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  • 發布時間:2020-04-04 23:27 原文鏈接: 基因編輯鼠sgRNA表達載體構建

    繼上次發表的Guide RNA設計和篩選的相關知識之后,希望大家還沒有忘記相關的操作和技巧,今天,我們就來和大家聊聊后續的實驗,在基因編輯鼠的過程中,sgRNA表達載體是如何構建的呢?

    在靶點篩選結束之后,下一步就要進行sgRNA載體構建。在構建表達載體前,應根據實驗目的選取合適的表達質粒。比如進行實驗時考慮是否需要reporter標簽,是否需要藥物篩選基因等。

    接下來以構建px330質粒為例,具體說明如何構建sgRNA表達載體。(圖1)

    1. 先確定20bp靶標序列(基因組序列應為20bp+NGG);

    2. 如20bp第一個為G,則略過此部分;在20bp前額外添加一個G,形成G+20bp序列(U6 human promoter轉錄時需要起始堿基為G);

    3. 在20bp或G+20bp 5’前添加caccg,形成cacc-G+20bp序列,則為Forward序列(直接合成即可);

    4. 將20bp或G+20bp 進行反向互補,并在5’前添加aaac,則為Reverse序列(直接合成即可);

    5. 合成的sgRNA正反向堿基(摩爾濃度為100μM)進行退火,使之堿基配對并形成雙鏈結構;

    6. BbsI酶切px330質粒,并對酶切后的載體進行回收;

    7. 將退火配對后的sgRNA堿基用超純水按1:200稀釋,并與回收后的載體進行連接;

    8. 連接產物進行轉化,氨芐抗性固體培養板進行涂板;

    9. 挑取單克隆菌落,擴大培養后提取質粒,并使用human U6通用引物對連接載體進行測序,檢測sgRNA 堿基片段是否正確插入px330質粒。


    圖1.px330 sgRNA表達載體構建示意圖

    然而,在進行受精卵顯微注射時為了增加基因編輯的效率,一般以RNA形式替代DNA質粒形式。以下為構建sgRNA體外轉錄載體pGS3-T7-sgRNA步驟。(圖2)

    1. 確定20bp sgRNA靶序列,按上述操作將其連接至BbsI酶切的pGS3-T7-sgRNA中,測序并挑選正確插入的質粒;

    2. pGS3-T7-sgRNA質粒線性化:用DraI酶切1μg pGS3-T7-sgRNA質粒,37℃反應3h;

    3. 以構建正確的pGS3-T7-sgRNA為模板,配制體外轉錄反應溶液(體系見表1);

    4. 將上述溶液均勻混合后輕微離心,將轉錄反應液收集于反應管底部,42℃反應 2 小時;

    5. 加3μl RNase-Free DNase I至20μl反應體系中,充分混合后置于37℃反應30min;

    6. 加77μl RNase-free 純水以終止反應繼續進行;

    7. 使用酚氯仿和異丙醇方法純化轉錄后的RNA;

    8. 取反應液的一部分進行4% 瓊脂糖凝膠電泳,確認體外轉錄后的 RNA 產物;

    9. 測定RNA濃度,用以顯微注射。 


      圖2. pGS3-T7-sgRNA載體構建及體外轉錄示意圖

      試劑

      用量

      Transcription buffer ,10 x

      2μl

      Template DNA ,200ng/μl

      5μl

      ATP ,50mM

      2μl

      GTP ,50mM

      2μl

      CTP ,50mM

      2μl

      UTP ,50mM

      2μl

      Rnase inhibitor ,40U

      0.5μl

      RNA polymerase , 50U

      2μl

      RNase-free H2O

      2.5μl

    表1. sgRNA T7-體外轉錄反應體系

    Cas9表達載體體外轉錄步驟。(圖3)

    1. pSP6-Cas9質粒線性化:用NotI單酶切5μg pSP6-Cas9質粒,37℃反應5h;

    2. 0.8%或1%瓊脂糖凝膠電泳,并進行DNA凝膠純化回收,測定濃度;

    3. 以純化DNA為模板,按mMessage mMachine SP6體外轉錄試劑盒說明書配制反應溶液(體系見表2);

    4. 將上述溶液均勻混合后輕微離心,將轉錄反應液收集于反應管底部,37℃反應 2 h;

    5. 加1μl TURBO DNase至反應溶液中,混勻并在37℃反應15min;

    6. 加30μl nuclease-free 純水及30μl 氯化鋰溶液,混勻溶液并在-20℃冷凍30min;

    7. 4℃、14,000g離心10min以沉淀mRNA,小心去除上清溶液。并用500μl 70%乙醇清洗一遍,同時再次4℃、14,000g離心10min;

    8. 吸凈上清乙醇溶液,室溫干燥5min,最后用20μl RNase-free 純水溶解mRNA沉淀,混勻后置冰上并測定濃度,最后置于-80℃或-150℃保存。

     

    圖3. pSP6-Cas9載體構建及體外轉錄示意圖

    試劑

    用量

    Transcription buffer ,10 x

    2μl

    Template DNA ,200ng/μl

    5μl

    SP6 NTP/CAP ,2 x

    2μl

    SP6 enzyme mix

    2μl

    RNase-free H2O

    9μl

    表2. Cas9 mRNA SP6-體外轉錄反應體系

    參考文獻:

    Shao Y et al., CRISPR/Cas-mediated genomeediting in the rat via direct injection of one-cell embryos. Nat Protoc. 2014Oct;9(10):2493-512.


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