כאן, אנו מציגים פרוטוקול לקבלת וקטור הביטוי pVAX1-PRRSV על ידי הצגת אתרי הגבלה מתאימים בקצה 3' של התוספות. אנו יכולים להפוך את הווקטור לליניארי ולחבר מקטעי דנ"א לווקטור בזה אחר זה באמצעות טכנולוגיית רקומבינציה הומולוגית.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
* These authors contributed equally
כאן, אנו מציגים פרוטוקול לקבלת וקטור הביטוי pVAX1-PRRSV על ידי הצגת אתרי הגבלה מתאימים בקצה 3' של התוספות. אנו יכולים להפוך את הווקטור לליניארי ולחבר מקטעי דנ"א לווקטור בזה אחר זה באמצעות טכנולוגיית רקומבינציה הומולוגית.
בניית וקטורים של ביטוי גנים היא מרכיב חשוב בעבודת מעבדה בביולוגיה ניסויית. עם פיתוחים טכניים כמו Gibson Assembly, הבנייה הווקטורית הופכת לפשוטה ויעילה יחסית. עם זאת, כאשר הגנום באורך מלא של וירוס הרבייה והנשימה החזירי (PRRSV) אינו יכול להיות מוגבר בקלות על ידי תגובת שרשרת פולימראז יחידה (PCR) מ- cDNA, או שקשה לרכוש וקטור ביטוי גנים באורך מלא על ידי רקומבינציה הומולוגית של תוספות מרובות במבחנה, טכניקת הרכבת גיבסון הנוכחית אינה מצליחה להשיג מטרה זו.
כתוצאה מכך, מטרתנו הייתה לחלק את גנום PRRSV למספר מקטעים ולהכניס אתרי הגבלה מתאימים לתוך הפריימר ההפוך לקבלת מקטעים מוגברים PCR. לאחר חיבור מקטע הדנ"א הקודם לווקטור על ידי טכנולוגיית רקומבינציה הומולוגית, הווקטור החדש רכש את אתר המחשוף של אנזים ההגבלה. לפיכך, אנו יכולים ליצור ליניאריזציה של הווקטור באמצעות אתר מחשוף האנזים החדש שנוסף ולהציג את מקטע הדנ"א הבא במורד הזרם של מקטע הדנ"א במעלה הזרם.
אתר המחשוף של אנזים ההגבלה שהוכנס בקצה 3' של מקטע הדנ"א במעלה הזרם יבוטל, ואתר מחשוף חדש יוכנס לקצה 3' של מקטע הדנ"א במורד הזרם. בדרך זו אנו יכולים לחבר מקטעי דנ"א לווקטור בזה אחר זה. שיטה זו ישימה לבנייה מוצלחת של וקטור ביטוי PRRSV והיא שיטה יעילה להרכבת מספר רב של שברים לווקטור הביטוי.
כטכניקה חיונית לבניית כלים ניסיוניים מבוססי דנ"א לביטוי בתאים פרוקריוטים ואיקריוטים, שיבוט מולקולרי הוא מרכיב חשוב מאוד בביולוגיה הניסויית. שיבוט מולקולרי כרוך בארבעה תהליכים: רכישת DNA מוחדר, קשירת האינסרט לווקטור המתאים, טרנספורמציה של הווקטור הרקומביננטי ל- Escherichia coli (E. coli), וזיהוי השיבוטים החיוביים1. עד כה אומצו שיטות רבות לצירוף מולקולות DNA באמצעות אנזימי הגבלה 2,3 ורקומבינציה בתיווך PCR 4,5,6. רקומבינציה הומולוגית, הידועה בשם טכנולוגיית שיבוט חלק, היא קבוצת שיטות שיבוט, המאפשרת החדרה בלתי תלויה ברצף וללא צלקת של מקטע DNA אחד או יותר לתוך וקטור. טכנולוגיה זו כוללת שיבוט בלתי תלוי ברצף וקשירה (SLIC), תמצית שיבוט קשירה חלקה (SLiCE), In-Fusion והרכבת גיבסון. הוא משתמש באקסונוקלאז כדי לפרק גדיל אחד של האינסרט ובווקטור כדי ליצור קצוות מלוכדים, או תיקון in vivo או רקומבינציה במבחנה כדי לצרף באופן קוולנטי את התוספת לווקטור על ידי יצירת קשרי פוספודיסטר. היכולת לחבר תוספת בודדת לווקטור בכל רצף ללא צלקות מושכת מאוד. יתר על כן, לטכנולוגיה יש את היכולת לחבר 5-10 שברים בסדר קבוע מראש ללא מגבלות רצף.
כאחת מטכניקות דנ"א רקומביננטיות רבות, טכניקת הרכבת גיבסון, כיום שיטת השיבוטהיעילה ביותר 7,8, היא שיטה חזקה ואלגנטית מבוססת אקסונוקלאז להרכבת מקטע DNA ליניארי אחד או יותר בצורה חלקה. תגובת הרכבת גיבסון מבוצעת בתנאים איזותרמיים באמצעות תערובת של שלושה אנזימים, כלומר אקסונוקלאז 5', פולימראז בנאמנות גבוהה וליגאז DNA תרמויציב. תעלות חד-גדיליות 3' שנוצרו על ידי אקסונוקלאז 5'-3' תורמות לחישול של שברים בעלי משלימות בקצה אחד. הפולימראז בעל הנאמנות הגבוהה ממלא ביעילות את הפערים באזורים החד-גדיליים המחושלים על ידי הוספת dNTPs, וליגאז הדנ"א התרמו-יציב אוטם את הניקים ליצירת מולקולות DNA משותפות8. לפיכך, שיטה טכנית זו כבר בשימוש נרחב לבניית וקטורים ביטוי גנים.
תסמונת הרבייה והנשימה של חזירים (PRRS) היא מחלה נגיפית המובילה לפגיעה במערכת הרבייה וכשל נשימתי בחזירים הנגרמת על ידי PRRSV בכל גיל9. התסמונת מתבטאת בחום, אנורקסיה, דלקת ריאות, עייפות, דיכאון ומצוקה נשימתית. יתר על כן, סימנים קליניים, כולל שינוי צבע אדום / כחול של האוזניים, נצפו בכמה מגיפות. כחבר בנגיף העורקים המשפחתי, PRRSV מועבר באופן נרחב למדינות המייצרות בשר חזיר על ידי מגע ישיר והחלפת נוזלים, כולל שתן, קולוסטרום ורוק. בשל התפשטות PRRSV בארצות הברית, סך ההפסדים הכלכליים של תעשיית בשר החזיר הוערך בכ -664 מיליון דולר בשנה, בהתבסס על היקף הרבייה של 5.8 מיליון זורעים ו -110 מיליון חזירים 10,11. דו"ח השירות לפיקוח על בריאות בעלי חיים וצמחים מראה כי 49.8% מהחזירים הלא מחוסנים מראים נוכחות של PRRSV בסרום12 ורמות נמוכות של PRRSV בחזירים נגועים מופרשות דרך רוק, הפרשות מהאף, שתן וצואה13. אסטרטגיות מרובות יושמו כדי לשלוט בהתפשטות PRRSV 14,15,16. בנוסף להליכי חיסול ליצירת אוכלוסיות שליליות לחלוטין לנגיף או שיפור הבטיחות הביולוגית והניהול, מתן חיסונים הוא אמצעי יעיל לשליטה ב- PRRS.
PRRSV הוא נגיף RNA עטוף, חד-גדילי, בעל חוש חיובי באורך של כ-15 קילו-בסיסים (kb). גנום PRRSV מורכב מלפחות 10 מסגרות קריאה פתוחות (ORFs), אזור קצר 5' לא מתורגם (5' UTR), וזנב פולי(A) במסוף 3' (איור 1A)17. הגנום של נגיף RNA בעל גדיל שלילי אינו מדבק ואילו הגנום של נגיפי RNA בעלי גדיל חיובי הוא מדבק. ישנן שתי אסטרטגיות עיקריות עבור RNA ו DNA transfection ליצירת צאצאים וירוס18. עם זאת, שיבוט המקטע באורך מלא המתאים לגנום הרנ"א הוא חיוני לבניית שיבוטים זיהומיים. בשל אופיו הארוך והמורכב של גנום PRRSV, לא ניתן להשיג בקלות את הגנום באורך מלא באמצעות PCR בבת אחת. בנוסף, למרות שהסינתזה המלאכותית של גנים PRRSV היא פתרון יעיל, סינתזה של מקטעים ארוכים היא לעתים קרובות יקרה. לפיכך, כדי לקבל את וקטור הביטוי באורך מלא PRRSV, ניסינו ליצור אותו על ידי שיטת הרקומבינציה ההומולוגית19,20 של הוספות מרובות. למרבה הצער, לא הצלחנו להשיג את וקטור ביטוי הגנים באורך מלא. לכן, במחקר זה, הוספנו אתרי הגבלה מתאימים לפריימר ההפוך והשגנו בהצלחה את וקטור הביטוי pVAX1-PRRSV על ידי מספר סבבים של תגובות רקומבינציה הומולוגיות. יתר על כן, שיטה זו יכולה גם להשיג מחיקה או מוטציה של גני המטרה ולצרף ביעילות מספר רב של מקטעי DNA לווקטור הביטוי.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
1. הכנת תבנית הגן PRRSV
2. עיצוב פריימר PCR
3. PCR להגברת שברים
4. טיהור שברי PCR
הערה: טיהור מוצרי PCR מג'ל באמצעות ערכת מיצוי ג'ל (ראה טבלת חומרים) חשוב לבניית וקטור.
5. הכנת וקטור ליניארי
הערה: לאחר הכנת הפלסמיד, ניתן להשתמש באנזימים שנבחרו כדי לחתוך אותו. עיכול ארוך או עיכול אנזימי כפול חיוניים להבטחת העיכול של כל הדנ"א. זה יפחית את מספר השיבוטים החיוביים הכוזבים בניסויים הבאים.
6. שיבוט לווקטור חדש
הערה: ניתן להשיג יעילות שיבוט טובה בעת שימוש ב- 50-200 ng של וקטור ותוספות.
7. ניתוח הטרנספורמטורים
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
במאמר זה אנו מציגים מערכת רקומבינציה במבחנה להרכבה ותיקון של מולקולות דנ"א חופפות באמצעות פריימר הפוך באמצעות אתרי הגבלה שמוצגים ללא הרף (איור 1B). מערכת זו היא הליך פשוט ויעיל הכולל את הכנת הווקטור הליניארי ואת קטעי ההוספה המכילים שלוחות שהוכנסו על ידי PCR עם פריימרים בעלי רצפי הרחבה מתאימים של 5 אינץ' ואתרי הגבלה; תגובה איזותרמית יחידה במבחנה וטרנספורמציה כימית סטנדרטית של מוצרי רקומבינציה לחיידקים מארחים מתאימים; ובחירת מושבה חיובית וקבלת הווקטור הרקומביננטי לסבב השיבוט ...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
טכניקת ההרכבה של גיבסון (באנגלית: Gibson assembly technique) היא שיטת שיבוט מולקולרי מבוססת רקומבינציה חוץ גופית להרכבת מקטעי DNA8. שיטה זו מאפשרת הרכבה של מקטעי דנ"א מרובים לפלסמיד מעגלי בתגובה איזותרמית של צינור יחיד. עם זאת, אחד המכשולים לטכניקת הרכבת גיבסון הוא רכישת מקטעים ארוכים מ-cDNA. קשה להגביר במדויק את השברים הארוכים מסיבות רבות. לדוגמה, קל יותר לטעות בפריימרים במהלך תקופות הארכה ארוכות, cDNA עשוי שלא להיות באיכות טובה, או שאזורים עשירים ב-GC יפסיקו את פילמור ה-DNA. כאשר לא נית...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
המחברים מצהירים כי אין ניגודי עניינים.
עבודה זו נתמכה על ידי התמיכה הכספית של קרנות ייזום מחקר דוקטורט שסופקו על ידי אוניברסיטת סין מערב נורמלי (מס '20E059).
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| 1 kb פלוס DNA סולם | טיאנגן ביוכימיה טכנולוגיה (בייג'ינג) ושות', בע"מ | MD113-02 | |
| 2x אוניברסלי ירוק PCR מאסטר מיקס | רונג ווי גן ביוטכנולוגיה ושות', בע"מ | A303-1 | |
| אגרוז | סנגון ביוטק (שנחאי) ושות', בע"מ | 9012-36-6 | |
| ספסל מיקרוצנטריפוגה | תרמו פישר מדעי ושות', בע"מ | FRESCO17 | |
| ספסל נקי | Sujing Antai אוויר טכנולוגיה ושות', בע"מ | VD-650-U | |
| DNA אלקטרופורזה ציוד | Cleaver Scientific ושות', בע"מ | 170905117 | |
| DNA טעינת מאגר (6x) | Biosharp ביוטכנולוגיה ושות', בע"מ | BL532A | |
| E.Z.N.A. ערכת מיצוי ג'ל | Omega Bio-Tek Co., Ltd | D2500-01 | |
| E.Z.N.A. ערכת מיני DNA פלסמיד I | אומגה ביו-טק ושות', בע"מ | D6943-01 | |
| מטפח טמפרטורת עמידה לחימום אלקטרו | שנחאי Hengyi Scientific Instrument Co., Ltd | DHP-9082 | |
| ExonArt ערכת שיבוט והרכבה חלקה | Rong Wei Gene Biotechnology Co., Ltd | A101-02 | |
| ExonScript RT SuperMix עם 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 | תרמו פישר Scientific ושות', בע"מ | FD0596 | |
| ג'ל Doc XR | ביו-ראד מעבדות ושות', בע"מ | 721BR07925 | |
| Goldview חומצת גרעין ג'ל כתם | שנחאי Yubo ביוטכנולוגיה ושות', בע"מ | YB10201ES03 | |
| מכונת יצרנית קרח | שנחאי Bilang מכשיר ייצור ושות', בע"מ | FMB100 | |
| Invitrogen פלטינום SuperFi II DNA פולימראז | תרמו פישר מדעי ושות', בע"מ | 12361010 | |
| LB אגר צלחת (קנמיצין) | סנגון ביוטק (שנחאי) ושות', בע"מ | B530113-0010 | |
| LB מדיום נוזלי סטרילי (Kanamycin) | סנגון ביוטק (שנחאי) ושות', בע"מ | B540113-0001 | |
| מיקרופיפטורים | תרמו פישר מדעי ושות', בע"מ | — | |
| תנור מיקרוגל | Panasonic Electric (סין) ושות', בע"מ | NN-GM333W | |
| שייקרים אורביטליים | שנחאי Zhicheng מכשירים אנליטיים ייצור ושות', בע"מ | ZHWY-2102C | |
| וירוס PRRSV | האוניברסיטה החקלאית של סצ'ואן | — | |
| SnapGene | GSL Biotech, LLC | v5.1 | לעיצוב פריימרים |
| T100 PCR שיפוע Thermal Cycler | Bio-Rad Laboratories Co., Ltd | T100 Thermal Cycler | |
| TAE buffer | Sangon Biotech (Shanghai) Co., Ltd. | B040123-0010 | |
| TRIzol ריאגנט | תרמו פישר מדעי ושות', בע"מ | 15596026 | מגיב מיצוי RNA |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.