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La construcción de bibliotecas de plásmidos de todo el genoma a partir de los recursos disponibles es la base y el requisito previo para emplear la genómica funcional para diseccionar procesos biológicos. Los métodos actuales de clonación de alto rendimiento, incluidos los sistemas de clonación Gateway, In-Fusion, Creator y Univector, requieren la amplificación por PCR de fragmentos de ADN objetivo 1,2,3,4,5. Este requisito previo implica flujos de trabajo de procesamiento específicos de fragmentos que abarcan múltiples operaciones estandarizadas, incluidas, entre otras, el diseño de cebadores de oligonucleótidos, la purificación en gel y la validación de secuencias mediante secuenciación. Como resultado, la construcción de bibliotecas de plásmidos de todo el genoma (por ejemplo, bibliotecas de sobreexpresión de ADNc/ORF) se ha vuelto laboriosa y requiere mucho tiempo, lo que impide el avance de la genómica funcional.
Anteriormente, desarrollamos CRISPRmass, un método de clonación de alto rendimiento diseñado para integrar fragmentos específicos de ADN (por ejemplo, el módulo UAS) en múltiples plásmidos que comparten esqueletos vectoriales idénticos6. Utilizando CRISPRmass, construimos más de 5.500 plásmidos UAS-cDNA/ORF basados en GAL4/UAS a partir de una biblioteca de Drosophila cDNA/ORF, la Colección de Oro del Centro de Recursos Genómicos de Drosophila (DGRC)6. Sin embargo, CRISPRmass carece de la capacidad de transferir fragmentos de ADN entre vectores, lo que restringe su aplicación en la clonación de alto rendimiento.
Para abordar estas limitaciones, desarrollamos la clonación de lanzadera basada en CRISPR (CRISPRshuttle), un nuevo método de alto rendimiento que facilita la transferencia de múltiples fragmentos de ADN objetivo a los vectores de destino desde plásmidos donantes7. Este proceso requiere solo dos reacciones secuenciales de probeta, eludiendo así el requisito de manejo específico de fragmentos de objetivos discretos de ADN7.
El protocolo CRISPRshuttle implica dos reacciones secuenciales de probeta (Figura 1). En primer lugar, las secuencias de la columna vertebral vectorial compartida de plásmidos donantes son escindidas por Cas9/sgRNA para liberar fragmentos de ADN objetivo. A continuación, estos fragmentos se transfieren al casete CRISPRshuttle de un vector compatible con CRISPRshuttle a través del ensamblaje de Gibson para generar los plásmidos finales. Un casete CRISPRshuttle comprende una secuencia troncal vectorial de ~20-40 pb que flanquea los extremos 5' y 3' de los fragmentos de ADN que se originan en plásmidos donantes, y uno o dos sitios únicos de reconocimiento de enzimas de restricción ubicados entre estas secuencias flanqueantes. Un vector compatible con CRISPRshuttle se construye insertando un casete CRISPRshuttle en un vector de destino, que posteriormente se linealiza digiriendo los sitios de restricción dentro del casete. El vector de destino debe ser portador de un gen de resistencia a los antibióticos distinto de los de los plásmidos del donante; Si es idéntico, el gen de resistencia debe ser reemplazado por uno distinto antes de su uso.
Aquí, presentamos un protocolo detallado que utiliza CRISPRshuttle para construir una biblioteca de plásmidos UAS-cDNA/ORF. Este proceso implica la transferencia de ORFs humanos de la Biblioteca de Expresión Lentiviral Amplia de CCSB al vector de transgénesis de Drosophila pBID-UASC 8,9. CRISPRshuttle agiliza la construcción de bibliotecas de plásmidos de todo el genoma, lo que facilita los estudios de genómica funcional.