1. דור של מצעים ארוכים מראש crRNA באמצעות PCR
- פריימרים עיצוב PCR מיקוד אזורי spacer של אשכול CRISPR. הוסף RNA פולימראז T7 (T7RNAP) רצף אמרגן (5 '-taatacgactcactata-3') לפריימר קדימה ואתרי הגבלה לשיבוט מוצר PCR לוקטור לשני פריימרים (2A למשל BamHI ושלישי לינד pUC19, איור.) .
הערה: T7RNAP דורש שאריות guanidine לחניכה תקינה של שעתוק. - Amplify הרצף של ריבית לפני crRNA מהדנ"א הגנומי באמצעות PCR.
- הפרד את מוצרי PCR ידי אלקטרופורזה agarose ג'ל וג'ל לחלץ להקה הרצויה. לעכל את מוצר PCR עם אנזימי ההגבלה כדי ליצור קצוות דביקים (למשל BamHI וHindIII, איור. 2A). לטהר מוצר ה-PCR שלך עם ערכת טיהור PCR לחסל מחשוף לפי מוצרים.
- הגדרת תגובת קשירה המכילה דנ"א ligase T4, מאגר ligase DNA T4 ויחס טוחן 03:01 במוצר ה-PCR ובקע את וקטור PUC יניארי dephosphorylated עם קצוות דביקים מתאימים. דגירה את התערובת על 16 מעלות צלזיוס למשך הלילה. להפוך את תערובת הקשירה לתאי Escherichia coli DH5α מוסמכים בפרוטוקולים סטנדרטיים ולהשתמש הקרנה לבנה כחולה לזהות קשירה מוצלחת.
- מבודד פלסמידים ממושבות לבנות באמצעות ערכת הכנת פלסמיד. זהה שיבוטים חיוביים על ידי רצף הפלסמיד. לחלופין, המושבה PCR עלול להיות מנוצל להקרנה.
2. דור ביניים מראש crRNA המצעים דרך החישול של oligonucleotides דנ"א
- עצב קדימה לאחור oligonucleotides עם הרצף הרצוי CRISPR החוזר / spacer. את oligonucleotides מכיל רצף של אמרגן T7 RNAP כמו גם באתרי הגבלת מסוף (למשל BamHI ושלישי לינד pUC19). לסיים את oligonucleotides כדי להבטיח צורת קצוות דביקה שלאחר החישול (ראה איור. 2B ).
- 5'-phosphorylate nmol 1 מתוך כל oligonucleotide בתגובת 20μl נפרדת הכוללת 5 μl של קינאז polynucleotide T4 (PNK), 2 μl של חיץ T4 PNK 10x, 2 ATP μl (10 מ"מ). דגירה כל דגימה במשך שעה 1 ב 37 ° C.
- להכליא שני oligonucleotides phosphorylated. שלב 1μl של תערובת phosphorylated קדימה Oligo (מ -2.2)., Μl 1 מתוך תערובת phosphorylated ההפוך Oligo (מ -2.2)., Μl 1 מתוך מאגר T4 DNA ligase 10x בתגובת μl 10. דגירת הדגימות למשך 5 דקות ב 95 ° C על בלוק חימום או במים רותחים, כבה את מקור החום ותן לתערובת להתקרר לטמפרטורת חדר (~ 2-3 שעות).
הערה: בשלב קריטי זה, תהליך הקירור האיטי מעדיף את החישול של שני oligonucleotides השוואה להיווצרות של מבנים בתוך כל oligonucleotide אחת. - לקשור 4 μl של תמהיל ההכלאה, 1μl של וקטור PUC מתעכל וdephosphorylated (0.1 מיקרוגרם /μl) עם ligase T4-DNA, מאגר ligase 10x DNA T4 ו 10 מ"מ ATP בתערובת קשירה 20 μl. דגירת המדגם ב 16 מעלות צלזיוס למשך הלילה.
- להפוך את גבעול פלסמידים לתאי Escherichia coli DH5α מוסמכים בפרוטוקולים סטנדרטיים ולנצל הקרנה לבנה כחולה. לבודד ולזהות פלסמידים שיבוטים חיוביים על ידי עיכול (להקרין למוסיף בגודל רצוי) ורצף פלסמיד שלאחר מכן.
3. דור של קאש רנ"א מצעים קצרים באמצעות סינתזת RNA oligonucleotide המותאם אישית
עיצוב הקצר קאש רנ"א מצעים (למשל רצפים בודדים חוזרים, איור. 2C) ולנצל את מתקני סינתזת RNA oligonucleotide מותאמים אישית.
הערה: הכללת deoxyribonucleotide במיקום מצוין של oligonucleotide רנ"א (איור 2 ג) ניתן להשתמש כדי לאתר את האתר של מחשוף רנ"א.
4. במבחנה Tשעתוק 7 RNA פולימראז
- מבודד פלסמידים עם המבנה תוכנן (מ -1.9. או 2.7.) באמצעות ערכת טיהור פלסמיד maxiprep.
- Linearize פלסמיד עם אנזים ההגבלה שחותך במורד זרם של הבר המשובט (למשל HindIII). ודא עיכול מלא.
הערה: אם התחנה סופית מוגדר 3 מסתעפים "של תעתיק הרנ"א היא רצויה, המבנה תוכנן צריך להכיל אתר הגבלה ספציפית נוסף לשעתוק" ניגר "במעלה זרם של רצף HindIII. - לטהר את הפלסמיד לינארית ידי פנול: כלורופורם חילוץ (1:1) ומשקעי אתנול. לשחזר את חומצות גרעין על ידי resuspending הגלולה במים סטריליים טופלו DEPC.
- הגדרה במבחנת T7 RNAP לברוח תערובת שעתוק שמכילה 40 Hepes מ"מ / Koh (pH 8), 22 המ"מ MgCl 2, 5 המ"מ dithiothreitol, spermidine 1 mM, 4 מ"מ מכל טריפוספט nucleoside (ATP, CTP, GTP, UTP ,) 40-100 מיקרוגרם / מ"ל של מתעכלפלסמיד ומ"ג / מיליליטר T7 RNAP 0.1 במים שטופלו DEPC. דגירה במשך 3 שעות ב 37 ° C.
- נתח את תעתיקי רנ"א מתקבלים על 12% ג'ל polyacrylamide denaturing אוריאת ז 8 (איור 3 א). תעתיקי רנ"א יכולים להיות מטוהרים דרך מונה ש אניון חילופי כרומטוגרפיה 13 והתאוששו על ידי משקעי אתנול משברי RNA וresuspension של הגלולה במים סטריליים DEPC טופל. לשימוש עתידי, לאחסן RNA ב-80 ° C.
5. assay endonuclease Cas6
- הגדרה 20 μl במבחנת T7 RNAP לברוח תערובת שעתוק (ראה 4.4) המכילה כמות מופחתת של 2 המ"מ ATP והוא השלים עם 2.5 μl α-[32 P]-ATP (10 mCi / מ"ל, 5000 / mmol Ci). לטהר את תוצרי תגובה באמצעות מיצוי ג'ל מ12% M ג'ל denaturing 8 אוריאה polyacrylamide. דמיינו להקות ידי autoradiography.
- לייצר ולטהר את החלבונים רקומביננטיים CAS הרצויים. בדוגמה זו, Cas6 מClostridium thermocellum טוהר באמצעות חום ומשקעי Ni-נ.ת. ע כרומטוגרפיה.
- הגדרת תגובת endonuclease assay (למשל עבור Clostridium thermocellum Cas6, תגובת התערובת מכילה 20 Hepes מ"מ (KOH pH8), 250 המ"מ KCl, 2 המ"מ MgCl 2, 1 mM DTT, מצע 12,000 עותקים RNA ואנזים מיקרומטר 1 והודגר ב 37 מעלות צלזיוס למשך 30 דקות).
- טען 5 μl של תערובת התגובה (+ 10 חיץ μl רנ"א טעינה המכיל 95% פוראמיד) על 12% ג'ל M 8 אוריאה polyacrylamide. דמיינו את מוצרי ביקוע לאחר אלקטרופורזה ידי autoradiography.
6. נציג תוצאות
דוגמה של רנ"א מצעים לניתוח פעילות endonuclease קאש מוצגת באיור 3 א. Aliquot של 5 μl של 100 μl אנליטית בתגובת שעתוק במבחנה היה טעון. שים לב שהיעילות של הפקת רנ"א משתנית בין מבנים שונים. חלק לא גורמיםכובע נצפו להשפיע על הכמות של RNA המתקבל הן (i) את הרצף הראשוני בעקבות 1 G נדרש לייזום שעתוק, (ii) את האפשרות של היווצרות מבנה רנ"א במהלך שעתוק ו( ג) הבחירה של אתר ההגבלה לדור של עמדת המחשוף ניגר.
החקירה של פעילות endonuclease RNA דורשת גם חלבונים מטוהרים מאוד רקומביננטי קאש (איור 3) ופקדים שליליים מתאימים. באופן אידיאלי, מדגם שליטה שלילית זו שונה מעט ככל האפשר מהתגובה חקרה קאש endonuclease. זו יכולה להיות מושגת על ידי דגירה של רנ"א עם חיץ ותגובת התא lysate בלי קאש ביטוי (ולאחר הליך הטיהור הזהה). שליטה שלילית אידיאלית היא התוספת של deoxyribonucleotide באתר המחשוף המוצע. באיור 3C, המחשוף של רצף חוזר מסוף 5 'שכותרתו מוצג לClostridium thermocellum Cas6. תחת תנאים זהים, חזור על זה לא מצע יותר כאשר deoxyribonucleotide הוא הציג בעמדה -9. שיטה זו גם מספקת מידע על אתר המחשוף. לבסוף, שכותרתו פנימית-crRNA מראש ארוך הוא בקע ידי Cas6 ושני שברי ביקוע הם נצפו.

איור 1. סקירה סכמטי של פעילות CRISPR / קאש. הסקירה הבאה ההחדרה של רצף ה-DNA נגיפי (protospacer) לאשכול CRISPR (הסתגלות), השעתוק והעיבוד של מערך CRISPR לcrRNAs הקטן על ידי Cas6 endonuclease, הספיגה של crRNAs לתוך מתחם האשד וההתערבות של חזר התקפה נגיפית המבוססת על השלמה בין crRNA וprotospacer. מוטיבי Protospacer סמוכים (PAM) רצפי protospacer נגיפיים מארק.
igure 2 "src =" / files/ftp_upload/4277/4277fig2.jpg "/>
איור 2. דור של רנ"א מצעים לחלבוני קאש. התכנית מציגה את תהליך העבודה ליצירה () ארוכים מראש crRNA מצעים, (ב) ביניים מראש crRNA מצעים ו( C) הקצרים קאש רנ"א מצעים לייצור מראש crRNA. רצפי דוגמה מוצגים למערך CRISPR של Clostridium thermocellum. לחץ כאן לצפייה בדמות גדולה.

איור 3. Cas6 assay endonuclease. ג'ל א) Toluidine הכחול מוכתם polyacrylamide של oligonucleotide רנ"א מותאם במיוחד (250 pmol) ושתיים במבחנת רנ"א תמלילים (5 μl של תגובה אופיינית μl 100). ג'ל ב) SDS-PAGE של Cas6 הכנה (80 pmol) מClostridium thermocellum אחרי חוםמשקעים ב 50 מעלות צלזיוס במשך שעה 1 וכרומטוגרפיה Ni-נ.ת. ע. ג) איתור של Cas6 פעילות endonucleolytic לרצפי טרמינל 5 'שכותרתו חוזרת ומראש crRNA בתעתיקי מבחנה. ההקדמה של dNTP בעמדה -9 מבטלת Cas6 מחשוף למצע רנ"א קאש קצר (S, איור. 2C). 5 'תג nt מסוף 8 גם מופק עבור התבגרות crRNA מ מראש crRNA מצעים ארוכים (L, איור. 2A). הלהקות הופרדו על 12% M ג'ל denaturing 8 אוריאה polyacrylamide ומדמיינים ידי autoradiography.