Cpf1을 이용한 C-Brick DNA 표준 어셈블리 프로토콜
Summary
CRISPR 관련 단백질 Cpf1은 원하는 위치에서 이중 가닥 DNA를 절단하여 끈적 거리는 말단을 생성하도록 특별히 고안된 CRISPR RNA (crRNA)에 의해 유도 될 수 있습니다. 이 특성을 바탕으로 DNA 어셈블리 표준 (C-Brick)이 수립되었으며 여기에 그 사용법을 자세히 설명하는 프로토콜이 설명되어 있습니다.
Abstract
CRISPR 관련 단백질 Cpf1은 CRISPR RNA (crRNA)의지도하에 이중 가닥 DNA를 절단하여 끈적 거리는 말단을 생성합니다. 이러한 특성 때문에 Cpf1은 C- 브릭 (C-Brick)이라는 DNA 어셈블리 표준의 확립에 사용되어 오랜 인식 사이트와 짧은 흉터의 장점을 가지고 있습니다. 표준 C-Brick 벡터에는 접두어 (T1 및 T2 사이트)와 접미어 (T3 및 T4 사이트) – 생물학적 DNA 부분이 인접한 4 개의 Cpf1 인식 사이트가 있습니다. T2 및 T3 부위의 절단은 상보적인 끈적한 말단을 생성하여 T2 및 T3 부위를 갖는 DNA 부분의 조립을 허용한다. 한편 조립 후 부품 사이에는 짧은 "GGATCC"흉터가 생깁니다. 새로 형성된 플라스미드가 다시 4 개의 Cpf1 절단 부위를 포함하기 때문에이 방법은 BioBrick 및 BglBrick 표준과 유사한 DNA 부분의 반복적 조립을 가능하게합니다. C-Brick 표준을 사용하여 DNA 부품을 조립하는 절차여기에 설명되어 있습니다. C-Brick 표준은 과학자, 대학원생, 학부생, 심지어 아마추어들까지 광범위하게 사용할 수 있습니다.
Introduction
DNA 생물학적 부분의 표준화는 합성 생물학 1 의 개발에 중요합니다. DNA 조립 절차의 개발은 임시 실험 설계를 대체 할 수 있고 유전체 구성 요소를 대형 시스템으로 조립하는 동안 발생하는 예기치 않은 결과를 제거 할 수 있습니다. BioBrick 표준 (BBF RFC 10)은 가장 초기에 제안 된 DNA 어셈블리 표준 중 하나였습니다. 접두어 시퀀스 (EcoRI 및 XbaI 절단 사이트 포함)와 접미사 시퀀스 (SpeI 및 PstI 절단 사이트 포함) 2 , 3을 사용 합니다. XbaI와 SpeI는 상호 보완적인 응집력을 지니고 있기 때문에 XbaI와 SpeI로 절단 된 BioBrick DNA 부품을 결합하여 추가 반복 조립을위한 새로운 BioBrick을 생성 할 수 있습니다.
일부 결함은 BioBrick 표준을 사용하여 확인되었습니다. 예를 들어, 8-bp 흉터를 생성합니다.융합 단백질을 만들 수없는 DNA 부분들 사이. 게다가 위에서 언급 한 네 종류의 6-bp 제한 효소 부위는 DNA 부분에서 제거해야하므로 매우 불편합니다. BglBrick 표준은 첫 번째 문제를 해결하기 위해 수립되었습니다. 5 . 이것은 6-bp의 "GGATCT"흉터를 만들어 Gly-Ser를 만들고 여러 단백질 또는 단백질 도메인의 융합을 허용합니다. iBrick은 두 번째 문제점 6 을 처리하기 위해 개발되었습니다. 그것은 긴 DNA 염기 서열을 인식하는 homing endonucleases (HE)를 사용합니다. HE 인식 사이트가 천연 DNA 서열에는 거의 존재하지 않기 때문에, iBrick 표준은 DNA 서열을 수정하지 않고 iBrick 부품의 직접 건설에 사용될 수 있습니다. 그러나 iBrick 표준은 DNA 부분 사이에 21bp의 흉터를 남겨 둡니다. 이는 인기가없는 이유 일 수 있습니다.
최근 몇 년 동안, 클러스터 된 정기적으로 interresaced 짧은 palindromic 반복 (CRISPR) 시스템이 급속히 발전했다. CRISPR- 관련 (Cas) 단백질 중에서, Streptococcus pyogenes 로부터의 Cas9 엔도 뉴 클레아 제가 현재 널리 사용되고있다. 주로 둔기가있는 이중 가닥 DNA 브레이크 (DSB)를 도입합니다.
2015 년 Zhang과 동료들은 처음으로 Cpf1 ( Prevotella 와 Francisella의 CRISPR)을 특징으로했습니다. 그것은 클래스 2 유형 V CRISPR-Cas 시스템에 속하며 CRISRP RNA (crRNA) 유도 된 endonuclease 10 입니다. Cas9와는 달리, Cpf1은 4 또는 5 nt의 5 '오버행을 갖는 DSB를 도입한다. 이 특성을 바탕으로 Cpf1은 DNA 어셈블리 표준 인 C-Brick 4 를 개발하는 데 사용되었습니다. C-Brick 표준 벡터에서, 접두어가 붙은 T1 / T2와 접미사가 붙은 T3 / T4의 4 개의 Cpf1 표적 부위는 생물학적 부분에 인접 해 있습니다. 이는 BioBrick 표준과 유사합니다. T2 및 T3 부위의 절단으로서상보적인 끈적 끈적한 말단이 생기면 DNA 부분의 반복적 인 조립을 수행하는 동시에 부품들 사이에 "GGATCC"흉터를 생성 할 수 있습니다. 특히, C-Brick 표준에는 긴 대상 시퀀스 인식과 짧은 흉터 남기기라는 두 가지 주요 이점이 있습니다. C-Brick이 만든 6 bp "GGATCC"흉터는 Gly-Ser를 암호화하며 융합 단백질을 만들 수 있습니다. 또한 C-Brick 표준은 BglBrick 및 BioBrick 표준과 부분적으로 호환됩니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
이 프로토콜은 DNA 어셈블리 표준 C-Brick을위한 절차를 설명합니다. 이 프로토콜에서 가장 중요한 단계는 C-Brick 표준 벡터의 선형화입니다. 벡터가 불완전하게 절단되면 성공률에 심각한 영향을 줄 수 있습니다. 또한, Cpf1은 주로 "18-23"분열 패턴의 표적 DNA 서열을 절단하지만, 두 개의 염기 근처에서 부정확 한 절단이 또한 검출되었는데, 이는 DNA 조립 후 작은 수의 돌연변이를 일으킬 수있다…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
우리는 C-Brick 표준 개발 과정에서 기술 지원을 해주신 Shanghai Tolo Biotech에게 감사드립니다. 이 연구는 중국 과학 아카데미의 전략적 우선 순위 연구 프로그램 (Grant No. XDB19040200)의 교부금으로 지원되었다.
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
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