بروتوكولات ل C-بريك دنا الجمعية القياسية باستخدام Cpf1
Summary
البروتين كريسبر المرتبطة Cpf1 يمكن أن تسترشد رنا كريسبر المصممة خصيصا (الحمض النووي الريبي النووي) لتلتصق الحمض النووي المزدوج تقطعت بهم السبل في المواقع المطلوبة، وتوليد نهاية لزجة. واستنادا إلى هذه الخاصية، تم إنشاء معيار تجميع الحمض النووي (C- الطوب)، ويرد وصف بروتوكول بالتفصيل استخدامه هنا.
Abstract
كريسبر المرتبطة البروتين Cpf1 ينقسم المزدوج الحمض النووي تقطعت بهم السبل بتوجيه من الحمض النووي الريبي كريسبر (كرنا)، وتوليد نهاية لزجة. وبسبب هذه الخاصية، تم استخدام Cpf1 لإنشاء معيار التجمع الحمض النووي يسمى C- الطوب، والتي لديها ميزة من مواقع الاعتراف طويلة وندوب قصيرة. على ناقلات C- الطوب القياسية، وهناك أربعة مواقع التعرف Cpf1 – البادئة (T1 و T2 المواقع) واللاحقة (T3 و T4 مواقع) – يحيط أجزاء الحمض النووي البيولوجية. الانقسام من T2 و T3 مواقع تنتج نهايات لزجة تكميلية، والتي تسمح لتجميع أجزاء الحمض النووي مع T2 و T3 المواقع. وفي الوقت نفسه، يتم إنشاء ندبة قصيرة "غاتسك" بين أجزاء بعد التجمع. كما البلازميد التي شكلت مرة أخرى يحتوي على أربعة مواقع الانقسام Cpf1، وتسمح هذه الطريقة لتجميع تكرارية من أجزاء الحمض النووي، والتي تشبه تلك التي من معايير بيوبريك و بغلبريك. إجراء يحدد استخدام معيار C- الطوب لتجميع أجزاء الحمض النوويهو موضح هنا. يمكن استخدام معيار C-بريك على نطاق واسع من قبل العلماء والدراسات العليا وطلاب المرحلة الجامعية، وحتى الهواة.
Introduction
وتوحيد الأجزاء البيولوجية دنا مهم لتطوير البيولوجيا التركيبية 1 . تطوير إجراء التجمع الحمض النووي يمكن أن تحل محل التصاميم التجريبية المخصصة وإزالة العديد من النتائج غير المتوقعة التي تنشأ خلال تجميع المكونات الوراثية في النظم الأكبر حجما. وكان معيار بيوبريك (بف رك 10) واحدة من أقرب معايير التجمع الحمض النووي المقترحة. ويستخدم تسلسل البادئة (التي تحتوي على إكوري و زباي قطع المواقع) وتسلسل لاحقة (التي تحتوي على سبي و بستي قطع المواقع) 2 ، 3 . لأن زباي و سبي لها نهاية متماسكة متماسكة، أجزاء بيوبريك الحمض النووي التي يتم قطع مع زباي و سبي يمكن أن تنضم معا، وتوليد بيوبريك جديدة لمزيد من التجمع التكراري.
وقد تم تحديد بعض العيوب باستخدام معيار بيوبريك 4 . على سبيل المثال، فإنه ينتج ندبة 8-بببين أجزاء الحمض النووي، والتي لا تسمح لبناء البروتينات في الانصهار. الى جانب ذلك، يجب إزالة الأنواع الأربعة المذكورة أعلاه من مواقع تقييد 6-بب من أجزاء الحمض النووي، وهو أمر غير مريح للغاية. تم إنشاء معيار بلبريك لحل المشكلة الأولى 5 . أنه يخلق ندبة 6-بب "غاتكت"، وإنتاج غلي-سير والسماح للانصهار من البروتينات متعددة أو المجالات البروتين. وقد وضعت إبريك للتعامل مع المشكلة الثانية 6 . ويستخدم إندونوكليسيس صاروخ موجه (هيس) التي تعترف تسلسل الحمض النووي طويلة. كما نادرا ما توجد مواقع الاعتراف سعادة في تسلسل الحمض النووي الطبيعي، ويمكن استخدام معيار إبريك للبناء المباشر لقطع إيبريك دون تعديل تسلسل الحمض النووي. ومع ذلك، فإن معيار إبريك يترك ندبة بب 21 بين أجزاء الحمض النووي، والتي قد تكون السبب لعدم شعبية لها.
في السنوات الأخيرة، يتجمع بشكل منتظم متداخلة قصيرة يتكرر متناوب (كريسبيأر) نظام سريع 7 ، 8 . بين البروتينات المرتبطة كريسبر (كاس)، كاس 9 نوكلياز من العقدية بيوجينيس هو الآن تستخدم على نطاق واسع. فإنه يدخل في الغالب فواصل الحمض النووي المزدوج تقطعت بهم السبل (دسبس) مع نهايات حادة 9 .
في عام 2015، وصف زانغ وزملاء العمل Cpf1 (كريسبر من بريفوتيلا و فرانسيسيلا 1) لأول مرة. وهو ينتمي إلى فئة 2 نوع V نظام كريسبر-كاس وهو كريسرب رنا (كرنا) – إندونوكلياز الموجهة -10 . على عكس Cas9، Cpf1 يقدم دسب مع 4 أو 5 نت 5 'المتراكمة 10 . واستنادا إلى هذه الخاصية، تم استخدام Cpf1 لتطوير معيار التجمع الحمض النووي، C- الطوب 4 . على ناقلات القياسية C- الطوب، أربعة مواقع الهدف Cpf1 من مسبوق T1 / T2 و سوفيكسد T3 / T4 الجناح الأجزاء البيولوجية. وهذا يشبه معيار بيوبريك. كما انشقاق T2 و T3 مواقع pيولد نهايات لزجة التكميلية، فمن الممكن لأداء التجمع تكرارية من أجزاء الحمض النووي في حين توليد ندبة "غاتسك" بين الأجزاء. والجدير بالذكر أن معيار C-بريك له ميزتان رئيسيتان: التعرف على تسلسل الهدف الطويل وترك ندوب قصيرة. و 6 بب "غاتسك" ندبة ولدت من C- الطوب ترميز غلي-سير، والذي يسمح لبناء البروتينات الانصهار. وعلاوة على ذلك، فإن معيار C- الطوب هو أيضا متوافقة جزئيا مع معايير بغبريك و بيوبريك.
Protocol
Representative Results
Discussion
يصف هذا البروتوكول إجراء التجمع دنا القياسية C- الطوب. الخطوة الأكثر أهمية في هذا البروتوكول هو الخطي من ناقلات القياسية C- الطوب. والانقسام غير مكتملة من ناقلات يمكن أن تؤثر تأثيرا خطيرا على معدل النجاح. بالإضافة إلى ذلك، على الرغم من Cpf1 يستهدف أساسا تسلسل الحمض النوو…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
نشكر شنغهاي تولو التكنولوجيا الحيوية لمساعدتهم التقنية خلال تطوير معيار C- الطوب. وأيد هذا العمل من المنح المقدمة من برنامج البحوث ذات الأولوية الاستراتيجية للأكاديمية الصينية للعلوم (منحة رقم XDB19040200).
Materials
| Comercial Oligonucleotide | Sangon Biotech | ||
| 10x Taq PCR Buffer | Transgen | #J40928 | |
| Ultra Pure Distilled Water | Invitrogen | 10977-015 | |
| 5x RNA Transcription Buffer | Thermo Scientific | K0441 | |
| T7 RNA polymerase | Thermo Scientific | #EP0111 | |
| NTP mixture | Sangon | #ND0056 | |
| RRI(Recombinant RNase Inhibitor) | Takara | 2313A | |
| RNA Clean & Concentrator-5 | Zymo Research | R1015 | |
| UV-Vis Spectrometer | Thermo Scientific | Nano-Drop 2000c | |
| 2x Phanta Max Buffer | Vazyme | PB505 | PCR buffer |
| dNTPs | Transgen | AD101 | |
| Phanta Max Super-Fidelity DNA Polymerase | Vazyme | P505-d1 | |
| Ezmax for One-step Cloning | Tolobio | 24303-1 | seamless assembly kit |
| 5x Buffer for Ezmax One-step Cloning | Tolobio | 32006 | |
| BamHI | NEB | #R0136L | |
| BamHI-HF | NEB | #R3136L | |
| BglII | NEB | #R0144L | |
| XbaI | NEB | #R0145L | |
| SpeI | NEB | #R3133L | |
| 10x Buffer 3 | NEB | #B7003S | |
| 10x CutSmart Buffer | NEB | B7204S | |
| 10x T4 DNA ligase Buffer | Tolobio | 32002 | |
| T4 PNK | Tolobio | 32206 | |
| T4 DNA ligase | Tolobio | 32210 | |
| DpnI | NEB | #R01762 | |
| SV Gel and PCR clean-up system | Promega | A9282 | |
| Plasmid Mini Kit I | Omega | D6943-02 | plasmid preparation kit |
| thermosensitive alkaline phosphatase | Thermo Scientific | #EF0651 | FastAP |
| 10x Cpf1 buffer | Tolobio | 32008 | |
| Cpf1 | Tolobio | 32105 | FnCpf1 |
| thermocycler | Applied Biosystems | veriti 96 well | |
| C-Brick standard vector | Tolobio | 98101 | |
| E. coli [DH10B] | Invitrogen | 18297010 | |
| Luria-Bertani media (tryptone) | Oxoid | LP0042 | |
| Luria-Bertani media (yeast extract) | Oxoid | LP0021 | |
| Luria-Bertani media (NaCl) | Sangon Biotech | B126BA0007 |
References
- Canton, B., Labno, A., Endy, D. Refinement and standardization of synthetic biological parts and devices. Nat Biotechnol. 26 (7), 787-793 (2008).
- Shetty, R. P., Endy, D., Knight, T. F. Engineering BioBrick vectors from BioBrick parts. J Biol Eng. 2, (2008).
- Knight, T. . Idempotent Vector Design for Standard Assembly of Biobricks. , 1-11 (2003).
- Li, S. Y., Zhao, G. P., Wang, J. C-Brick: A New Standard for Assembly of Biological Parts Using Cpf1. ACS Synth Biol. 5 (12), 1383-1388 (2016).
- Anderson, J. C., et al. BglBricks: A flexible standard for biological part assembly. J Biol Eng. 4 (1), (2010).
- Liu, J. K., Chen, W. H., Ren, S. X., Zhao, G. P., Wang, J. iBrick: a new standard for iterative assembly of biological parts with homing endonucleases. PLoS One. 9 (10), e110852 (2014).
- Hsu, P. D., Lander, E. S., Zhang, F. Development and applications of CRISPR-Cas9 for genome engineering. Cell. 157 (6), 1262-1278 (2014).
- Wright, A. V., Nunez, J. K., Doudna, J. A. Biology and Applications of CRISPR Systems: Harnessing Nature’s Toolbox for Genome Engineering. Cell. 164 (1-2), 29-44 (2016).
- Jinek, M., et al. A programmable dual-RNA-guided DNA endonuclease in adaptive bacterial immunity. Science. 337 (6096), 816-821 (2012).
- Zetsche, B., et al. Cpf1 is a single RNA-guided endonuclease of a class 2 CRISPR-Cas system. Cell. 163 (3), 759-771 (2015).
- Sanger, F., Nicklen, S., Coulson, A. R. DNA sequencing with chain-terminating inhibitors. Proc Natl Acad Sci U S A. 74 (12), 5463-5467 (1977).
- Engler, C., Kandzia, R., Marillonnet, S. A one pot, one step, precision cloning method. PLoS One. 3 (11), e3647 (2008).
- Gibson, D. G., et al. Enzymatic assembly of DNA molecules up to several hundred kilobases. Nat Methods. 6 (5), 343-345 (2009).
- Casini, A., Storch, M., Baldwin, G. S., Ellis, T. Bricks and blueprints: methods and standards for DNA assembly. Nat Rev Mol Cell Biol. 16 (9), 568-576 (2015).
- Cameron, D. E., Bashor, C. J., Collins, J. J. A brief history of synthetic biology. Nat Rev Microbiol. 12 (5), 381-390 (2014).
- Keasling, J. D. Synthetic biology for synthetic chemistry. ACS Chem Biol. 3 (1), 64-76 (2008).
