BioBricks: fabricação de pequenos fragmentos de DNA

Este protocolo é utilizado para a fabricação de BioBricks pequenos, como promotores ou sítios de ligação do ribossomo (RBS). Para isso, utiliza o anelamento e extensão dos primers para criar um pequeno fragmento de DNA (~ 100 bp) utilizando Taq polimerase de alta fidelidade. O fragmento de DNA pode ser imediatamente utilizado em uma reação de clonagem utilizando TOPO-TA. Caso se deseje realizar uma etapa de digestão do fragmento de DNA, uma etapa de purificação de produto de PCR é necessária.

Materiais:

– Dois primers que se sobrepõe por ~20 bp.

Primer 1:    5′ ———————————– 3′
Primer 2:                                        3′ ———————————– 5′

Mix para PCR Taq alta fidelidade

Método

1. Diluir os dois oligos a uma concentração de 25 μM utilizando H2O. Para primers maiores que 50-60 bp podem ocorrer problemas como erros e deleções, por isso, pode valer a pena incluir uma etapa de purificação extra PAGE (Invitrogen).

2. Misturar os reagentes em um tubo estéril de 0.6 mL:

  • 9 μL PCR supermix
  • 0.5 μL primer 1
  • 0.5 μL primer 2

3. A reação de anelamento e extensão dos primers ocorrem no termociclador segundo o seguinte protocolo:

  1. 94°C por 5 mins
  2. 94°C por 30 seconds
  3. 55°C por 30 seconds (ou qualquer outra temperatura de anelamento)
  4. 72°C por 30 seconds
  5. Repita os passos 2-4 por 2-3 ciclos
  6. 72°C por 5 mins

4. Utilize 1μL de produto de PCR fresco (feito no mesmo dia) numa reação de clonagem com TOPO TA cloning.

Para desenhar um BioBrick por esse método não se esqueça de colocar o prefixo e sufixo dos BioBricks nos primers. Pronto, já descrevemos os protocolos para desenhar e montar um circuito sintético com promotores, RBS e genes.

Boa sorte e qualquer dúvida, por favor, pergunte!

Referências

Stemmer WP, Crameri A, Ha KD, Brennan TM, and Heyneker HL. Single-step assembly of a gene and entire plasmid from large numbers of oligodeoxyribonucleotides. Gene 1995 Oct 16; 164(1) 49-53. pmid:7590320. PubMed HubMed PubGet [Stemmer-Gene-1995].

http://openwetware.org/wiki/Knight:Annealing_and_primer_extension_with_Taq_polymerase

BioBricks: juntando as peças

No post anterior comentei sobre os BioBricks, que são as partes padrão da biologia sintética adotada pelo iGEM e pelos pesquisadores envolvidos nessa comunidade. Nada mais são que fragmentos de DNA (codificadores para um gene, promotor, regulador…) que possuem extremidades iguais. Essas extremidades apresentam enzimas de restrição que facilitam a clonagem de outros fragmentos de DNA em paralelo (ver Figura), gerando componentes com as mesmas extremidades.

Prefixo                  Fragmento de DNA               Sufixo

Com  essa construção é possível inserir um fragmento de DNA anterior (na região chamada prefixo) ao seu inserto clonado ou posterior ao seu inserto clonado (na região chamada de sufixo). Para clonar um prefixo, por ex, o seu componente tem que ser digerido com EcoRI e XbaI e o prefixo digerido com EcoRI e SpeI. Ao ligarem-se os componentes (com uma enzima Ligase) ocorre a ligação dos sítios EcoRI e dos sítios XbaI e SpeI, que possuem extremidades compatíveis para a ligação, como mostrado na figura abaixo:

Este processo recria os sítios EcoRI e XbaI no começo do componente e cria um sítio não-digerível misturado de SpeI/XbaI no final da junção (entre os fragmentos de DNA). O componente continua a carregar os sítios SpeI e PstI no componente original na extremidade sufixo. Dessa maneira, é possível juntar dois BioBricks e um componente que mantêm o mesmo padrão de montagem.

Para mais detalhes consulte referência deste post escrita por Tom Knight, um dos idealizadores dos BioBricks: Idempotent Vector Design for Standard Assembly of Biobricks.

BioBricks: as partes biológicas padrão da biologia sintética.

Um objetivo subjacente da biologia sintética é tornar o processo de engenharia de sistemas biológicos mais fácil. Dentro desse processo, tem-se procurado desenvolver e definir partes biológicas padrão, para garantir que as peças biológicas produzidas possam ser montadas com facilidade e trocadas entre os biólogos sintéticos pelo mundo de uma forma unificada e organizada. Assim, as partes biológicas padrão são sequências de ácidos nucléicos que codificam para uma função biológica que foram refinadas para se adequar a algum padrão técnico de montagem definido. Nesse sentido, um paralelo interessante pode ser feito com um circuito elétrico, em que os seus componentes (ex. diodo, resistência, interruptores, tomadas,…) precisam ter o mesmo tipo de conexão para poderem ser montados na sua casa, apesar de serem produzidos por fabricantes diferentes.

O padrão técnico de composição física de montagem de peças biológicas que tem ganhado mais adeptos na comunidade de biologia sintética são os BioBricks, ou Biotijolos em português, desenvolvido pelo MIT. A inovação principal dos BioBricks é a padronização do modo de montagem dessas partes padrão: de maneira que a montagem de dois BioBricks resulta em um objeto que também é um BioBrick e pode ser combinado com qualquer outro BioBrick (ver mais detalhes na Figura).

Utilizando apenas 2 pares de enzimas, pode-se montar diferentes componentes em paralelo (DNA assembly) gerando extremidades que ainda podem receber outros componentes. Dessa maneira, pode-se juntar genes, reguladores de transcrição e tradução, promotores e qualquer outra peça biológica, para formar novos circuitos biológicos.

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