Prokaryotik ve ökaryotik hücrelerde ekspresyon için DNA tabanlı deneysel araçlar oluşturmak için temel bir teknik olan moleküler klonlama, deneysel biyolojinin çok önemli bir bileşenidir. Moleküler klonlama dört işlemi içerir: insert DNA'nın elde edilmesi, insertin uygun vektöre bağlanması, rekombinant vektörün Escherichia coli'ye (E. coli) dönüştürülmesi ve pozitif klonların tanımlanması1. Şimdiye kadar, restriksiyon enzimleri 2,3 ve PCR aracılı rekombinasyon 4,5,6 kullanılarak DNA moleküllerini birleştirmek için birden fazla yöntem benimsenmiştir. Dikişsiz klonlama teknolojisi olarak bilinen homolog rekombinasyon, bir veya daha fazla DNA parçasının bir vektöre diziden bağımsız ve yara izi bırakmadan yerleştirilmesine izin veren klonlama yöntemleri grubudur. Bu teknoloji, dizi ve ligasyondan bağımsız klonlama (SLIC), Dikişsiz Ligasyon Klonlama Özü (SLiCE), In-Fusion ve Gibson Assembly'yi içerir. Kesici ucun bir zincirini bozmak için bir eksonükleaz ve yapışkan uçlar oluşturmak için bir vektör kullanır ve fosfodiester bağları oluşturarak eki vektöre kovalent olarak birleştirmek için in vivo onarım veya in vitro rekombinasyon kullanır. Herhangi bir dizide herhangi bir sekansta tek bir eki herhangi bir yara izi olmadan bir vektöre birleştirme yeteneği çok çekici. Ayrıca teknoloji, dizi kısıtlaması olmaksızın önceden belirlenmiş bir sırayla 5-10 parçayı birleştirme yeteneğine sahiptir.
Birçok rekombinant DNA tekniğinden biri olarak, şu anda en etkili klonlama yöntemi olan Gibson Assembly tekniği 7,8, bir veya birden fazla doğrusallaştırılmış DNA parçasını sorunsuz bir şekilde birleştirmek için sağlam ve zarif bir eksonükleaz bazlı yöntemdir. Gibson Assembly reaksiyonu, izotermal koşullar altında, 5' eksonükleaz, yüksek kaliteli polimeraz ve termostabil bir DNA ligaz olmak üzere üç enzimin bir karışımı kullanılarak gerçekleştirilir. 5'-3' eksonükleaz tarafından oluşturulan tek iplikli 3' çıkıntılar, bir uçta tamamlayıcılığı paylaşan parçaların tavlanmasına katkıda bulunur. Yüksek kaliteli polimeraz, dNTP'ler ekleyerek tavlanmış tek sarmallı bölgelerdeki boşlukları etkili bir şekilde doldurur ve termostabil DNA ligaz, eklem DNA molekülleri oluşturmak için çentikleri kapatır8. Bu nedenle, bu teknik yöntem, gen ekspresyon vektörlerinin inşası için yaygın olarak kullanılmaktadır.
Domuz üreme ve solunum sendromu (PRRS), herhangi bir9 yaşında PRRSV'nin neden olduğu domuzlarda üreme bozukluğuna ve solunum yetmezliğine yol açan viral bir hastalıktır. Sendrom ateş, iştahsızlık, zatürree, uyuşukluk, depresyon ve solunum sıkıntısı ile kendini gösterir. Ayrıca, bazı salgınlarda kulaklarda kırmızı / mavi renk değişikliği de dahil olmak üzere klinik belirtiler gözlenmiştir. Arteriyor ailesinin bir üyesi olan PRRSV, idrar, kolostrum ve tükürük dahil olmak üzere sıvıların doğrudan teması ve değişimi yoluyla domuz eti üreten ülkelere yaygın olarak bulaşır. Amerika Birleşik Devletleri'nde PRRSV'nin yayılması nedeniyle, domuz endüstrisinin toplam ekonomik kayıplarının, 664 milyon domuz ve 5.8 milyon domuzun üreme ölçeğine dayalı olarak yılda yaklaşık 110 milyon dolar olduğu tahmin edilmektedir10,11. Hayvan ve Bitki Sağlığı Denetim Servisi raporu, aşılanmamış domuzların %49,8'inin serumdaPRRSV varlığını gösterdiğini 12 ve enfekte domuzlarda düşük PRRSV seviyelerinin tükürük, burun salgıları, idrar ve dışkı yoluyla atıldığınıgöstermektedir 13. PRRSV yayılımını kontrol etmek için çoklu stratejiler uygulanmıştır 14,15,16. Tamamen virüs negatif popülasyonlar oluşturmak veya biyogüvenlik ve yönetimi iyileştirmek için eliminasyon prosedürlerine ek olarak, aşıların uygulanması PRRS'yi kontrol etmenin etkili bir yoludur.
PRRSV, yaklaşık 15 kilobaz (kb) uzunluğunda, zarflı, tek sarmallı, pozitif anlamlı bir RNA virüsüdür. PRRSV genomu, en az 10 açık okuma çerçevesi (ORF), kısa bir 5' çevrilmemiş bölge (5' UTR) ve 3' terminalinde bir poli(A) kuyruktan oluşur (Şekil 1A)17. Negatif sarmallı bir RNA virüsünün genomu bulaşıcı değildir, oysa pozitif sarmallı RNA virüslerinin genomu bulaşıcıdır. Virüs döllerini oluşturmak için RNA ve DNA transfeksiyonu için iki ana strateji vardır18. Bununla birlikte, RNA genomuna karşılık gelen tam uzunluktaki parçanın klonlanması, bulaşıcı klonların inşası için çok önemlidir. PRRSV genomunun uzun ve karmaşık doğası nedeniyle, tam uzunlukta genom bir kerede PCR yoluyla kolayca elde edilemez. Ek olarak, PRRSV genlerinin yapay sentezi etkili bir çözüm olmasına rağmen, uzun parçaların sentezi genellikle pahalıdır. Bu nedenle, PRRSV tam uzunlukta ifade vektörünü elde etmek için, onu çoklu ekler homolog rekombinasyon yöntemi19,20 ile oluşturmaya çalıştık. Ne yazık ki, tam uzunlukta gen ekspresyon vektörünü elde edemedik. Bu nedenle, bu çalışmada, ters primere uygun kısıtlama bölgeleri ekledik ve birkaç tur homolog rekombinasyon reaksiyonu ile pVAX1-PRRSV ekspresyon vektörünü başarıyla elde ettik. Ayrıca, bu yöntem aynı zamanda hedef genlerin silinmesini veya mutasyona uğratılmasını sağlayabilir ve çok sayıda DNA parçasını ekspresyon vektörüne verimli bir şekilde birleştirebilir.