">DpnI: R0176L</td>
			<td>See NEB website for a list of RE.</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

subcloning plus insertion (spi) - a novel recombineering method for the rapid construction of gene targeting vectors

Gene targeting refers to the precise modification of a genetic locus using homologous recombination. The generation of novel cell lines and transgenic mouse models using this method necessitates the construction of a &#8216;targeting&#8217; vector, which contains homologous DNA sequences to the target gene, and has for many years been a limiting step in the process. Vector construction can be performed in vivo in Escherichia coli cells using homologous recombination mediated by phage recombinases using a technique termed recombineering. Recombineering is the preferred technique to subclone the long homology sequences (>4kb) and various targeting elements including selection markers that are required to mediate efficient allelic exchange between a targeting vector and its cognate genomic locus. Typical recombineering protocols follow an iterative scheme of step-wise integration of the targeting elements and require intermediate purification and transformation steps. Here, we present a novel recombineering methodology of vector assembly using a multiplex approach. Plasmid gap repair is performed by the simultaneous capture of genomic sequence from mouse Bacterial Artificial Chromosome libraries and the insertion of dual bacterial and mammalian selection markers. This subcloning plus insertion method is highly efficient and yields a majority of correct recombinants. We present data for the construction of different types of conditional gene knockout, or knock-in, vectors and BAC reporter vectors that have been constructed using this method. SPI vector construction greatly extends the repertoire of the recombineering toolbox and provides a simple, rapid and cost-effective method of constructing these highly complex vectors.

Watch this Scientific Journal Video about Subcloning Plus Insertion SPI - A Novel Recombineering Method for the Rapid Construction of Gene Targeting Vectors at JoVE.com

Subcloning Plus Insertion SPI - A Novel Recombineering Method for the Rapid Construction of Gene Targeting Vectors

Gene targeting methodologies can be used to generate transgenic mice with knockout, knock-in and tagged alleles. Here, we describe an improved method of recombineering in E. coli, that we term &#8216;subcloning plus insertion&#8217;, which can be used to generate custom gene targeting vectors rapidly.

Alt klonlama Artı Ekleme (SPI) - Gen Hedefleme Vektörler Rapid İnşaat için Yeni Bir Yöntem Recombineering

Gene targeting refers to the precise modification of a genetic locus using homologous recombination. The generation of novel cell lines and transgenic ...

subcloning-plus-insertion-spi-novel-recombineering-method-for-rapid

Research

JoVE Journal

Biology

Subcloning Plus Insertion (SPI) - A Novel Recombineering Method for the Rapid Construction of Gene Targeting Vectors

16.3K Görüntüleme.  University of Leicester. Gene targeting methodologies can be used to generate transgenic mice with knockout, knock-in and tagged alleles. Here, we describe an improved method of recombineering in E. coli, that we term ‘subcloning plus insertion’, which can be used to generate custom gene targeting vectors rapidly.

Video: Subcloning Plus Insertion SPI - A Novel Recombineering Method for the Rapid Construction of Gene Targeting Vectors

A Rapid High-throughput Method for Mapping Ribonucleoproteins (RNPs) on Human pre-mRNA

Sequencing RNAs that co-immunoprecipitate (co-IP) with RNA binding proteins has increased our understanding of splicing by demonstrating that binding location often influences function of a splicing factor.  However, as with any sampling strategy the chance of identifying an RNA bound to a splicing factor is proportional to its cellular abundance.  We have developed a novel in vitro approach for surveying binding specificity on otherwise transient pre-mRNA. This approach utilizes a specifically designed oligonucleotide pool that tiles across introns, exons, splice junctions, or other pre-mRNA.  The pool is subjected to some kind of molecular selection. Here, we demonstrate the method by separating the oligonucleotide into a bound and unbound fraction and utilize a two color array strategy to record the enrichment of each oligonucleotide in the bound fraction. The array data generates high-resolution maps with the ability to identify sequence-specific and structural determinates of ribonucleoprotein (RNP) binding on pre-mRNA.  A unique advantage to this method is its ability to avoid the sampling bias towards mRNA associated with current IP and SELEX techniques, as the pool is specifically designed and synthesized from pre-mRNA sequence. The flexibility of the oligonucleotide pool is another advantage since the experimenter chooses which regions to study and tile across, tailoring the pool to their individual needs.  Using this technique, one can assay the effects of polymorphisms or mutations on binding on a large scale or clone the library into a functional splicing reporter and identify oligonucleotides that are enriched in the included fraction.  This novel in vitro high-resolution mapping scheme provides a unique way to study RNP interactions with transient pre-mRNA species, whose low abundance makes them difficult to study with current in vivo techniques.  



A Rapid High-throughput Method for Mapping Ribonucleoproteins RNPs on Human pre-mRNA

Due to the transient nature of pre-mRNA, it can be difficult to isolate and study in vivo. Here, we present a novel in vitro approach to investigate RNA-protein interactions using a synthetic oligo pool that tiles across selected regions of pre-mRNA.

İnsan pre-mRNA üzerinde Haritalama Ribonucleoproteins Hızlı Yüksek verim için Yöntemi (RNPs)

Sequencing RNAs that co-immunoprecipitate (co-IP) with RNA binding proteins has increased our understanding of splicing by demonstrating that binding ...

Biyoloji

Hi-C: A Method to Study the Three-dimensional Architecture of Genomes.

The three-dimensional folding of chromosomes compartmentalizes the genome and and can bring distant functional elements, such as promoters and enhancers, into close spatial proximity 2-6. Deciphering the relationship between chromosome organization and genome activity will aid in understanding genomic processes, like transcription and replication. However, little is known about how chromosomes fold. Microscopy is unable to distinguish large numbers of loci simultaneously or at high resolution. To date, the detection of chromosomal interactions using chromosome conformation capture (3C) and its subsequent adaptations required the choice of a set of target loci, making genome-wide studies impossible 7-10.
We developed Hi-C, an extension of 3C that is capable of identifying long range interactions in an unbiased, genome-wide fashion. In Hi-C, cells are fixed with formaldehyde, causing interacting loci to be bound to one another by means of covalent DNA-protein cross-links. When the DNA is subsequently fragmented with a restriction enzyme, these loci remain linked. A biotinylated residue is incorporated as the 5' overhangs are filled in. Next, blunt-end ligation is performed under dilute conditions that favor ligation events between cross-linked DNA fragments. This results in a genome-wide library of ligation products, corresponding to pairs of fragments that were originally in close proximity to each other in the nucleus. Each ligation product is marked with biotin at the site of the junction. The library is sheared, and the junctions are pulled-down with streptavidin beads. The purified junctions can subsequently be analyzed using a high-throughput sequencer, resulting in a catalog of interacting fragments.
Direct analysis of the resulting contact matrix reveals numerous features of genomic organization, such as the presence of chromosome territories and the preferential association of small gene-rich chromosomes. Correlation analysis can be applied to the contact matrix, demonstrating that the human genome is segregated into two compartments: a less densely packed compartment containing open, accessible, and active chromatin and a more dense compartment containing closed, inaccessible, and inactive chromatin regions. Finally, ensemble analysis of the contact matrix, coupled with theoretical derivations and computational simulations, revealed that at the megabase scale Hi-C reveals features consistent with a fractal globule conformation.

The Hi-C method allows unbiased, genome-wide identification of chromatin interactions (1). Hi-C couples proximity ligation and massively parallel sequencing. The resulting data can be used to study genomic architecture at multiple scales: initial results identified features such as chromosome territories, segregation of open and closed chromatin, and chromatin structure at the megabase scale.

Hi-C: genomların Üç boyutlu Mimari Eğitim Bir Yöntem.

The three-dimensional folding of chromosomes compartmentalizes the genome and and can bring distant functional elements, such as promoters and enhancers, ...

The Production of C. elegans Transgenes via Recombineering with the galK Selectable Marker

The creation of transgenic animals is widely utilized in C. elegans research including the use of GFP fusion proteins to study the regulation and expression pattern of genes of interest or generation of tandem affinity purification (TAP) tagged versions of specific genes to facilitate their purification. Typically transgenes are generated by placing a promoter upstream of a GFP reporter gene or cDNA of interest, and this often produces a representative expression pattern. However, critical elements of gene regulation, such as control elements in the 3' untranslated region or alternative promoters, could be missed by this approach. Further only a single splice variant can be usually studied by this means. In contrast, the use of worm genomic DNA carried by fosmid DNA clones likely includes most if not all elements involved in gene regulation in vivo which permits the greater ability to capture the genuine expression pattern and timing. To facilitate the generation of transgenes using fosmid DNA, we describe an E. coli based recombineering procedure to insert GFP, a TAP-tag, or other sequences of interest into any location in the gene. The procedure uses the galK gene as the selection marker for both the positive and negative selection steps in recombineering which results in obtaining the desired modification with high efficiency. Further, plasmids containing the galK gene flanked by homology arms to commonly used GFP and TAP fusion genes are available which reduce the cost of oligos by 50% when generating a GFP or TAP fusion protein. These plasmids use the R6K replication origin which precludes the need for extensive PCR product purification. Finally, we also demonstrate a technique to integrate the unc-119 marker on to the fosmid backbone which allows the fosmid to be directly injected or bombarded into worms to generate transgenic animals. This video demonstrates the procedures involved in generating a transgene via recombineering using this method.

The Production of C. elegans Transgenes via Recombineering with the galK Selectable Marker

The ability to produce transgenes for Caenorhabditis elegans using genomic DNA carried by fosmids is particularly attractive as all of the native regulatory elements are retained. Described is a simple and robust procedure for the production of transgenes via recombineering with the galK selectable marker.

Üretimi C. elegans Recombineering yoluyla transgenlerin GalK Seçilebilir Marker

The creation of transgenic animals is widely utilized in C. elegans research including the use of GFP fusion proteins to study the regulation and ...

A Novel Method for the Culture and Polarized Stimulation of Human Intestinal Mucosa Explants

Few models currently exist to realistically simulate the complex human intestine's micro-environment, where a variety of interactions take place. Proper homeostasis directly depends on these interactions, as they shape an entire immunological response inducing tolerance against food antigens while at the same time mounting effective immune responses against pathogenic microbes accidentally ingested with food.
Intestinal homeostasis is preserved also through various complex interactions between the microbiota (including food-associated beneficial bacterial strains) and the host, that regulate the attachment/degradation of mucus, the production of antimicrobial peptides by the epithelial barrier, and the "education" of epithelial cells' that controls the tolerogenic or immunogenic phenotype of unique, gut-resident lymphoid cells' populations. These interactions have been so far very difficult to reproduce with in vitro assays using either cultured cell lines or peripheral blood mononuclear cells. In addition, mouse models differ substantially in components of the intestinal mucosa (mucus layer organization, commensal bacteria community) with respect to the human gut. Thus, studies of a variety of treatments to be brought in the clinics for important stress-related or pathological conditions such as irritable bowel syndrome, inflammatory bowel disease or colorectal cancer have been difficult to carry out.
To address these issues, we developed a novel system that enables us to stimulate explants of human intestinal mucosa that retain their in situ conditioning by the host microbiota and immune response, in a polarized fashion. Polarized apical stimulation is of great importance for the outcome of the elicited immune response. It has been repeatedly shown that the same stimuli can produce completely different responses when they bypass the apical face of the intestinal epithelium, stimulating epithelial cells basolaterally or coming into direct contact with lamina propria components, switching the phenotype from tolerogenic to immunogenic and causing unnecessary and excessive inflammation in the area.
We achieved polarized stimulation by gluing a cave cylinder which delimited the area of stimulation on the apical face of the mucosa as will be described in the protocol. We used this model to examine, among others, differential effects of three different Lactobacilli strains. We show that this model system is very powerful to assess the immunomodulatory properties of probiotics in healthy and disease conditions.

We introduce a novel method for the maintenance of human intestinal mucosa in culture and monitoring of the response to various types of stimuli over at least 24 hrs. With our method, the polarity of the tissue is maintained, allowing for a physiological stimulation via the apical route.

İnsan bağırsak mukozasının eksplantlar Kültür ve Polarize Uyarım için Yeni Bir Yöntem

Few models currently exist to realistically simulate the complex human intestine's micro-environment, where a variety of interactions take place. Proper ...

Recombineering Homologous Recombination Constructs in Drosophila

The continued development of techniques for fast, large-scale manipulation of endogenous gene loci will broaden the use of Drosophila melanogaster as a genetic model organism for human-disease related research. Recent years have seen technical advancements like homologous recombination and recombineering. However, generating unequivocal null mutations or tagging endogenous proteins remains a substantial effort for most genes. Here, we describe and demonstrate techniques for using recombineering-based cloning methods to generate vectors that can be used to target and manipulate endogenous loci in vivo. Specifically, we have established a combination of three technologies: (1) BAC transgenesis/recombineering, (2) ends-out homologous recombination and (3) Gateway technology to provide a robust, efficient and flexible method for manipulating endogenous genomic loci. In this protocol, we provide step-by-step details about how to (1) design individual vectors, (2) how to clone large fragments of genomic DNA into the homologous recombination vector using gap repair, and (3) how to replace or tag genes of interest within these vectors using a second round of recombineering. Finally, we will also provide a protocol for how to mobilize these cassettes in vivo to generate a knockout, or a tagged gene via knock-in. These methods can easily be adopted for multiple targets in parallel and provide a means for manipulating the Drosophila genome in a timely and efficient manner.

Recombineering Homologous Recombination Constructs in Drosophila

Homologous recombination techniques greatly advance Drosophila genetics by enabling the creation of molecularly precise mutations. The recent adoption of recombineering allows one to manipulate large pieces of DNA and transform them into Drosophila6. The methods presented here combine these techniques to rapidly generate large homologous recombination vectors.

Homolog rekombinasyon Oluşumlar Recombineering<em&gt; Drosophila</em

The continued development of techniques for fast, large-scale manipulation of endogenous gene loci will broaden the use of Drosophila melanogaster as a ...

A Novel Ex vivo Culture Method for the Embryonic Mouse Heart

Developmental studies in the mouse are hampered by the inaccessibility of the embryo during gestation. Thus, protocols to isolate and culture individual organs of interest are essential to provide a method of both visualizing changes in development and allowing novel treatment strategies. To promote the long-term culture of the embryonic heart at late stages of gestation, we developed a protocol in which the excised heart is cultured in a semi-solid, dilute Matrigel. This substrate provides enough support to maintain the three-dimensional structure but is flexible enough to allow continued contraction. In brief, hearts are excised from the embryo and placed in a mixture of cold Matrigel diluted 1:1 with growth medium. After the diluted Matrigel solidifies, growth medium is added to the culture dish. Hearts excised as late as embryonic day 16.5 were viable for four days post-dissection. Analysis of the coronary plexus shows that this method does not disrupt coronary vascular development. Thus, we present a novel method for long-term culture of embryonic hearts.

A Novel Ex vivo Culture Method for the Embryonic Mouse Heart

Developmental studies in the mouse are hampered by the inaccessibility of the embryo during gestation. To promote the long-term culture of the embryonic heart at late stages of gestation, we developed a protocol in which the excised heart is cultured in a semi-solid, dilute Matrigel.

Yeni Bir<em&gt; Ex vivo</emEmbriyonik Fare Kalp için&gt; Kültür Yöntemi

Developmental studies in the mouse are hampered  by the inaccessibility of the embryo during gestation. Thus, protocols to  isolate and culture individual ...

Zinc-finger Nuclease Enhanced Gene Targeting in Human Embryonic Stem Cells

One major limitation with current human embryonic stem cell (ESC) differentiation protocols is the generation of heterogeneous cell populations.&#160;These cultures contain the cells of interest, but are also contaminated with undifferentiated ESCs, non-neural derivatives and other neuronal subtypes.&#160; This limits their use in in vitro and in vivo applications, such as in vitro modeling for drug discovery or cell replacement therapy. To help overcome this, reporter cell lines, which offer a means to visualize, track and isolate cells of interest, can be engineered.&#160;However, to achieve this in human embryonic stem cells via conventional homologous recombination is extremely inefficient.&#160;This protocol describes targeting of the Pituitary homeobox 3 (PITX3) locus in human embryonic stem cells using custom designed zinc-finger nucleases, which introduce site-specific double-strand DNA breaks, together with a PITX3-EGFP-specific DNA donor vector. Following the generation of the PITX3 reporter cell line, it can then be differentiated using published protocols for use in studies such as in vitro Parkinson&#8217;s disease modeling or cell replacement therapy.

Reporter cell lines offer a means to visualize, track and isolate cells of interest from heterogeneous populations.&#160;However, gene-targeting using conventional homologous recombination in human embryonic stem cells is extremely inefficient. Herein, we describe targeting CNS midbrain specific transcription factor PITX3 locus with EGFP using zinc-finger nuclease enhanced homologous recombination.

İnsan Embriyonik Kök Hücreleri Hedefleme Çinko parmak Nükleazlar Geliştirilmiş Gen

One major limitation with current human embryonic stem cell (ESC) differentiation protocols is the generation of heterogeneous cell ...

Filtration Isolation of Nucleic Acids:  A Simple and Rapid DNA Extraction Method

FINA, filtration isolation of nucleic acids, is a novel extraction method which utilizes vertical filtration via a separation membrane and absorbent pad to extract cellular DNA from whole blood in less than 2 min. The blood specimen is treated with detergent, mixed briefly and applied by pipet to the separation membrane. The lysate wicks into the blotting pad due to capillary action, capturing the genomic DNA on the surface of the separation membrane. The extracted DNA is retained on the membrane during a simple wash step wherein PCR inhibitors are wicked into the absorbent blotting pad. The membrane containing the entrapped DNA is then added to the PCR reaction without further purification. This simple method does not require laboratory equipment and can be easily implemented with inexpensive laboratory supplies. Here we describe a protocol for highly sensitive detection and quantitation of HIV-1 proviral DNA from 100 &#181;l whole blood as a model for early infant diagnosis of HIV that could readily be adapted to other genetic targets.

We describe here a simple and rapid paper-based DNA extraction method of HIV proviral DNA from whole blood detected by quantitative PCR. This protocol can be extended for use in detecting other genetic markers or using alternative amplification methods.

Nükleik Asitlerin süzülmesi İzolasyonu: basit ve hızlı DNA izolasyonu,

FINA, filtration isolation of nucleic acids, is a novel extraction method which utilizes vertical filtration via a separation membrane and absorbent pad ...

A Rapid, Scalable Method for the Isolation, Functional Study, and Analysis of Cell-derived Extracellular Matrix

The extracellular matrix (ECM) is recognized as a diverse, dynamic, and complex environment that is involved in multiple cell-physiological and pathological processes. However, the isolation of ECM, from tissues or cell culture, is complicated by the insoluble and cross-linked nature of the assembled ECM and by the potential contamination of ECM extracts with cell surface and intracellular proteins. Here, we describe a method for use with cultured cells that is rapid and reliably removes cells to isolate a cell-derived ECM for downstream experimentation.
Through use of this method, the isolated ECM and its components can be visualized by in situ immunofluorescence microscopy. The dynamics of specific ECM proteins can be tracked by tracing the deposition of a tagged protein using fluorescence microscopy, both before and after the removal of cells. Alternatively, the isolated ECM can be extracted for biochemical analysis, such as sodium dodecyl sulphate-polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE) and immunoblotting. At larger scales, a full proteomics analysis of the isolated ECM by mass spectrometry can be conducted. By conducting ECM isolation under sterile conditions, sterile ECM layers can be obtained for functional or phenotypic studies with any cell of interest. The method can be applied to any adherent cell type, is relatively easy to perform, and can be linked to a wide repertoire of experimental designs.

The extracellular matrix plays a major role in defining the microenvironment of cells and in modulating cell behavior and phenotype. We describe a rapid method for the isolation of cell-derived extracellular matrix, which can be adapted to different scales for microscopic, biochemical, proteomic, or functional studies.

Hücre kaynaklı Ekstrasellüler Matrix A Hızlı, İzolasyon, Fonksiyonel Çalışmaları Ölçeklenebilir Yöntem ve Analiz

The extracellular matrix (ECM) is recognized as a diverse, dynamic, and complex environment that is involved in multiple cell-physiological and ...

Protocols for Testing the Toxicity of Novel Insecticidal Chemistries to Mosquitoes

New classes of insecticides with novel modes of action are needed to control insecticide resistant populations of mosquitoes that transmit diseases such as Zika, dengue and malaria. Assays for rapid, high-throughput analyses of unformulated novel chemistries against mosquito larvae and adults are presented. We describe protocols for single point-dose and dose response assays to evaluate the toxicity of small molecule chemistries to the Aedes aegypti vector of Zika, dengue and yellow fever,&#160;the malaria vector, Anopheles gambiae and the northern house mosquito, Culex quinquefasciatus, on contact and via ingestion. As an example, we evaluated the toxicity of amitriptyline, a small molecule antagonist of G protein-coupled receptors, via larval, adult topical and adult blood-feeding assay. The protocols provide a starting point to investigate insecticide potential. Results are discussed in the context of additional experiments to explore product applications and mechanisms for delivery.

Protocols are described for assessing the toxicity of chemistries to immature and adult mosquitoes for development as new classes of larvicides, adulticides and endectocides. The protocols enable high-throughput testing of multiple chemistries at single-point dose and subsequent evaluation via dose response assay to determine toxicity on contact or via ingestion.

Sivrisinekler için roman böcek kimyaları toksisite testleri için iletişim kuralları

New classes of insecticides with novel modes of action are needed to control insecticide resistant populations of mosquitoes that transmit diseases such ...