$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Konstruowanie bibliotek plazmidowych całego genomu na podstawie dostępnych zasobów jest podstawą i warunkiem wstępnym zastosowania genomiki funkcjonalnej do analizy procesów biologicznych. Obecne metody klonowania o wysokiej przepustowości, w tym systemy klonowania Gateway, In-Fusion, Creator i Univector, wymagają amplifikacji PCR docelowych fragmentów DNA 1,2,3,4,5. Ten warunek wstępny pociąga za sobą specyficzne dla fragmentów przepływy pracy obejmujące wiele standardowych operacji, w tym między innymi projektowanie starterów oligonukleotydowych, oczyszczanie żelu i walidację sekwencji poprzez sekwencjonowanie. W rezultacie, konstruowanie bibliotek plazmidowych obejmujących cały genom (np. bibliotek nadekspresji cDNA/ORF) stało się pracochłonne i czasochłonne, co utrudnia postęp genomiki funkcjonalnej.
Wcześniej opracowaliśmy CRISPRmass, wysokoprzepustową metodę klonowania zaprojektowaną w celu integracji określonych fragmentów DNA (np. modułu UAS) z wieloma plazmidami o identycznych szkieletach wektorów6. Korzystając z CRISPRmass, skonstruowaliśmy ponad 5500 plazmidów UAS-cDNA/ORF opartych na GAL4/UAS z biblioteki Drosophila cDNA/ORF, Drosophila Genomics Resource center (DGRC) Gold Collection6. Jednak CRISPRmass nie ma możliwości przenoszenia fragmentów DNA między wektorami, co ogranicza jego zastosowanie w klonowaniu o wysokiej przepustowości.
Aby rozwiązać te problemy, opracowaliśmy klonowanie wahadłowców oparte na CRISPR (CRISPRshuttle), nowatorską metodę o wysokiej przepustowości, która ułatwia transfer wielu docelowych fragmentów DNA do docelowych wektorów z plazmidów dawcy7. Proces ten wymaga tylko dwóch sekwencyjnych reakcji w probówce, co pozwala obejść wymóg specyficznego dla fragmentów postępowania z dyskretnymi celami DNA7.
Protokół CRISPRshuttle obejmuje dwie sekwencyjne reakcje w probówkach (ryc. 1). Po pierwsze, wspólne sekwencje szkieletu wektorowego plazmidów dawcy są rozszczepiane przez Cas9 / sgRNA w celu uwolnienia docelowych fragmentów DNA. Fragmenty te są następnie przenoszone do kasety CRISPRshuttle wektora kompatybilnego z CRISPRshuttle za pomocą zespołu Gibsona w celu wygenerowania końcowych plazmidów. Kaseta CRISPRshuttle składa się z sekwencji szkieletowej wektora o długości ~20-40 pz, która flankuje końce 5' i 3' fragmentów DNA pochodzących z plazmidów dawcy oraz jedno lub dwa unikalne miejsca rozpoznawania enzymów restrykcyjnych znajdujące się między tymi sekwencjami flankującymi. Wektor kompatybilny z CRISPRshuttle jest konstruowany przez włożenie kasety CRISPRshuttle do wektora docelowego, który jest następnie linearyzowany przez trawienie miejsc restrykcyjnych w kasecie. Wektor docelowy musi być nosicielem genu oporności na antybiotyki innego niż w plazmidach dawcy; Jeśli gen oporności jest identyczny, przed użyciem musi zostać zastąpiony innym genem.
Tutaj przedstawiamy szczegółowy protokół wykorzystujący CRISPRshuttle do budowy biblioteki plazmidów UAS-cDNA/ORF. Proces ten polega na przeniesieniu ludzkich ORF z biblioteki CCSB-Broad Lentiviral Expression Library do wektora transgenezy Drosophila pBID-UASC 8,9. CRISPRshuttle usprawnia budowę bibliotek plazmidów obejmujących cały genom, ułatwiając w ten sposób badania genomiki funkcjonalnej.