Молекулярное клонирование включает в себя ряд лабораторных методов, необходимых для получения плазмид, содержащих специфическую рекомбинантную ДНК1. Эти вездесущие методы часто выступают в качестве узкого места в экспериментальном рабочемпроцессе2. Многие методы молекулярного клонирования основаны на сборке фрагментов ДНК in vitro с использованием серии ферментативных реакций перед превращением в штамм-хозяин (например, Escherichia coli DH5a) для амплификации 3,4,5,6,7. Поскольку методы сборки плазмид in vitro основаны на ферментах, покупка или очистка ферментов может быть как дорогостоящей, так и трудоемкой.
Сборка in vivo (IVA) представляет собой метод молекулярного клонирования, основанный на межмолекулярной рекомбинации фрагментов ДНК в подходящем хозяине 8,9,10,11,12. В основе этого метода лежало наблюдение о том, что широко используемые повторно клонирующие штаммы E. coli могут опосредуть межмолекулярную рекомбинацию одноцепочечного праймера с плазмидой, расщепленной ферментами рестрикции13. Использование ПЦР для получения гомологичных концов ДНК для сборки плазмид у E. coli было описано в 1990-х годах, и этот метод получил название рекомбинационная ПЦР 3,14. Сообщалось, что эффективность рекомбинационной ПЦР составила около 50%14. Тем не менее, этот метод не получил широкого распространения, вероятно, из-за высокой стоимости праймеров и риска введения нежелательных мутаций с использованием полимераз низкой точности для амплификации больших фрагментов ДНК. Эти недостатки были значительными в 1990-х годах, и их можно было избежать, используя методы клонирования in vitro, такие как клонирование, опосредованное рестрикцией ферментов.
В последние годы стоимость праймеров снизилась, а новые коммерческие полимеразы повысили точность амплификации ПЦР. В результате рекомбинационная ПЦР была пересмотрена в качестве быстрого и экономически эффективного метода молекулярного клонирования и переименована в IVA 2,9,15,16. В связи с повышением осуществимости НДС был дополнительно изучен и метод был оптимизирован для достижения эффективности клонирования до 99%16. В ходе оптимизаций были выявлены особенности гомологичной ДНК, такие как количество пар оснований и температура плавления, которые максимизируют эффективность рекомбинации in vivo 2,16. Дальнейший анализ показал, что до 6 фрагментов ДНК в диапазоне от 150 до 7.н. могут быть эффективно собраны с помощью IVA15. Кроме того, наша группа недавно использовала IVA для сборки серии плазмид с различными кассетами с устойчивостью к антибиотикам и истоками репликации17. В этом исследовании клонирование IVA было высокоэффективным (71-100%) с небольшим числом клонов, протестированных для каждой плазмиды (n = 2)17. Здесь мы опишем протокол IVA, используемый в нашей лаборатории.