Молекулярное клонирование, являющееся важным методом создания основанных на ДНК экспериментальных инструментов для экспрессии экспрессии в прокариотических и эукариотических клетках, является очень важным компонентом экспериментальной биологии. Молекулярное клонирование включает в себя четыре процесса: получение ДНК вкладыша, лигирование вкладыша в соответствующий вектор, превращение рекомбинантного вектора в Escherichia coli (E. coli) и идентификацию положительныхклонов. До сих пор было использовано несколько методов соединения молекул ДНК с использованием ферментоврестрикции 2,3 и ПЦР-опосредованной рекомбинации 4,5,6. Гомологичная рекомбинация, известная как технология бесшовного клонирования, представляет собой группу методов клонирования, которые позволяют последовательно и без шрамов встраивать один или несколько фрагментов ДНК в вектор. Эта технология включает в себя клонирование, независимое от последовательности и лигирования (SLIC), экстракт бесшовного клонирования с лигированием (SLiCE), In-Fusion и сборку Gibson. Он использует экзонуклеазу для разрушения одной нити вкладыша и вектор для генерации когезивных концов, а также для репарации in vivo или рекомбинации in vitro для ковалентного соединения вкладыша с вектором путем образования фосфодиэфирных связей. Возможность присоединить одну вставку к вектору в любой последовательности без каких-либо шрамов очень привлекательна. Кроме того, технология имеет возможность соединять 5-10 фрагментов в заранее определенном порядке без ограничений по последовательности.
Являясь одним из многих методов рекомбинантной ДНК, метод сборки Гибсона, в настоящее время наиболее эффективный метод клонирования 7,8, представляет собой надежный и элегантный метод на основе экзонуклеазы для бесшовной сборки одного или нескольких линеаризованных фрагментов ДНК. Реакцию сборки Гибсона проводят в изотермических условиях с использованием смеси трех ферментов, а именно: 5'-экзонуклеазы, высокоточной полимеразы и термостабильной ДНК-лигазы. Одноцепочечные 3'-выступы, создаваемые 5'-3' экзонуклеазой, способствуют отжигу фрагментов, которые имеют общую комплементарность на одном конце. Высокоточная полимераза эффективно заполняет пробелы в отожженных одноцепочечных областях путем добавления dNTP, а термостабильная ДНК-лигаза запечатывает зазубрины, образуя совместные молекулы ДНК8. Следовательно, этот технический метод широко используется для создания векторов экспрессии генов.
Репродуктивно-респираторный синдром свиней (РРСС) — это вирусное заболевание, которое приводит к нарушению репродуктивной функции и дыхательной недостаточности у свиней, вызванным РРСС в возрасте9 лет. Синдром проявляется в виде лихорадки, анорексии, пневмонии, вялости, депрессии и респираторного дистресса. Кроме того, при некоторых эпидемиях наблюдались клинические признаки, в том числе красно-синее обесцвечивание ушей. Являясь членом семейства артеривирусов, РРСС широко передается в страны-производители свинины при прямом контакте и обмене жидкостями, включая мочу, молозиво и слюну. Из-за распространения РРСС в Соединенных Штатах общие экономические потери свиноводческой отрасли оцениваются примерно в 664 миллиона долларов в год, исходя из масштаба разведения 5,8 миллиона свиноматок и 110 миллионов свиней10,11. Отчет Службы инспекции здоровья животных и растений показывает, что у 49,8% невакцинированных свиней наблюдается присутствие РРСС в сывороткекрови 12, а низкие уровни РРСС у инфицированных свиней выводятся через слюну, носовые выделения, мочу и фекалии13. Для борьбы с распространением РРСС 14,15,16 были реализованы различные стратегии. В дополнение к процедурам элиминации для создания полностью вирус-отрицательных популяций или улучшения биобезопасности и управления, введение вакцин является эффективным средством борьбы с РРСС.
РРСС представляет собой оболочечную одноцепочечную РНК-вирус с положительной смысловой РНК длиной около 15 килооснований (кб). Геном РРСС состоит по меньшей мере из 10 открытых рамок считывания (ORF), короткой 5' нетранслируемой области (5' UTR) и поли(A) хвоста на 3'-конце (рис. 1A)17. Геном вируса с отрицательной цепью РНК незаразен, в то время как геном вирусов с положительной цепью РНК является инфекционным. Существуют две основные стратегии трансфекции РНК и ДНК для получения потомства вируса18. Тем не менее, клонирование полноразмерного фрагмента, соответствующего геному РНК, имеет решающее значение для создания инфекционных клонов. Из-за длинного и сложного характера генома РРСС полный геном не может быть легко получен с помощью ПЦР за один раз. Кроме того, хотя искусственный синтез генов РРСС является эффективным решением, синтез длинных фрагментов часто обходится дорого. Следовательно, для получения полноразмерного вектора экспрессии РРСС мы попытались создать его методом гомологичной рекомбинации множественных вставок19,20. К сожалению, нам не удалось получить полноразмерный вектор экспрессии генов. Поэтому в данном исследовании мы добавили соответствующие сайты рестрикции к обратному праймеру и успешно получили вектор экспрессии pVAX1-PRRSV с помощью нескольких раундов гомологичной рекомбинационной реакции. Кроме того, этот метод может также обеспечить делецию или мутацию генов-мишеней и эффективно присоединить большое количество фрагментов ДНК к вектору экспрессии.