高gc含量大片段dna的体外组装方法及应用_2

文档序号:9447732阅读:来源:国知局
于第一级拼接序列的5'端的L1具有从5'至3'方向的式II所示的结 构:
[00巧]X0-X1-X2-X3-L1' (II)
[0076] 式中,
[0077] X0为无或任意的长度为1-lOObp核巧酸序列;
[0078] XI为第一重叠区;
[0079] X2为第一限制性内切酶酶切位点;
[0080] X3为无或任意的长度为l-20bp核巧酸序列;
[0081] 11'为待保留的拼接单元序列;
[0082] 其中,X0-X1-X2-X3构成位于5'端的第一侧翼序列;
[0083] 并且,位于第一级拼接序列的3'端的Ln具有从5'至3'方向的式III所示的结 构:
[0084] Ln' -X4-X5-X6-X7 (III)
[0085] 式中,
[0086] X7为无或任意的长度为1-lOObp核巧酸序列;
[0087] X6为第二重叠区;
[008引 X5为第二限制性内切酶酶切位点;
[0089] X4为无或任意的长度为l-20bp核巧酸序列;
[0090] Ln'为待保留的拼接单元序列;
[0091] 其中,X4-X5-X6-X7构成位于3'端的第二侧翼序列;
[0092] 并且,第一重叠区和第二重叠区是互不相同的,且GC含量为0-50% ;
[0093] (ii)所述线性化的载体元件的结构如式IV所示,
[0094] XOb-X化-X2b-X3b-Z-X4b-X化-X化-X化 (IV)
[0095] 式中,
[0096] X化为X0的互补序列;
[0097] X化为XI的互补序列,即第一重叠区的互补序列;
[009引 X化为所述的第二限制性内切酶酶切位点;
[0099] X3b为X3的互补序列;
[0100] Z为载体的结构序列;
[0101] X4b为X4的互补序列;
[0102] X化为所述第二限制性内切酶酶切位点;;
[0103] X化为X6的互补序列,即第二重叠区的互补序列;
[0104] X化为X7的互补序列。
[0105] 在本发明的第H方面,提供了一种用于DNA体外组装的载体,所述载体是线性化 的载体元件,或所述载体经酶切后可形成所述的线性化的载体元件;
[0106] 其中,所述线性化的载体元件的结构如式IV所示,
[0107]XOb-X化-X2b-X3b-Z-X4b-X化-X化-X化(IV)
[010引 式中,
[0109]X化为X0的互补序列;
[0110]X化为XI的互补序列,即第一重叠区的互补序列;
[0111]X化为所述的第二限制性内切酶酶切位点;
[0112] X3b为X3的互补序列;
[0113]Z为载体的结构序列;
[0114]X4b为X4的互补序列;
[0115]X化为所述第二限制性内切酶酶切位点;;
[011引 X化为X6的互补序列,即第二重叠区的互补序列;
[0117]X化为X7的互补序列。
[0118] 在本发明的第四个方面,提供了一种如本发明第二方面所述的的用于DNA体外组 装的构建物或如本发明第H方面所述的用于DNA体外组装的载体的用途,用于高GC含量的 大片段DNA的体外组装。
[0119] 在另一优选例中,所述的高GC含量的大片段DNA包括祀核酸序列,较佳地,所述的 革己核酸序列包括基因簇序列。
[0120] 在另一优选例中,所述的祀核酸序列为放线菌的核巧酸序列。
[0121] 在另一优选例中,所述的高GC含量指GC含量H满足;50%< 90%,较佳地 55%<H《80%。
[0122] 应理解,在本发明范围内中,本发明的上述各技术特征和在下文(如实施例)中具 体描述的各技术特征之间都可W互相组合,从而构成新的或优选的技术方案。限于篇幅,在 此不再一一累述。
【附图说明】
[012引图1显示了改进的Gibson组装方法示意图。其中,在第一级组装(A)中采用PCR将通用重叠区(2化P的A或AG间隔出现)与限制性内切酶酶切位点(NdeI或化eI)引入 到载体或片段中,获得一级组装的出发片段。片段间重叠区长度为30bp;在第二级组装度) 中,分别采用NdeI、NdeI与化el、化el对上一级片段进行酶切,获得第二级组装的出发片段 F1-F3、F4-F6与巧-F9,片段间重叠区长度为45bp。
[0124] 图2显示了改进的Gibson组装方法与原有方法的组装效率对比。从5化至15化, 采用两组片段(F7-F9与F10-F12)进行鉴定。其中:
[0125] 图2A代表原有Gibson组装方法的酶切鉴定结果;
[0126] 图2B代表改进方法的鉴定结果;
[0127] 图2C代表从15化至45化的组装时,改进方法的鉴定结果。每种方法均随机挑选 20个转化子,两次生物学重复。图2C代表阴性对照(空载体pCClBAC的酶切结果),"*"表 示正确组装,Ml与M2分别表示化bDNA梯状条带值NAladder)和A化ndlllDNA梯状条带 值NAladder)。
[012引图3显示了改进方法用于组装原始霉素II生物合成基因簇。
[0129] 图3A显示基因簇体外组装时的等级化拼接模式。
[0130] 图3B显示了最终的原始霉素II生物合成基因簇组装产物四种酶切鉴定结果。
[0131] 图3C显示了组装产物功能互补结果,图示中la与Ila分别表示原始霉素I(PI)与 原始霉素II(PII)的主要成分。肥CB10218表示始旋链霉菌出发菌株(购自上海来益生物药 物研究开发中必),10218APII表示PII生物合成基因簇的缺失菌株、10218APII/BAC-F15 与10218APII/BAC-F1F15分别表示10218APII中导入空载体度AC-F15)与PII生物合成 基因簇体外组装产物度AC-F1F15)的互补菌株。
【具体实施方式】
[0132] 发明人经过广泛而深入的研究,出乎意料地发现将经典的Gibson等温一步法经 过特殊设计的结构进行适当的改进,可适用于高GC含量DNA片段(来源于Pn生物合成基 因簇)的组装,并设计了实验对此方法的拼接效率等效果进行了验证,在此基础上完成了 本发明。
[0133] 具体而言,本发明人利用建立的DNA组装新方法,其主要为W下2点:
[0134] 1)引入载体与片段间通用的低GC含量的DNA重叠区;2)重叠区两侧设计交错 的限制性内切酶酶切位点W实现等级化组装等策略;将组装效率从原有方法的0提升至 20-30%。
[0135] 实验验证过程:本发明人对来自于始旋链霉菌的PII生物合成基因簇进行了体外 克隆,酶切与全长测序结果显示组装正确;接着,发明人通过对PCR引入的突变进行修复和 功能互补,获得了具有生理功能的PII生物合成基因簇,为后续的代谢工程改造提供了突 破性的改良的拼接技术。
[0136] 术语
[0137] 如本文所用,术语"Gibson等温一步法"是指一种由DanielGibson等人在2009 年建立的一种高效的体外DM组装方法,该方法利用"化ew-back"策略(即体外同源重组 原理),实现了生殖道支原体基因组(大小为580化)的体外合成。
[0138] 如本文所用,术语"始旋链霉菌(Streptomycespristinaespiralis)"是一种在适 当的条件下,可W生产原始霉素(Pristinamycin)的链霉菌。
[0139] Gibson等温一步法
[0140]Gibson等温一步法具体操作步骤如下:
[014。 (1)采用PCR或酶切的方法制备出发片段,采用PCR获得线性载体,同时将重叠区 与限制性内切酶酶切位点引入;
[014引 (2)在15y1Gibson反应体系中加入总体积为5y1等摩尔量的DNA片段(线性 载体用量为50-100ng),5(TC反应一小时;
[014引做取 1y1 电转 30y1E.coliEPI300 感受态(1mm电击杯,1200V,25yF, 200Q), 加入ImLS0C复苏两小时,涂板于含有12. 5yg/mL氯霉素的LB固体平板上,37°C培养 16-24h;
[0144] (4)挑单菌接入含有25yg/mL氯霉素的液体LB中,培养至0D600为0. 4-0. 6,加 入1/1000的CopyControl?InductionSolution,继续培养12-1化;
[014引 (5)离必收集菌体,采用.E, 'Z.把A,黎BAC/PACDMKit进行BAC回收。
[0146] 在本发明中,可采用常规的Gibson反应体系和方法。一种典型的Gibson反应体 系和电转感受态高效制备方法如下:
[0147] (1)Gibson反应体系巧00y1)
[014引 財等融巧巧缓巧液 1撕口 1 10 0/ y .1.巧核酸外切酶 0. 32 1 2 U/ U 1 Pk山0 U {)姑帶会酶 10 H 1 撕 0/|1 I Ta<3 ,选梭髓 80 p. .1 d挪游 349. 68 P 1 Total 600 P 1
[0149] (2) 5*等温反应缓冲液化00y1)
[0150] 1 M化is…船1(摊?-巧,3脯P i
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