JP2007124915A - Recombineering construct, and vector for making gene targeting construct - Google Patents

Recombineering construct, and vector for making gene targeting construct Download PDF

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Masato Otsuka
正人 大塚
Mitsuko Mizutani
晃子 水谷
Masashi Tanaka
正史 田中
Hidetoshi Inoko
英俊 猪子
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a recombineering construct, to provide a vector for making a gene targeting construct(vector), and to provide a method for making the vector. <P>SOLUTION: The vector is a plasmid vector, which has two lethal selective marker genes(e.g. SacB gene) and four different cleavage sites(e.g. SfiI cleavage site) recognized by the identical restriction enzyme in proximity to the upstream and downstream sides of the two lethal selective marker genes. Further, another version of the plasmid vector has, in addition to the above-mentioned construct, a selective marker gene such as GFPuv gene. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、遺伝子操作技術分野において有用なベクター及びその作製方法に関する。より詳細には、本発明はリコンビニアリングコンストラクト、及びジーンターゲティング(遺伝子標的)コンストラクト(又はベクター)を作製するためのベクター及びその作製方法、並びに該ベクターを用いて作製したジーンターゲティングベクターに関する。   The present invention relates to a vector useful in the field of gene manipulation technology and a method for producing the same. More specifically, the present invention relates to a recombinering construct, a vector for producing a gene targeting (gene target) construct (or vector), a production method thereof, and a gene targeting vector produced using the vector.

相同組換えによるジーンターゲティング法は、標的遺伝子を自在に修飾することができることからこれまでに広く用いられている。本技術は標的遺伝子を単にノックアウトするだけでなく、ノックインや、複雑なコンストラクトの導入などの遺伝子改変全般において極めて有効な技術である。   Gene targeting methods by homologous recombination have been widely used so far because target genes can be freely modified. This technique is extremely effective not only for knocking out a target gene but also for general gene modification such as knock-in and introduction of complex constructs.

ジーンターゲティングベクターの構築は、遺伝子改変を行うにあたり多大な労力と時間を要するステップである。従来、相同組換えに必要なホモロジーアーム(homology arms)をゲノムクローンからクローニングするには、ゲノムライブラリーのスクリーニング、制限酵素地図の作成、さらに多くのクローニングステップを経る必要があった。最近では、マウスのゲノム配列が利用可能になったため、広範囲にわたるマウスゲノムの制限酵素地図を改めて作成する手間は省くことができるようになった。しかしながら、従来の方法によるジーンターゲティングコンストラクトの作製は、依然として複雑なクローニングステップを必要とするものである。特に、サイズの大きな構成要素(選択マーカー、ホモロジーアームなど)を組込むためには、適切な箇所で切断する制限酵素サイトを設定する必要があり、この制限酵素の設定が非常に煩雑で困難な作業となっていた。   Gene targeting vector construction is a step that requires a great deal of labor and time for genetic modification. Conventionally, in order to clone homology arms necessary for homologous recombination from a genomic clone, it has been necessary to go through a screening of a genomic library, creation of a restriction enzyme map, and a number of cloning steps. Recently, since the mouse genome sequence has become available, it has become possible to eliminate the trouble of recreating a wide range of restriction maps of the mouse genome. However, the generation of gene targeting constructs by conventional methods still requires complex cloning steps. In particular, in order to incorporate large-sized components (selection markers, homology arms, etc.), it is necessary to set up a restriction enzyme site that cleaves at an appropriate location, and setting up this restriction enzyme is very complicated and difficult. It was.

ジーンターゲティングベクターの構築にあたり、近年開発されたETリコンビネーション(ET recombination)(Zhangら, Nat Genet, 20:123-128,1998)又はリコンビニアリング(recombineering)(Copelandら, Nat Rev Genet, 2:769-779,2001)と呼ばれるリコンビノジェニック(recombinogenic)な技術は、制限酵素サイトの設定を必要としない極めて有効なDNA操作技術である。この技術はサイズの大きなDNA分子の修飾を可能とするため、本技術を用いることでBAC(細菌人工染色体)由来のインサートをジーンターゲティングベクターの調製に用いることができるようになった。リコンビノジェニックな技術によりジーンターゲティングベクターを作製するためには、標的遺伝子の一部やその相同領域(homologous reagions)など、大腸菌内での相同組換えに必要な構成要素を組込んだ直鎖状DNA基質を調製する必要がある。   Recently constructed ET recombination (Zhang et al., Nat Genet, 20: 123-128,1998) or recombineering (Copeland et al., Nat Rev Genet, 2: 769-779, 2001) is a recombinogenic technique that is a very effective DNA manipulation technique that does not require the setting of restriction enzyme sites. Since this technique enables modification of a DNA molecule having a large size, an insert derived from a BAC (bacterial artificial chromosome) can be used for the preparation of a gene targeting vector. In order to create a gene targeting vector using recombinogenic technology, a linear chain incorporating components necessary for homologous recombination in E. coli, such as part of the target gene and homologous reagions. It is necessary to prepare a DNA substrate.

直鎖状DNA基質に組込まれる相同領域のサイズが短い場合には(例えば、50bp程度)、相同領域に相当するDNA部分をオリゴヌクレオチドとして合成することが可能で、通常は選択マーカー遺伝子などを増幅するためのPCRプライマーとして付与される。この場合、直鎖状DNA基質をPCRで調製した後、リコンビノジェニックな技術を用いてBACクローン中に挿入し、大腸菌内で相同組換えを行わせることで目的のジーンターゲティングベクターを作製することができる。このような方法は比較的構成の単純なジーンターゲティングベクターの構築によく用いられている。しかし、直鎖状DNA基質をPCR法で調製すると、PCRの過程において、比較的高頻度でDNA基質領域に変異が導入されることがある。特に、IRES、loxP及びレポーター遺伝子を含むような長くて複雑な構成を持つDNA基質を調製する場合には、突然変異が入りやすく望ましい基質を得ることが難しくなる。   When the size of the homologous region to be incorporated into the linear DNA substrate is short (for example, about 50 bp), it is possible to synthesize a DNA portion corresponding to the homologous region as an oligonucleotide, usually amplifying a selection marker gene, etc. It is given as a PCR primer. In this case, a linear DNA substrate is prepared by PCR, then inserted into a BAC clone using recombinogenic techniques, and homologous recombination is performed in E. coli to produce the desired gene targeting vector. be able to. Such a method is often used to construct a relatively simple gene targeting vector. However, when a linear DNA substrate is prepared by the PCR method, mutations may be introduced into the DNA substrate region at a relatively high frequency during the PCR process. In particular, when preparing a DNA substrate having a long and complex structure including IRES, loxP, and a reporter gene, it is difficult to obtain a desired substrate because mutation is likely to occur.

Angrandらは、ETリコンビネーション法を従来のライゲーションを用いたクローニング方法と併用することにより突然変異が生じるリスクを回避しようと試みた結果、λゲノムクローンの改変に成功した(Angrandら, Nucleic Acids Res, 27:e16,1999)。しかし、この方法は2ステップの修飾を必要とすることから多少煩雑な作業が必要となる。
Liuら(非特許文献1、特許文献1、特許文献2及び特許文献3)及びValenzuelaら(非特許文献2、特許文献4及び特許文献5)は、直鎖状DNA基質に相同領域を導入するためにライゲーション法に基づいたクローニングを用いた。彼らは、PCRで増幅した200−500bpの相同領域又はオリゴヌクレオチドとして提供される50−200bpの相同領域を用いた。この手法の利点はPCRによって生じる突然変異の可能性を回避する点と、より長い相同領域による組換え頻度の増大に伴う望ましくない組換え産物を除く点である。しかし、バックグラウンドクローンに関しては、PCRで増幅した直鎖状DNA基質の場合、PCRテンプレートをDpnIで切断することにより、ほとんどのバックグラウンドクローンを除去できるのに対し、Liuらの方法では、未切断ベクターによるバックグラウンドクローンを有効に除去することが困難であった。さらに、6塩基認識部位を持つ複数の制限酵素(EcorI、BamHIなど)をうまく設定するなどの煩雑な作業も必要であった。
Angland et al. Succeeded in modifying the λ genomic clone as a result of attempts to avoid the risk of mutations by combining the ET recombination method with the conventional cloning method using ligation (Angrand et al., Nucleic Acids Res , 27: e16, 1999). However, since this method requires two-step modification, a somewhat complicated work is required.
Liu et al. (Non-patent Document 1, Patent Document 1, Patent Document 2, and Patent Document 3) and Valenzuela et al. (Non-patent Document 2, Patent Document 4, and Patent Document 5) introduce homologous regions into linear DNA substrates. Therefore, cloning based on the ligation method was used. They used a 200-500 bp homologous region amplified by PCR or a 50-200 bp homologous region provided as an oligonucleotide. The advantage of this approach is that it avoids the possibility of mutations caused by PCR and eliminates unwanted recombination products with increasing recombination frequency due to longer homologous regions. However, in the case of a linear DNA substrate amplified by PCR, most of the background clones can be removed by cleaving the PCR template with DpnI, whereas the method of Liu et al. It was difficult to effectively remove background clones from the vector. Furthermore, complicated work such as setting a plurality of restriction enzymes (EcorI, BamHI, etc.) having a 6-base recognition site is also necessary.

Liuら, Genome Res, 13:476−484, 2003Liu et al., Genome Res, 13: 476-484, 2003. Valenzuelaら, Nat Biotechnol, 21:652−659, 2003Valenzuela et al., Nat Biotechnol, 21: 652-659, 2003. WO02/14495WO02 / 14495 US2003/0224521US2003 / 0224521 US2004/0092016US2004 / 0092016 US2002/0106628US2002 / 0106628 US2005/0144655US2005 / 0144455

以上のように、ジーンターゲティングベクターを作製する場合において、リコンビノジェニックな技術又はリコンビニアリングなどによりBACへの修飾を行う段階の作業効率は格段に改善されたが、それよりも前の段階、すなわち、リコンビノジェニックエンジニアリングにおいて用いられるコンストラクトの作製に関しては、依然として従来法による煩雑な手法を用いる必要があった。
従って、本発明の目的は、ジーンターゲティングコンストラクト(ベクター)を作製するためのベクター及びその作製方法を提供することである。
さらに、本発明の目的は、該ベクターを用いて作製したジーンターゲティングベクターを提供することである。
As described above, when producing a gene targeting vector, the work efficiency of the stage of modification to BAC by recombinogenic technique or recombining has been remarkably improved, but the stage before that That is, for the production of a construct used in recombinogenic engineering, it is still necessary to use a complicated method by a conventional method.
Accordingly, an object of the present invention is to provide a vector for producing a gene targeting construct (vector) and a method for producing the vector.
Furthermore, the objective of this invention is providing the gene targeting vector produced using this vector.

本発明者らは、リコンビノジェニックエンジニアリングにおいて必要となるホモロジーアーム、選択マーカー遺伝子、リコンビナーゼ認識配列を組み込んだ直鎖状DNA基質をいかに簡便に作製するかについて、鋭意研究を重ねた結果、2つ負の選択マーカー遺伝子(例えば、SacB遺伝子)とこれら2つの負の選択マーカー遺伝子の上流及び下流側近傍に同一の制限酵素(例えば、SfiI)によって認識される4つの異なる切断部位を配置することによって、1ステップで直鎖状DNA基質を作製することが可能となることを見いだし、本発明を完成させた。   As a result of intensive research on how to easily produce a linear DNA substrate incorporating a homology arm, a selectable marker gene, and a recombinase recognition sequence required in recombinogenic engineering, the present inventors have conducted extensive research. Placing four different cleavage sites recognized by the same restriction enzyme (eg SfiI) in the vicinity of the two negative selectable marker genes (eg SacB gene) and upstream and downstream of these two negative selectable marker genes Thus, it was found that a linear DNA substrate can be prepared in one step, and the present invention was completed.

すなわち、本発明は以下の(1)〜(12)である。
(1)本発明の第1の実施態様に係る発明は、「2つの負の選択マーカー遺伝子、及び該2つの負の選択マーカー遺伝子の5’上流及び3’下流側近傍に同一の制限酵素によって認識される4つの異なる切断部位を有してなるプラスミドベクター」である。
(2)本発明の第2の実施態様に係る発明は、「前記負の選択マーカー遺伝子がSacB遺伝子である上記(1)に記載のプラスミドベクター」である。
(3)本発明の第3の実施態様に係る発明は、「前記制限酵素がSfiIである上記(1)又は(2)に記載のプラスミドベクター」である。
(4)本発明の第4の実施態様に係る発明は、「さらなる選択マーカー遺伝子を有して成る上記(1)乃至(3)のいずれかに記載のプラスミドベクター」である。
(5)本発明の第5の実施態様に係る発明は、「前記さらなる選択マーカー遺伝子がGFPuv遺伝子である上記(1)乃至(4)のいずれかに記載のプラスミドベクター」である。
(6)本発明の第6の実施態様に係る発明は、「標的領域及び2つの相同領域を組み込んだ前記プラスミドベクターを直鎖状にするための制限酵素認識サイトをさらに有する上記(1)乃至(5)のいずれかに記載のプラスミドベクター」である。
(7)本発明の第7の実施態様に係る発明は、「前記制限酵素がI−sceIである上記(1)乃至(6)のいずれかに記載のプラスミドベクター」である。
(8)本発明の第8の実施態様に係る発明は、「pADY、pAEF、pADWから選択される上記(1)に記載のプラスミドベクター」である。
(9)本発明の第9の実施態様に係る発明は、「前記負の選択マーカー遺伝子を相同領域で置換した上記(1)乃至(8)のいずれかに記載のプラスミドベクター」である。
(10)本発明の第10の実施態様に係る発明は、「上記(1)乃至(9)のいずれかに記載のプラスミドベクターを用いてジーンターゲティングベクターを作製する方法」である。
(11)本発明の第11の実施態様に係る発明は、「上記(10)に記載の方法により作製されたジーンターゲティングベクター」である。
(12)本発明の第12の実施態様に係る発明は、「pAGE、pAGF,pAGI、pAGJ、pAHVから選択される上記(11)に記載のジーンターゲティングベクター」である。
That is, this invention is the following (1)-(12).
(1) The invention according to the first embodiment of the present invention is such that “two negative selection marker genes, and the same restriction enzyme in the 5 ′ upstream and 3 ′ downstream sides of the two negative selection marker genes” A “plasmid vector having four different cleavage sites to be recognized”.
(2) The invention according to the second embodiment of the present invention is “the plasmid vector according to (1) above, wherein the negative selection marker gene is a SacB gene”.
(3) The invention according to the third embodiment of the present invention is “the plasmid vector according to (1) or (2) above, wherein the restriction enzyme is SfiI”.
(4) The invention according to the fourth embodiment of the present invention is “a plasmid vector according to any one of (1) to (3) above, which further comprises a selectable marker gene”.
(5) The invention according to the fifth embodiment of the present invention is “the plasmid vector according to any one of (1) to (4) above, wherein the further selectable marker gene is a GFPuv gene”.
(6) The invention according to the sixth embodiment of the present invention is the above (1) to (1) further comprising a restriction enzyme recognition site for linearizing the plasmid vector incorporating a target region and two homologous regions. (5) A plasmid vector according to any one of (5).
(7) The invention according to the seventh embodiment of the present invention is “a plasmid vector according to any one of (1) to (6) above, wherein the restriction enzyme is I-sceI”.
(8) The invention according to the eighth embodiment of the present invention is “a plasmid vector according to the above (1) selected from pADY, pAEF, and pADW”.
(9) The invention according to the ninth embodiment of the present invention is “the plasmid vector according to any one of (1) to (8) above, wherein the negative selection marker gene is replaced with a homologous region”.
(10) The invention according to the tenth embodiment of the present invention is "a method for producing a gene targeting vector using the plasmid vector according to any one of (1) to (9) above".
(11) The invention according to the eleventh embodiment of the present invention is “a gene targeting vector produced by the method according to (10) above”.
(12) The invention according to the twelfth embodiment of the present invention is “the gene targeting vector according to the above (11) selected from pAGE, pAGF, pAGI, pAGJ, and pAHV”.

本発明のベクターを用いることにより、ジーンターゲティングベクターの構築に必要なホモロジーアーム、選択マーカー遺伝子などの構成要素を保持した直鎖状DNA基質を1ステップで作製することができる。   By using the vector of the present invention, a linear DNA substrate retaining components such as a homology arm and a selection marker gene necessary for constructing a gene targeting vector can be prepared in one step.

さらに、この1ステップのクローニング過程において、煩雑な制限酵素の設定作業を回避し、ゲル濾過などによる精製過程を経ずにバックグラウンドクローンの出現を抑えることが可能となることから、ジーンターゲティングベクターの構築に要する時間と労力の短縮を実現することができる。   Furthermore, in this one-step cloning process, complicated restriction enzyme setting work can be avoided and the appearance of background clones can be suppressed without going through a purification process such as gel filtration. The time and labor required for construction can be reduced.

また、本発明のベクターにGFPuv遺伝子などのさらなる選択マーカー遺伝子を保持させることで、直鎖状DNA基質を保持するプラスミドの選択及びリコンビノジェニックエンジニアリングの過程における組換え体の選択を容易に行うことができる。   Further, by allowing the vector of the present invention to hold a further selection marker gene such as a GFPuv gene, selection of a plasmid carrying a linear DNA substrate and selection of a recombinant in the process of recombinogenic engineering can be easily performed. be able to.

以上の点から、本発明のベクターを用いることで、ハイスループットな遺伝子改変を効率的かつ簡便に行うことができる。特に、複雑な構造を持つジーンターゲティングベクターの構築に有効である。   From the above points, by using the vector of the present invention, high-throughput genetic modification can be performed efficiently and simply. In particular, it is effective for constructing a gene targeting vector having a complicated structure.

本発明はベクターに関するもので、本ベクターを用いるとリコンビニアリング、及びジーンターゲティングを行うのに必要な相同領域を1ステップで構築することが可能となる。具体的には、本発明のベクターは2つの負の選択マーカー遺伝子と、該2つの負の選択マーカー遺伝子を挟み込むよう位置(すなわち、該マーカー遺伝子の5’上流及び3’下流側に数ベース〜数百ベース離れた位置)に、各々2箇所、合計4箇所、同一の制限酵素で認識される異なる認識配列が配置されたものである。
ここで、「負の選択マーカー遺伝子」とは、栄養選択性であっても薬剤選択性であってもよく、特定の条件下において該マーカー遺伝子が挿入されたプラスミドを保持する宿主細胞を区別できるような遺伝子であれば如何なるものも使用することができる。該マーカー遺伝子は当業者であれば容易に選択可能であるが、例えば、SacB遺伝子、rpsL遺伝子、ccdB遺伝子などが好適に利用可能である。SacB遺伝子は大腸菌にとって致死性の代謝物をスクロースから生成するため、SacB遺伝子を保有する大腸菌はスクロース存在下で生育することができない。そのため、形質転換体をスクロース含有培地で培養することで、SacB遺伝子が相同領域と置換した目的のクローンのみを選択することができる。また、該マーカー遺伝子は本発明に係るベクター1つに少なくとも2つ存在する。該マーカー遺伝子は、2つの相同領域がクローニングされたかどうかを確認するために必要となるものである。相同領域が1箇所のみでは、所望の相同組換えを達成することができない。ここで「相同領域」とは、大腸菌内もしくはES細胞内における相同組換えに必要な領域で、組換えを起こさせたいDNA領域の一部と相同性のあるDNA配列領域のことである。
The present invention relates to a vector, and when this vector is used, it is possible to construct a homologous region necessary for recombining and gene targeting in one step. Specifically, the vector of the present invention has two negative selectable marker genes and a position so as to sandwich the two negative selectable marker genes (that is, a number base to 5 ′ upstream and 3 ′ downstream of the marker gene). Different recognition sequences that are recognized by the same restriction enzyme are arranged at two locations, a total of four locations, at positions separated by several hundred bases.
Here, the “negative selection marker gene” may be nutrient selective or drug selective, and can distinguish a host cell carrying a plasmid inserted with the marker gene under a specific condition. Any gene can be used as long as it is such a gene. The marker gene can be easily selected by those skilled in the art. For example, a SacB gene, an rpsL gene, a ccdB gene, and the like can be preferably used. Since the SacB gene produces a lethal metabolite from E. coli from sucrose, E. coli carrying the SacB gene cannot grow in the presence of sucrose. Therefore, by culturing the transformant in a sucrose-containing medium, only the target clone in which the SacB gene is replaced with the homologous region can be selected. Further, at least two marker genes are present in one vector according to the present invention. The marker gene is necessary to confirm whether two homologous regions have been cloned. The desired homologous recombination cannot be achieved with only one homologous region. Here, the “homologous region” is a region necessary for homologous recombination in E. coli or ES cells, and is a DNA sequence region that is homologous to a part of the DNA region to be recombined.

また、「同一の制限酵素で認識される異なる認識配列」とは、切断が行われた場合、切断部位は非同一かつ非相補的な3’又は5’オーバーハング(突出末端)を生じさせる配列のことである。このような認識配列を複数箇所で切断した場合、各切断部位同士でライゲーションを起こすことがなく、しかも切断部位にクローニングしたい相同領域DNA断片の両末端を各切断部位と相補的になるようにデザインすれば、該DNA断片を所定の方向に挿入することができる。従って、相同領域のクローニングを行うにあたり、ベクターのみ、インサートのみのセルフライゲーションを回避することができ、しかも1種類の酵素のみの使用で、1ステップのライゲーション反応でクローニングを達成することができる。
さらに、相同領域のクローニングを行う上で、このような異なる切断配列を認識することができる酵素は、レアカッターである方が望ましい。特に、長い相同領域のクローニングを行う場合には、相同領域自体を切断せずに切り出せるレアカッター制限酵素が好適に使用可能である。
本発明で用いられる制限酵素は上記性質を有するものであれば如何なるものも使用可能であり、特に限定はしないが、例えば、SfiI、XcmI、BstXI、BbsI、BsaIなどが好適に利用可能である。SfiIは、5塩基でインターラプトされたパリンドローム配列(5’−GGCCNNNNNGGCC−3’;配列番号1)を認識し、切断後、非同一かつ非相補的な3ヌクレオチドの3’オーバーハングが生じる制限酵素である。また、SfiIはレアカッターであるため、本発明における使用には好ましい酵素である。
In addition, “different recognition sequences recognized by the same restriction enzyme” means a sequence that causes non-identical and non-complementary 3 ′ or 5 ′ overhangs (protruding ends) when cleaved. That is. When such a recognition sequence is cleaved at multiple sites, ligation does not occur between the cleavage sites, and both ends of the homologous region DNA fragment to be cloned into the cleavage sites are designed to be complementary to the cleavage sites. Then, the DNA fragment can be inserted in a predetermined direction. Therefore, when cloning homologous regions, self-ligation of only the vector and only the insert can be avoided, and the cloning can be achieved by a one-step ligation reaction by using only one kind of enzyme.
Furthermore, it is desirable that an enzyme capable of recognizing such a different cleavage sequence is a rare cutter when cloning a homologous region. In particular, when cloning a long homologous region, a rare cutter restriction enzyme that can be excised without cleaving the homologous region itself can be suitably used.
Any restriction enzyme can be used in the present invention as long as it has the above-mentioned properties and is not particularly limited. For example, SfiI, XcmI, BstXI, BbsI, BsaI and the like can be suitably used. SfiI recognizes a palindromic sequence interrupted with 5 bases (5′-GGCCNNNNNGCC-3 ′; SEQ ID NO: 1), and after cleavage, a non-identical and non-complementary 3 nucleotide 3 ′ overhang is generated It is an enzyme. SfiI is a rare cutter and is therefore a preferred enzyme for use in the present invention.

本発明のベクターは、相同領域、選択マーカー遺伝子、及び/又はコンディショナルジーンターゲティングに必要な構成要素(例えば、loxP、FRT配列などのリコンビナーゼ認識部位)などを構築した後、直鎖状にし、リコンビノジェニックエンジニアリングの過程に使用することができる。直鎖状にする場合には、前記構成要素を切断することなく直鎖状にすることが望ましい。そのため、本発明のベクターは、構成要素を構築した後に直鎖状にするための制限酵素認識サイトを有してもよい。そのような酵素としては、長い認識配列を持つレアカッターが望ましく、例えば、メガヌクレアーゼのI−SceI、I−CeuI、PI−SceI、又は8−塩基認識のレアカッターであるNotIなどが好適に利用可能である。   The vector of the present invention comprises a homologous region, a selectable marker gene, and / or a component necessary for conditional gene targeting (for example, recombinase recognition sites such as loxP and FRT sequences), etc. Can be used in the process of combinogenic engineering. When making it linear, it is desirable to make it linear without cut | disconnecting the said component. Therefore, the vector of the present invention may have a restriction enzyme recognition site for linearization after constructing the constituent elements. As such an enzyme, a rare cutter having a long recognition sequence is desirable. For example, meganuclease I-SceI, I-CeuI, PI-SceI, or NotI which is a rare cutter for 8-base recognition is preferably used. Is possible.

本発明のベクターには、さらなる選択マーカー遺伝子を含んでもよい。「さらなる選択マーカー遺伝子」とは、「正の選択マーカー」及び「負の選択マーカー」のいずれとしても機能し得るマーカー遺伝子を意味する。すなわち、クローニングの過程において、あるステップでは「さらなる選択マーカー遺伝子」を含むクローンを選択し、他のステップでは「さらなる選択マーカー遺伝子」を含まないクローンを選択することによって、クローニングの目的を達成せしめるような遺伝子のことである。
「さらなる選択マーカー遺伝子」としては、限定はしないが、例えば、galK、lacZ、GFPuvなどが使用可能である。特に、GFPuvが好ましい。GFPuvはGFPの変異体であるが、uvで励起したときに最大の蛍光を発する。GFPuv遺伝子は、相同領域、標的領域などを構築した直後のプラスミドを選択する際には正の選択マーカーとして機能するが、直鎖状にした後、GFRuv遺伝子が除かれるようにデザインすると、リコンビノジェニックエンジニアリングの過程において正しく相同組換えが行われたクローンを選択する際には負の選択マーカーとして利用することが可能となる。つまり、相同領域、標的領域などを構築した直後のプラスミドを選択するには、UVイルミネーターなどにでUVを照射した際、蛍光を発するクローンを選択すればよく、また、リコンビノジェニックエンジニアリングの過程で正しく相同組換えが行われたクローンを選択する場合には、蛍光を発しないクローンを選択すれば最終的にジーンターゲティングベクターを得ることができる。ここで、「標的領域」とは、ターゲティングを行う対象ゲノム領域上に組込む構成要素(例えば、組込むべき任意の遺伝子、選択マーカー遺伝子、ホモロジーアーム、loxPやFRTカセットなどのリコンビナーゼ認識配列など)を含んだDNAのことを意味する。
The vector of the present invention may contain an additional selection marker gene. “Further selectable marker gene” means a marker gene that can function as both a “positive selectable marker” and a “negative selectable marker”. That is, in the cloning process, a clone containing “an additional selectable marker gene” is selected in one step, and a clone not containing an “additional selectable marker gene” is selected in another step, thereby achieving the purpose of cloning. It is a gene.
The “further selectable marker gene” is not limited, and for example, galK, lacZ, GFPuv and the like can be used. In particular, GFPuv is preferred. GFPuv is a variant of GFP, but emits maximum fluorescence when excited with uv. The GFPuv gene functions as a positive selection marker when selecting a plasmid immediately after the construction of a homologous region, a target region, etc., but if it is designed so that the GFRuv gene is removed after linearization, When selecting a clone in which homologous recombination was correctly performed in the process of genetic engineering, it can be used as a negative selection marker. That is, in order to select a plasmid immediately after the construction of a homologous region, a target region, etc., it is only necessary to select a clone that emits fluorescence when UV irradiation is applied to a UV illuminator or the like. When selecting a clone in which homologous recombination was correctly performed in the process, a gene targeting vector can be finally obtained by selecting a clone that does not emit fluorescence. Here, the “target region” includes components to be incorporated into the target genomic region to be targeted (for example, any gene to be incorporated, a selection marker gene, a homology arm, a recombinase recognition sequence such as loxP or FRT cassette, etc.). It means DNA.

本発明の方法により作製されたジーンターゲティングベクターも本発明の範囲に含まれる。ここで、「ジーンターゲティング」とは、当業者において最も広く認識される概念であり、特定遺伝子のノックアウトのみならず、ノックインやコンディショナルジーンターゲティングなど、遺伝子改変全般を意味する。本発明のジーンターゲティングベクターは、本発明のジーンターゲティングコンストラクト作製用ベクターを用いることで、当業者において容易に作製することができる。コンディショナルジーンターゲティング用のベクターの作製においては、導入すべきコンストラクトに含まれる構成要素の作製に市販のテンプレートを用いることもできる。   Gene targeting vectors produced by the method of the present invention are also included in the scope of the present invention. Here, “gene targeting” is a concept that is most widely recognized by those skilled in the art, and means not only knockout of a specific gene but also general gene modification such as knock-in and conditional gene targeting. The gene targeting vector of the present invention can be easily prepared by those skilled in the art by using the gene targeting construct production vector of the present invention. In the production of a vector for conditional gene targeting, a commercially available template can also be used for the production of components contained in the construct to be introduced.

本発明のベクターには大腸菌において効率的に複製する上で必要な構成成分(例えば、複製起点など)、及びクローニングを効率的に行う上で必要となるマルチクローニングサイトなど、通常のクローニングを行う上で当業者が必要と認める全ての構成成分を備えているものである。本発明のベクターを作製する場合、既知のプラスミドベクターを骨格として使用することができる。既知のプラスミドベクターとしては、当該技術分野において利用可能なものであれば如何なるものでもよく、例えば、pBR322系、pBluescrpt系プラスミド、pUC系プラスミドなどが利用可能である。   The vector of the present invention can be used for normal cloning such as components necessary for efficient replication in E. coli (for example, an origin of replication) and multiple cloning sites required for efficient cloning. And all constituents deemed necessary by those skilled in the art. In preparing the vector of the present invention, a known plasmid vector can be used as the backbone. Any known plasmid vector may be used as long as it can be used in the technical field. For example, pBR322, pBluescript, and pUC plasmids can be used.

次に本発明を具体例によって説明するがこれらの例によって本発明が限定されるものではない。   Next, the present invention will be described with reference to specific examples, but the present invention is not limited to these examples.

本実施例において用いた遺伝子操作技術は当業者が通常行っている方法に基づいている(Sambrookら, Molecular cloning: A laboratory manual. 3rd ed. Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Habor, NY. 1989)。
1.本発明のベクターの説明
本発明において構築した新規クローニングベクター(図1、pADY(配列番号53),pAEF(配列番号54),pADW(配列番号55))は相同領域を1ステップでクローニングできるようにデザインされている。本実施例においては、以下の2つの理由に基づいてSfiIサイト(5’−GGCCNNNNNGGCC−3’、配列番号1)をこれらのベクターに導入した。第1の理由は、インターラプトされたパリンドローム構造をとるSfiI認識サイトがSfiIによって切断されると、非同一かつ非相補的な3ヌクレオチドの3’オーバーハングが生じる点にある。相同領域DNAフラグメントの両末端配列を、挿入すべきSfiI認識配列と相補的になるようにデザインすれば、該DNAフラグメントは目的の位置と方向(図1最上段及び図3を参照のこと)になるようにクローン化することができる。また、ベクター中に導入された4つのSfiIサイトの各末端は、同一のSfiI酵素の切断により生じるが、相補的でも自己相補的でもないため、ベクターのみ又はインサートのみによるセルフライゲーションは起こらない。従って、1ステップのライゲーション反応により、2つの相同領域のクローン化を簡便かつ迅速に行うことができ、SfiI以外の他の酵素も必要としない。2つ目の理由は、SfiIはレアカッター制限酵素であるため、相同性領域として機能し得る比較的長いDNAフラグメントのクローニングに適していることである。本実施例では、4つのSfiIサイトをpBluescriptベースのベクターに導入した。
さらに、これらのベクターは2つのSacB遺伝子を保持しており、各々2つのSfiIサイトに挟まれている(図1)。SacB遺伝子産物はレバンスクラーゼと称され、スクロースを宿主細胞に毒性を有するレバンに変換する(Gayら, J Bacteriol, 164(2):918-921, 1985)。そのため、SacB遺伝子は負の選択マーカーとして有用である。SacB遺伝子はクローニング過程で容易に相同領域と置換することができる(図3)。
The gene manipulation technique used in this example is based on a method commonly used by those skilled in the art (Sambrook et al., Molecular cloning: A laboratory manual. 3rd ed. Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Habor, NY. 1989). .
1. Description of the vector of the present invention The novel cloning vectors constructed in the present invention (FIG. 1, pADY (SEQ ID NO: 53), pAEF (SEQ ID NO: 54), pADW (SEQ ID NO: 55)) can clone homologous regions in one step. Designed. In this example, the SfiI site (5′-GGCCNNNNNGCC-3 ′, SEQ ID NO: 1) was introduced into these vectors based on the following two reasons. The first reason is that when an SfiI recognition site having an interrupted palindromic structure is cleaved by SfiI, a non-identical and non-complementary 3 nucleotide 3 ′ overhang is generated. If the sequences at both ends of the homologous region DNA fragment are designed to be complementary to the SfiI recognition sequence to be inserted, the DNA fragment will be in the desired position and orientation (see the top of FIG. 1 and FIG. 3). Can be cloned. In addition, each end of the four SfiI sites introduced into the vector is generated by cleavage of the same SfiI enzyme, but is not complementary or self-complementary, so self-ligation by only the vector or only the insert does not occur. Accordingly, the two homologous regions can be cloned easily and rapidly by a one-step ligation reaction, and no other enzyme than SfiI is required. The second reason is that since SfiI is a rare cutter restriction enzyme, it is suitable for cloning of a relatively long DNA fragment that can function as a homology region. In this example, four SfiI sites were introduced into a pBluescript-based vector.
In addition, these vectors carry two SacB genes, each sandwiched between two SfiI sites (FIG. 1). The SacB gene product is called levansucrase and converts sucrose to levan which is toxic to host cells (Gay et al., J Bacteriol, 164 (2): 918-921, 1985). Therefore, the SacB gene is useful as a negative selection marker. The SacB gene can be easily replaced with a homologous region during the cloning process (FIG. 3).

1−1.pADYベクター
pADYベクター(図1)は、リコンビノジェニッククローニング法で用いられる直鎖状DNA基質の構築のために開発したものである。このベクターには、マルチクローニングサイト(AscI、XbaI、SpeI及びNheIを含む)が配置されている。XbaI、SpeI及びNheIサイトは同じ粘着末端(5’−CTAG−3’、配列番号2)を生じさせる。相同領域及び標的フラグメントをベクター中に構築した後(例えば、図3のpAFD)、そのまま使用可能な直鎖状DNA基質を作製するために該プラスミドをメガヌクレアーゼのI−SceIで切断した。PCR増幅直鎖状DNA基質を用いた初期のリコンビノジェニックエンジニアリングでは、PCRテンプレートプラスミドのコンタミネーション由来のバックグラウンドクローンの出現をDnpIでテンプレートを切断することにより抑制することができた。しかし、本実施例では、プラスミドに由来する直鎖状DNAフラグメントを基質として使用したため、そのようなアプローチは実用的ではなかった。そこで、それに代わる手段として、本発明のベクターに、GFPuv遺伝子をpADYのlacプロモーターの3’下流に導入した(図1)。GFPuv遺伝子を持つpADY及びpAEFを保持するコロニーのみがUVランプ照射によって蛍光を発した(図2)。
1-1. pADY Vector The pADY vector (FIG. 1) was developed for the construction of a linear DNA substrate used in the recombinogenic cloning method. In this vector, a multicloning site (including AscI, XbaI, SpeI and NheI) is arranged. XbaI, SpeI and NheI sites give the same sticky ends (5′-CTAG-3 ′, SEQ ID NO: 2). After the homology region and target fragment were constructed in the vector (eg, pAFD in FIG. 3), the plasmid was cleaved with the meganuclease I-SceI to produce a ready-to-use linear DNA substrate. In early recombinogenic engineering using a PCR-amplified linear DNA substrate, the appearance of background clones derived from PCR template plasmid contamination could be suppressed by cleaving the template with DnpI. However, in this example, since a linear DNA fragment derived from a plasmid was used as a substrate, such an approach was not practical. Therefore, as an alternative, the GFPuv gene was introduced 3 ′ downstream of the lac promoter of pADY into the vector of the present invention (FIG. 1). Only colonies carrying pADY and pAEF with the GFPuv gene fluoresced by UV lamp irradiation (FIG. 2).

1−2.pAEFベクター
pAEFベクター(図1)はリコンビノジェニッククローニング技術法を用いたBACクローンのサブクローニングによるジーンターゲティングベクターの構築に使用することができる。pAEFベクター中のSacB遺伝子を相同領域で置換して得られたベクター(例えば、図5のpAFQ)を、AscIで消化した後、BACサブクローニングに使用した。pAEFに含まれるGFPuvカセットはGFPuvネガティブ非組換えクローンを除去するのに使用することができる。また、ES細胞のジーンターゲティングに使用されるネガティブ選択マーカーであるジフテリアトキシンフラグメントA(DT−A)カセットをpAEF中に導入した。得られたジーンターゲティングベクターを直鎖状にするために、I−SceI認識部位を配置した。
1-2. pAEF Vector The pAEF vector (FIG. 1) can be used to construct a gene targeting vector by subcloning BAC clones using the recombinogenic cloning technique. A vector obtained by replacing the SacB gene in the pAEF vector with a homologous region (for example, pAFQ in FIG. 5) was digested with AscI and used for BAC subcloning. The GFPuv cassette contained in pAEF can be used to remove GFPuv negative non-recombinant clones. In addition, a diphtheria toxin fragment A (DT-A) cassette, which is a negative selection marker used for gene targeting of ES cells, was introduced into pAEF. In order to linearize the obtained gene targeting vector, an I-SceI recognition site was arranged.

1−3.pADWベクター
pADW(図1)は従来のPCRベースの方法によるジーンターゲティングコンストラク作製用に開発したものである。PCR増幅したホモロジーアームをpADW中に導入した(例えば、図5のpAIP)。この場合、より長いホモロジーアームがES細胞における効率的な相同組換えを促進するため、ホモロジーアームの長さは十分に長い(〜10kb)必要がある。pADYと同様に、AscI、XbaI、SpeI及びNheI酵素サイト及びDT−AカセットがpADW中に含まれている。
1-3. pADW vector pADW (FIG. 1) was developed for the generation of gene targeting constructs by conventional PCR-based methods. PCR amplified homology arms were introduced into pADW (eg, pAIP in FIG. 5). In this case, since a longer homology arm promotes efficient homologous recombination in ES cells, the length of the homology arm needs to be sufficiently long (-10 kb). Similar to pADY, AscI, XbaI, SpeI and NheI enzyme sites and DT-A cassette are included in pADW.

1−4.pAEJ及びpAEKベクター
pAEJ(配列番号56)及びpAEKベクター(配列番号57)(図1)は、相同領域の両末端にSfiIサイトを導入するためのプラスミドである。両末端にAscIサイトを持つPCR増幅相同領域をAscI切断の後これらのベクターのMluIサイト中にクローン化することができる。AscIはレアカッター制限酵素であるため、より長いDNAフラグメントをこれらのベクター中にクローン化し、相同領域として使用することができる。
1-4. pAEJ and pAEK vectors pAEJ (SEQ ID NO: 56) and pAEK vector (SEQ ID NO: 57) (FIG. 1) are plasmids for introducing SfiI sites at both ends of the homologous region. PCR amplified homologous regions with AscI sites at both ends can be cloned into the MluI sites of these vectors after AscI cleavage. Since AscI is a rare cutter restriction enzyme, longer DNA fragments can be cloned into these vectors and used as homologous regions.

2.本発明のベクターの構築
本発明の実施おいて用いた制限酵素は、全てNew England BioLab(NEB社)から購入した。pAEJとpAEKを構築するためにpUC119のマルチクローニングサイトをSfiIとMluIサイトで置き換えた。各SfiIサイトは非同一の粘着末端を生じるようにデザインした。pADY、pADW及びpAEFは、複数のステップにより構築した。これらのベクターのバックボーンはpBluescriptであるが、KpnIサイト以外のマルチクローニングサイトは除かれている。マルチクローニングサイト(AscI,XbaI,SpeI及びNheI)はオリゴヌクレオチドリンカー(配列番号3及び配列番号4)として提供される。用いたSacB遺伝子はpDNR−Dual(Clontech社)に由来するものである。両側にSfiIサイトを持つSacB遺伝子は、pDNR−Dualテンプレートとして、以下のプライマーによりPCR増幅させ、BamHI/EcoRI切断後、pUC119ベクターに導入した。次にSacBカセットを、BbsI、I−SceI及びXhoIを用いてpADY、pADW及びpAEF中に構築に使用した。
pADY用
GE−F2 (配列番号5)
GE−R3 (配列番号6)
pAEF用
GE−F4 (配列番号7)
GE−R2 (配列番号8)
pADW用
GE−F1 (配列番号9)
GE−R1−2 (配列番号10)
2. Construction of vector of the present invention All restriction enzymes used in the practice of the present invention were purchased from New England BioLab (NEB). To construct pAEJ and pAEK, the multicloning site of pUC119 was replaced with SfiI and MluI sites. Each SfiI site was designed to give non-identical sticky ends. pADY, pADW and pAEF were constructed by multiple steps. The backbone of these vectors is pBluescript, except for multiple cloning sites other than the KpnI site. Multiple cloning sites (AscI, XbaI, SpeI and NheI) are provided as oligonucleotide linkers (SEQ ID NO: 3 and SEQ ID NO: 4). The SacB gene used is derived from pDNR-Dual (Clontech). The SacB gene having SfiI sites on both sides was amplified by PCR using the following primers as a pDNR-Dual template, cut into BamHI / EcoRI, and introduced into the pUC119 vector. The SacB cassette was then used for construction in pADY, pADW and pAEF using BbsI, I-SceI and XhoI.
GE-F2 for pADY (SEQ ID NO: 5)
GE-R3 (SEQ ID NO: 6)
GE-F4 for pAEF (SEQ ID NO: 7)
GE-R2 (SEQ ID NO: 8)
GE-F1 for pADW (SEQ ID NO: 9)
GE-R1-2 (SEQ ID NO: 10)

pAEF中のGFPuv遺伝子は、pGFPuv(Clontech社)をから以下のプライマーセットを用いて増幅し、AscI切断の後、ベクター中に導入した。
GE−F3 (配列番号11)
GE−R5 (配列番号12)
pADY中のGFPuv遺伝子は、pGFPuv(Clontech社)をから以下のプライマーセットを用いて増幅し、PCR増幅産物をBstIで切断後、ベクターのKpnIサイトに導入した。
F (配列番号13)
R (配列番号14)
pADY中のGFPuv遺伝子は、pBluescriptのlacオペレーター配列のコントロール下、読み枠が合うにように配置されている。pADW及びpAEF中のDT−A遺伝子は、pMC1DTpAベクターのHindIII/XhoIフラグメントに由来する(12)。
The GFPuv gene in pAEF was amplified from pGFPuv (Clontech) using the following primer set, cut into AscI, and then introduced into the vector.
GE-F3 (SEQ ID NO: 11)
GE-R5 (SEQ ID NO: 12)
The GFPuv gene in pADY was amplified from pGFPuv (Clontech) using the following primer set, and the PCR amplification product was cleaved with BstI and then introduced into the KpnI site of the vector.
F (SEQ ID NO: 13)
R (SEQ ID NO: 14)
The GFPuv gene in pADY is arranged so that the reading frame fits under the control of the lac operator sequence of pBluescript. The DT-A gene in pADW and pAEF is derived from the HindIII / XhoI fragment of the pMC1DTpA vector (12).

3.相同領域の1ステップクローニング
3−1.結果
本発明によって開示されるベクターを用いた相同領域の1ステップクローニング手順を図3に示した。相同領域をまずpAEJとpAEKに挿入する(図3−a)。相同領域は、二重鎖オリゴ(図3―b)又はベクターのSfiIサイトに相補的な粘着末端を持つPCR増幅フラグメント(図3−c)としても提供される。SfiI切断ベクター(図3中のpAEY)はSfiI切断HR1(相同領域1)とHR2(相同領域2)の両方と一度の反応で直接ライゲーションさせることができる。非同一なSfiI切断によって生じた粘着末端を用いると、pAFD(図3)などの正しくライゲートしたクローンが得られる。
3. 1. One-step cloning of homologous region 3-1. Results A one-step cloning procedure for homologous regions using the vectors disclosed by the present invention is shown in FIG. The homologous region is first inserted into pAEJ and pAEK (FIG. 3-a). The homologous region is also provided as a double-stranded oligo (FIG. 3-b) or a PCR amplified fragment (FIG. 3-c) with a sticky end complementary to the SfiI site of the vector. The SfiI digested vector (pAEY in FIG. 3) can be directly ligated in a single reaction with both SfiI digested HR1 (homology region 1) and HR2 (homology region 2). Using sticky ends generated by non-identical SfiI cleavage yields correctly ligated clones such as pAFD (FIG. 3).

本発明のベクター中に存在するSacB遺伝子及びSfiIサイトが相同領域のクローニングにおいて効率的に機能するかどうか評価するためにクローニング効率を調べた(表1)。この実験において、50bp−二重鎖オリゴとして供給された異なる濃度の相同領域(HR)を、標的フラグメントを含むSfiI切断pAEYベクターとのライゲーションに用いた(図3)。オリゴの配列は、非古典的クラスI MHC分子の一つであるH2−M5遺伝子座位の配列と相同である。相同領域のクローニング効率を、ゲル濾過を行ったベクターと行わなかったベクター、及びスクロースを含むLBプレートとスクロース含まないLBプレートとの間で比較した(表1)。より高い濃度のオリゴを相同領域として用いた場合、生じたクローンのほとんどは、スクロースを含まない場合であっても、相同領域を保持した正しいクローンであった。多くのバックグラウンドクローンは、より低い濃度のオリゴを非ゲル濾過ベクターとライゲーションし、形質転換体をスクロース非存在下で培養した場合に生じたが、スクロースの存在下で培養することで顕著に減少した。この条件では、選択した全ての組換体クローンが両方の相同領域を正しい位置及び正しい方向で含んでいた(表1、kan/amp/suc)。また、400−600bpのPCR増幅フラグメントを相同領域の入手源として用いた場合でも(図3−c)良い結果が得られた。   In order to evaluate whether the SacB gene and the SfiI site present in the vector of the present invention function efficiently in the cloning of the homologous region, the cloning efficiency was examined (Table 1). In this experiment, different concentrations of homology region (HR) supplied as a 50 bp-double stranded oligo were used for ligation with the SfiI cleaved pAEY vector containing the target fragment (FIG. 3). The sequence of the oligo is homologous to that of the H2-M5 locus, which is one of the nonclassical class I MHC molecules. The cloning efficiency of the homologous region was compared between the vector with and without gel filtration, and the LB plate with and without sucrose (Table 1). When higher concentrations of oligo were used as homologous regions, most of the resulting clones were correct clones that retained the homologous region, even without sucrose. Many background clones were generated when a lower concentration of oligo was ligated with a non-gel filtration vector and the transformants were cultured in the absence of sucrose, but were significantly reduced by culturing in the presence of sucrose. did. Under this condition, all selected recombinant clones contained both homologous regions in the correct position and in the correct orientation (Table 1, kan / amp / suc). Even when a 400-600 bp PCR amplified fragment was used as a source for obtaining a homologous region (FIG. 3-c), good results were obtained.

相同領域を供給するDANフラグメントがpAEJ及びpAEK(図1)のインサートから供給される場合、pADY及びpAEFに含まれる変異型緑色蛍光タンパク質をコードするGFPuv遺伝子がポジティブ選択マーカーとして有効に機能した。表2はポジティブセレクションとしてのGFPuv遺伝子の利用効果を示している。本実験において、pAEJ及びpAEK中にH2−M5遺伝子座位(Takadaら, Genome Res, 13(4):589-600, 2003)のHR1及びHR2を各々保持するpAFE及びpAFFを用いた(表3を参照)。pAFE及びpAFFをSfiIで切断することによって調製した相同領域に対して、ゲル濾過を行わなかった。これらのフラグメントは、ゲル濾過も脱リン酸化も行っていないSfiI切断ベクターpAEF(図1)又はpAEY(図3)とライゲーションさせた。そのため、多くのバックグラウンドクローンを出現させ得るpAFE及びpAFFに由来するベクター骨格もライゲーションミックスに含まれていた。pADY由来のpAEYは、大腸菌にカナマイシン耐性を付与するneoを含む複雑なインサートを含んでいる(図3)。形質転換体をアンピシリンとスクロースの存在化において選択した場合、未切断及び/又はセルフライゲートしたpAFE及びpAFFベクターに由来する多くのバックグラウンドクローンが生じた。これらのバックグラウンドクローンは、pAEJ及びpAEKにβ−ラクタマーゼ遺伝子を使用する代わりにzeocin(ゼオシン)などの他の選択マーカーを導入することによって回避することができる。あるいは、本発明のベクターに含まれるGFPuv遺伝子が発する緑色蛍光の有無によってもバックグラウンドクローンから正しいクローンを効率よく選別することが可能である。本実験において、GFP蛍光選択の後、1/2以上のクローン(GFP+)が正しいクローンとして見いだされた(表2)。この結果は、GFPuv遺伝子が相同領域のクローニングにおいてポジティブ選択マーカーとして有用であることを示す。特に、カナマイシンによる選択により、pAEYベクターに由来するバックグラウンドクローンを完全に除去することができた。   When the DAN fragment supplying the homologous region was supplied from the insert of pAEJ and pAEK (FIG. 1), the GFPuv gene encoding the mutant green fluorescent protein contained in pADY and pAEF effectively functioned as a positive selection marker. Table 2 shows the effect of using the GFPuv gene as a positive selection. In this experiment, pAFE and pAFF retaining HR1 and HR2 of the H2-M5 locus (Takada et al., Genome Res, 13 (4): 589-600, 2003), respectively, were used in pAEJ and pAEK (Table 3). reference). Gel filtration was not performed on homologous regions prepared by cleaving pAFE and pAFF with SfiI. These fragments were ligated with SfiI digested vectors pAEF (FIG. 1) or pAEY (FIG. 3) that were not gel filtered or dephosphorylated. Therefore, a vector backbone derived from pAFE and pAFF that can cause many background clones to appear was also included in the ligation mix. pAEY derived from pADY contains a complex insert containing neo that confers resistance to kanamycin in E. coli (FIG. 3). When transformants were selected in the presence of ampicillin and sucrose, a number of background clones derived from uncleaved and / or self-flyed pAFE and pAFF vectors were generated. These background clones can be avoided by introducing other selectable markers such as zeocin instead of using the β-lactamase gene for pAEJ and pAEK. Alternatively, the correct clone can be efficiently selected from the background clones by the presence or absence of green fluorescence emitted by the GFPuv gene contained in the vector of the present invention. In this experiment, after GFP fluorescence selection, more than 1/2 clones (GFP +) were found as correct clones (Table 2). This result indicates that the GFPuv gene is useful as a positive selection marker in cloning homologous regions. In particular, background clones derived from the pAEY vector could be completely removed by selection with kanamycin.

また、本発明のベクターは、5kb以上の長い相同領域をクローニングするためにも有効に利用することができた(図4及び図5)。従って、本発明のベクターは、ES細胞における相同組換えに直接使用することができる長い相同領域の組込みにも利用することができることを示す。本方法により、ジーンターゲティングベクターを1週間以内で構築することが可能となる。     The vector of the present invention could also be used effectively for cloning a long homologous region of 5 kb or more (FIGS. 4 and 5). Therefore, it shows that the vector of the present invention can also be used for integration of a long homologous region that can be directly used for homologous recombination in ES cells. This method makes it possible to construct a gene targeting vector within one week.

3−2.方法
H2−T3TV(H2−H3ジーンターゲティングベクター)構築のためのHR1(相同領域1),HR2(相同領域2),HR3(相同領域3)及びHR4(相同領域4)は、KOD−plusDNAポリメラーゼ(TOYOBO社)を用いて、BACクローン(citb585c7[AF532116](Takadaら, Genome Res, 13(4):589-600, 2003))をテンプレートとして以下のプライマーによりPCR増幅した。
3-2. Methods HR1 (homology region 1), HR2 (homology region 2), HR3 (homology region 3) and HR4 (homology region 4) for the construction of H2-T3TV (H2-H3 gene targeting vector) are synthesized using KOD-plus DNA polymerase ( Using TOYOBO, a BAC clone (citb585c7 [AF532116] (Takada et al., Genome Res, 13 (4): 589-600, 2003)) was used as a template for PCR amplification with the following primers.

HR1用
T3−uHOM−F (配列番号15)
T3−uHOM−R (配列番号16)
HR2用
T3−dHOM−F (配列番号17)
T3−dHOM−R (配列番号18)
HR3用
T3−uHOM−TVET−F (配列番号19)
T3−uHOM−TVET−R (配列番号20)
HR4用
T3−dHOM−TVET−F (配列番号21)
T3−dHOM−TVET−R2 (配列番号22)
T3-uHOM-F for HR1 (SEQ ID NO: 15)
T3-uHOM-R (SEQ ID NO: 16)
T3-dHOM-F for HR2 (SEQ ID NO: 17)
T3-dHOM-R (SEQ ID NO: 18)
T3-uHOM-TVET-F for HR3 (SEQ ID NO: 19)
T3-uHOM-TVET-R (SEQ ID NO: 20)
T3-dHOM-TVET-F for HR4 (SEQ ID NO: 21)
T3-dHOM-TVET-R2 (SEQ ID NO: 22)

増幅したフラグメントは、pAFB(HR1)、pAFC(HR2)、pAFI(HR3)、pAFO(HR4)を作製するために、pAEJ(HR1及びHR3)又はpAEK(HR2及びHR4)のMluIサイト(脱リン酸化済み)にAscIを用いて挿入した。pAEYとpAEFを保持するDH5α株(TAKARA社)は、アンピシリンを添加したLB培地中で一晩培養した。プラスミドは4mlの培養液からアルカリ法により単離し、最終的に、50μlのTE(10mM Tris,0.1mM EDTA)に溶解させた。この溶解液の3μlを100μlの反応液中で、40UのSfiIを用いて50℃、3時間反応させた。反応後、SfiIで切断したpAEYとpAEFをフェノール抽出し、エタノール沈殿で回収し、2μlの水に溶解させた。pAFB、pAFC、pAFI及びpAFOに関しては、SfiI切断サンプルをゲル電気泳動し、インサートを切り出し、GeneElute Extraction Kit(Sigma社)で抽出し、最終的に2μlの水に溶解させた。pAFDを作製するために、SfiIで切断した0.15μlのpAEYサンプルと、SfiIで切断したpAFB及びpAFC由来のインサートを含むサンプル各0.15μlを、5%PEG8000の存在下、36UのT4DNAligaseを用いて、総体積0.9μl中にてライゲーションさせた(図3)。16℃、30分間反応させた後、ライゲーションしたサンプルの10μlを用いてDH5αを形質転換した。SOC培地中、37℃で1時間反応させた後、サンプルの1/2を100μg/mlのアンピシリン、25μg/mlのカナマイシン、7%のスクロースを添加したLBプレート上にプレートし、37℃で一晩インキュベートした。   The amplified fragment is used to generate pAFB (HR1), pAFC (HR2), pAFI (HR3), pAFO (HR4), and the MluI site (dephosphorylated) of pAEJ (HR1 and HR3) or pAEK (HR2 and HR4). Inserted) using AscI. The DH5α strain (TAKARA) retaining pAEY and pAEF was cultured overnight in LB medium supplemented with ampicillin. The plasmid was isolated from 4 ml of the culture solution by the alkaline method and finally dissolved in 50 μl of TE (10 mM Tris, 0.1 mM EDTA). 3 μl of this lysate was reacted in 100 μl reaction solution with 40 U SfiI at 50 ° C. for 3 hours. After the reaction, pAEY and pAEF cleaved with SfiI were phenol extracted, recovered by ethanol precipitation, and dissolved in 2 μl of water. For pAFB, pAFC, pAFI and pAFO, SfiI cleaved samples were gel-electrophoresed, the inserts were excised, extracted with GeneElute Extraction Kit (Sigma), and finally dissolved in 2 μl of water. To make pAFD, 0.15 μl of pAEY sample cut with SfiI and 0.15 μl of each sample containing inserts derived from pAFB and pAFC cut with SfiI were used with 36 U T4 DNAligase in the presence of 5% PEG8000. And ligated in a total volume of 0.9 μl (FIG. 3). After reacting at 16 ° C. for 30 minutes, DH5α was transformed with 10 μl of the ligated sample. After reacting in SOC medium at 37 ° C for 1 hour, 1/2 of the sample was plated on an LB plate supplemented with 100 µg / ml ampicillin, 25 µg / ml kanamycin, 7% sucrose, and incubated at 37 ° C. Incubated overnight.

翌日、GFPuvによる蛍光を発している(>98%)コロニーが数多く(>300)出現した。これらのコロニーから8コロニーを選択し、正しいインサートが挿入されていることをPCR及び配列決定により確認した。その結果、チェックした全てのコロニーは正しいコロニーで、それらの1つ(pAFD)を次のリコンビニアリングに用いた。サブクローニングコンストラクトであるpAFQは、アンピシリンとスクロースが存在すること以外はpAFDを作製したときと同じ手順により、SfiIで切断したpAEFとSfiIで切断したpAFI及びpAFOのインサートをライゲーションさせた。pAFQのクローニング効率は、pAFDとほぼ同程度であった。pAFDとpAFQはH2−T3TV(pAFP)の作製に用いた(図5−a)。   The next day, a large number (> 300) of colonies (> 98%) emitting fluorescence by GFPuv appeared. Eight colonies were selected from these colonies, and it was confirmed by PCR and sequencing that the correct insert was inserted. As a result, all the colonies checked were correct colonies, and one of them (pAFD) was used for the next recombining. PAFQ, a subcloning construct, was ligated with pAEF cleaved with SfiI and pAFI cleaved with SfiI and pAFO cleaved by the same procedure as that for pAFD except that ampicillin and sucrose were present. The cloning efficiency of pAFQ was almost the same as that of pAFD. pAFD and pAFQ were used for production of H2-T3TV (pAFP) (FIG. 5-a).

他のH2−T3TV(pAIP)もpAEXを用いて標準的なライゲーションベースのクローニングにより作製した。ロング及びショートホモロジーアーム(図5−c)は、KOD−plusDNAポリメラーゼ(TOYOBO社)により、以下のプライマーを用いてBACクローンからPCR増幅した。   Another H2-T3TV (pAIP) was also generated by standard ligation based cloning using pAEX. Long and short homology arms (FIG. 5-c) were PCR amplified from BAC clones with KOD-plus DNA polymerase (TOYOBO) using the following primers.

ロングアーム用
T3−uHOM−ADW−F2 (配列番号23)
T3−uHOM−ADW−R2 (配列番号24)
ショートアーム用
T3−dHOM−ADW−F2 (配列番号25)
T3−dHOM−ADW−R2 (配列番号26)
For long arm T3-uHOM-ADW-F2 (SEQ ID NO: 23)
T3-uHOM-ADW-R2 (SEQ ID NO: 24)
For short arm T3-dHOM-ADW-F2 (SEQ ID NO: 25)
T3-dHOM-ADW-R2 (SEQ ID NO: 26)

増幅したフラグメントは、AscIを用いて切断し、pAEJとpAEKにクローン化し、pAIHとpAIGとした。これらのプラスミドから、ホモロジーアーム領域をSfiIで切り出し、アガロースゲルで精製した。両方のホモロジーアームは、SfiIで切断pAEX(ゲル濾過及び脱リン酸化を行っていない)と1ステップでライゲーションさせ、pAIPを得た(図5−b)。   The amplified fragment was cleaved with AscI and cloned into pAEJ and pAEK to give pAIH and pAIG. From these plasmids, the homology arm region was excised with SfiI and purified on an agarose gel. Both homology arms were ligated in one step with SfiI cleaved pAEX (without gel filtration and dephosphorylation) to give pAIP (FIG. 5-b).

表1に示した実験の手順を以下に示す。
相同領域の入手源としてH2−M5遺伝子座と相同な15bpのオリゴを用いた。オリゴの配列は以下の通りである。
HR1用
M5−u−1 (配列番号27)
M5−u−2 (配列番号28)
HR2用
M5−d−1 (配列番号29)
M5−d−2 (配列番号30)
The procedure of the experiment shown in Table 1 is shown below.
A 15 bp oligo homologous to the H2-M5 locus was used as a source of homologous regions. The sequence of the oligo is as follows.
M5-u-1 for HR1 (SEQ ID NO: 27)
M5-u-2 (SEQ ID NO: 28)
M5-d-1 for HR2 (SEQ ID NO: 29)
M5-d-2 (SEQ ID NO: 30)

各オリゴは、濃度が300μMとなるようにTE(10mM Tris、0.1mM EDTA)に溶解させた。8μlのM5−u−1及びM5−u−2(HR1)又はM5−d−1及びM5−d−2(HR2)は2μlの水、2μlの10xT4ポリヌクレオチドキナーゼバッファー(NEB社)と混合し、総体積20μlとした。これらのオリゴ溶液は96℃で5分間変性させた後室温まで冷却し、水で希釈した(1:100、1:1000、1:10000)。2mlの一晩培養したサンプルから単離したpAEYの3/50に相当する2サンプル(各々約100ng)を総体積100μlとして、40UのSfiIで50℃3時間切断した。フェノール抽出及びエタノール沈殿の後、1サンプルを2μlの水に溶解させ、ライゲーションに用いた(表1の「ゲル濾過なし」を参照)。これに対して、他のサンプルは、1xTAEを用いて低温度溶解アガロースゲルで電気泳動した。ベクター配列と4.3kb領域を有するSfiIフラグメントをゲルから切り出し、GeneElute Kit(Sigma社)で精製した。SacB遺伝子を含んだSfiIフラグメント(1.9kb)は、ゲルから切り出さなかった。精製したDNAはエタノール沈殿を行い、2μlの水に溶解し、ライゲーションに用いた(表1のゲル濾過)。   Each oligo was dissolved in TE (10 mM Tris, 0.1 mM EDTA) to a concentration of 300 μM. 8 μl M5-u-1 and M5-u-2 (HR1) or M5-d-1 and M5-d-2 (HR2) were mixed with 2 μl water, 2 μl 10 × T4 polynucleotide kinase buffer (NEB). The total volume was 20 μl. These oligo solutions were denatured at 96 ° C. for 5 minutes, cooled to room temperature, and diluted with water (1: 100, 1: 1000, 1: 10000). Two samples (about 100 ng each) corresponding to 3/50 of pAEY isolated from 2 ml of the overnight culture sample were cut with 40 U SfiI at 50 ° C. for 3 hours. After phenol extraction and ethanol precipitation, one sample was dissolved in 2 μl of water and used for ligation (see “No gel filtration” in Table 1). In contrast, other samples were electrophoresed on a low temperature dissolved agarose gel using 1 × TAE. The SfiI fragment having the vector sequence and the 4.3 kb region was excised from the gel and purified with GeneElute Kit (Sigma). The SfiI fragment (1.9 kb) containing the SacB gene was not excised from the gel. The purified DNA was ethanol precipitated, dissolved in 2 μl of water, and used for ligation (gel filtration in Table 1).

SfiIで切断したベクター(0.3μl)は、0.3μlの希釈したHR1と0.3μlの希釈したHR2と5%PEG8000の存在下、72UのT4DNAligaseを用いて、総体積1.8μl中にてライゲーションさせた。ライゲーション混合液中のHR(オリゴ)の濃度は、各々、200、20、2nMであった。相同領域のフラグメントを加えないベクターのみのサンプルもネガティブコントロールとして反応を行った。ライゲーションは16℃で30分間行った。各ライゲーション後のサンプルで、20μlのDH5α(TaKaRa社)を形質転換させた。LB倍中、37℃でインキュベートした後、1/5のサンプルをアンピシリン(100μg/ml)、カナマイシン(25μg/ml)及びスクロース(7%)を含んだLBプレート上にプレートした。コロニーの数を数えたのち、各プレートから8個のコロニーを選択してPCR解析を行った。   SfiI digested vector (0.3 μl) was used in a total volume of 1.8 μl using 72 U T4 DNAligase in the presence of 0.3 μl diluted HR1, 0.3 μl diluted HR2 and 5% PEG8000. Ligated. The concentration of HR (oligo) in the ligation mixture was 200, 20, and 2 nM, respectively. A sample containing only a vector to which no fragment of the homologous region was added also reacted as a negative control. Ligation was performed at 16 ° C. for 30 minutes. 20 μl of DH5α (TaKaRa) was transformed with each ligated sample. After incubation at 37 ° C. in LB fold, 1/5 samples were plated on LB plates containing ampicillin (100 μg / ml), kanamycin (25 μg / ml) and sucrose (7%). After counting the number of colonies, 8 colonies were selected from each plate and PCR analysis was performed.

正しく挿入された相同領域は、以下のプライマーを用いてPCRにより確認した。
M5−dHOM−F (配列番号31)
M13F (配列番号32)
及び、
PKG−R2 (配列番号33)
M13R (配列番号34)
及び、
Globin−F2 (配列番号35)
M13F (配列番号32)
The correctly inserted homologous region was confirmed by PCR using the following primers.
M5-dHOM-F (SEQ ID NO: 31)
M13F (SEQ ID NO: 32)
as well as,
PKG-R2 (SEQ ID NO: 33)
M13R (SEQ ID NO: 34)
as well as,
Globin-F2 (SEQ ID NO: 35)
M13F (SEQ ID NO: 32)

表2に示した実験の手順は以下に示す。
H2−M5遺伝子座のHR1とHR2(各々pAFEとpAFFに相当)を用いた。これらの相同領域を作製するために、テンプレートとしてBACクローン(citb544e14[AF532114])を用い、以下のプライマーでKOD−plusPCRを行った。
pAFE用
M5−uHOM−F (配列番号36)
M5−uHOM−R (配列番号37)
pAFF用
M5−dHOM−F (配列番号31)
M5−dHOM−R (配列番号38)
The procedure of the experiment shown in Table 2 is shown below.
HR1 and HR2 (corresponding to pAFE and pAFF, respectively) at the H2-M5 locus were used. In order to prepare these homologous regions, a BAC clone (citb544e14 [AF532114]) was used as a template, and KOD-plus PCR was performed with the following primers.
M5-uHOM-F for pAFE (SEQ ID NO: 36)
M5-uHOM-R (SEQ ID NO: 37)
M5-dHOM-F for pAFF (SEQ ID NO: 31)
M5-dHOM-R (SEQ ID NO: 38)

増幅させたフラグメントをAscIで切断し、エタノール沈殿後、ゲル濾過を行い、pAEJ又はpAEKとライゲーションさせて、最終的に、pAFEとpAFFを作製した。各4mlの一晩培養物から得たプラスミドDNA(pAEF、pAEY、pAFF及びpAFF)の1/25量を、総体積100μlとして、40UのSfiIで50℃、3時間切断した。エタノール沈殿後、全てのサンプルを2μlの水に溶解させた。ライゲーションの前に、全てのサンプルについて、ゲル濾過及び脱リン酸化を行わなかった。SfiIで切断したpAEF又はpAEY(各0.15μl)は、0.15μlのSfiI切断したpAEF及び0.15μlのSfiI切断したpAFFと5%PEG8000の存在下、36UのT4DNAligaseを用いて、総体積0.9μl中にてライゲーションさせた。   The amplified fragment was cut with AscI, precipitated with ethanol, gel-filtered, and ligated with pAEJ or pAEK to finally produce pAFE and pAFF. A 1/25 volume of plasmid DNA (pAEF, pAEY, pAFF and pAFF) from each 4 ml overnight culture was cleaved with 40 U SfiI at 50 ° C. for 3 hours for a total volume of 100 μl. After ethanol precipitation, all samples were dissolved in 2 μl of water. Prior to ligation, all samples were not gel filtered and dephosphorylated. PAEF or pAEY digested with SfiI (0.15 μl each) was prepared using 36 U T4 DNAligase in the presence of 0.15 μl SfiI digested pAEF and 0.15 μl SfiI digested pAFF and 5% PEG8000. Ligated in 9 μl.

16℃で30分間ライゲーション行った後、各ライゲーション後のサンプルで、10μlのDH5α(TaKaRa社)を形質転換させた。各サンプルはSOC培地で希釈後それらの一部を表2に示す抗生物質を含むLBプレート上にプレートした。コロニーの数を数えたのち、形質転換したサンプルの総量から得られる、予想コロニー数を計算し、表2に示した。GFPuvの蛍光を長波長UVランプを用いて確認し、正しく挿入された相同領域を以下のプライマーを用いてコロニーPCR法により確かめた。
Globin−F2 (配列番号35)
M13F (配列番号32)
及び、
GFPuv−F (配列番号39)
M5−uHOM−R (配列番号37)
及び、
DT−seq (配列番号40)
M13R (配列番号34)
After ligation at 16 ° C. for 30 minutes, 10 μl of DH5α (TaKaRa) was transformed with each ligated sample. Each sample was diluted with SOC medium, and a part of them was plated on an LB plate containing antibiotics shown in Table 2. After counting the number of colonies, the expected number of colonies obtained from the total amount of transformed samples was calculated and shown in Table 2. The fluorescence of GFPuv was confirmed using a long wavelength UV lamp, and the correctly inserted homologous region was confirmed by colony PCR using the following primers.
Globin-F2 (SEQ ID NO: 35)
M13F (SEQ ID NO: 32)
as well as,
GFPuv-F (SEQ ID NO: 39)
M5-uHOM-R (SEQ ID NO: 37)
as well as,
DT-seq (SEQ ID NO: 40)
M13R (SEQ ID NO: 34)

4.ジーンターゲティングベクター構築のための本発明ベクターの適用例
4−1.結果
ホモロジーアームをジーンターゲティングベクターに導入する最も簡便な方法の一つとして、ゲノムDNAに由来するPCR増幅フラグメントをクローニングする方法がある。pADWはこのような方法のためにデザインされたベクターである。pADWから作製されたpAEX(図5−b)を用いて、H2−T3遺伝子座に対応するホモロジーアームを具備したジーンターゲティングベクターを構築した(図4、5−b、c)。この方法が、SfiIサイトを用いると6.5kbの長いアームと1.4kbの短いアームを含む、より長い相同領域のクローニングに有用であることが確認された。しかし、PCRによって得られるホモロジーアームは、しばしば突然変異を有し、生じたノックアウトマウスにおいて予期せぬ表現型を引き起こすことも皆無ではない。また、ゲノムDNAに対して高い正確性を持つロングPCRを行う場合、しばしば5kb以上の標的領域の増幅ができないという問題もある。そこで、以下の実験では、変異のないホモロジーアームの取得ができるマウスのBACクローンを用いた。
4). Application example of vector of the present invention for gene targeting vector construction 4-1. Results One of the simplest methods for introducing a homology arm into a gene targeting vector is to clone a PCR amplified fragment derived from genomic DNA. pADW is a vector designed for such a method. Using pAEX produced from pADW (FIG. 5-b), a gene targeting vector having a homology arm corresponding to the H2-T3 locus was constructed (FIG. 4, 5-b, c). This method has been found to be useful for cloning longer homologous regions, including a 6.5 kb long arm and a 1.4 kb short arm using the SfiI site. However, the homology arms obtained by PCR are often mutated and do not cause unexpected phenotypes in the resulting knockout mice. In addition, when performing long PCR with high accuracy on genomic DNA, there is also a problem that a target region of 5 kb or more cannot often be amplified. Therefore, in the following experiment, a mouse BAC clone capable of obtaining a homology arm without mutation was used.

PCR法を利用せずに制限酵素を用いてジーンターゲティングベクターを構築する従来の方法は、ゲノムDNA上に適当な制限酵素サイトが存在するか否かに依存するところが大きかった。これに対し、リコンビノジェニックエンジニアリングは大腸菌における相同組換えに基づき、簡便で迅速なBACの修飾を効率的に可能ならしめる。ゲノムDNA上の適当な制限酵素サイトを調べる必要がないため、ジーンターゲティングベクターの構築にあたり有効な方法になると思われる。本発明のベクターであるpADY及びpAEFを組み合わせてリコンビノジェニックエンジニアリングシステムにおいて使用することにより、迅速かつ簡便なジーンターゲティングベクターの構築を実現することができた(図5)。   The conventional method for constructing a gene targeting vector using a restriction enzyme without using the PCR method largely depends on whether or not an appropriate restriction enzyme site exists on the genomic DNA. On the other hand, recombinogenic engineering is based on homologous recombination in E. coli and enables efficient and simple modification of BAC efficiently. Since it is not necessary to examine an appropriate restriction enzyme site on genomic DNA, it seems to be an effective method for constructing a gene targeting vector. By combining the vectors of the present invention, pADY and pAEF, in a recombinogenic engineering system, a rapid and simple gene targeting vector could be constructed (FIG. 5).

本実験においては、まず、4.3kbコンストラクト(選択マーカーであるECFPと幾つかのサイト特異的な変異loxPサイトのようなリコンビナーゼ認識サイトを含んでいる)をpADYのクローニングサイトに導入し、pAEYを作製した(図3)。pAEYは、H2−T3ゲノム領域中に対して、ノックアウトのみならず、大きな欠失又は挿入変異を誘導するために作製した。
リコンビノジェニックエンジニアリング法においては、宿主としてDY380大腸菌株を使用し、ジーンターゲティングベクターの構築にpAFD及びpAFQを用いた。本実験においては、図5−aに示すような2ステップのリコンビニアリングが必要である。2つのステップはどちらを先に行っても良いが、本実施例で行ったようにステップ1を先に行うと、ゲノムサザンのパターンを野生型及び修飾BACを用いて実験の初期の段階でチェックすることができるという利点を有し、BACクローンの完全配列が未知の場合には極めて有効である。
In this experiment, first, a 4.3 kb construct (containing a recombinase recognition site such as ECFP as a selection marker and several site-specific mutant loxP sites) was introduced into the cloning site of pADY, and pAEY was introduced. It produced (FIG. 3). pAEY was prepared to induce not only knockout but also a large deletion or insertion mutation in the H2-T3 genomic region.
In the recombinogenic engineering method, DY380 E. coli strain was used as a host, and pAFD and pAFQ were used for the construction of gene targeting vectors. In this experiment, two-step recombining as shown in FIG. Either of the two steps can be performed first, but if step 1 is performed first as in this example, the pattern of the genomic Southern is checked in the early stage of the experiment using wild type and modified BAC. It is extremely effective when the complete sequence of the BAC clone is unknown.

本方法においては、ジーンターゲティングベクターを構築するにあたり、直鎖状DNA基質が由来するベクターによるバックグラウンドを除くために、GFPuv遺伝子を負の選択マーカーとして使用した(図5−a及びc)。得られた組換体クローン及びH2−T3TVが目的のものであるかどうか、PCR法、配列決定(シークエンシング)及び制限酵素解析によって確認した(図6)。
本発明のベクターを利用することにより、相同領域の1ステップクローニング及びジーンターゲティングベクターの構築を含む全ての方法工程を約2週間で完了することができた。
In this method, in constructing the gene targeting vector, the GFPuv gene was used as a negative selection marker in order to remove the background caused by the vector from which the linear DNA substrate was derived (FIGS. 5-a and c). Whether the obtained recombinant clone and H2-T3TV were the target was confirmed by PCR, sequencing (sequencing) and restriction enzyme analysis (FIG. 6).
By using the vector of the present invention, all method steps including one-step cloning of homologous regions and construction of gene targeting vectors could be completed in about 2 weeks.

4−2.方法
H2−T3遺伝子座に導入された3つ部位特異的組換え部位、ネオマイシン耐性遺伝子(neo)、IRES及びECFPを含む4.3−kbフラグメントは、複数のステップを経るライゲーションに基づくクローニングにより作製した。3つの部位特異的組換え部位、FRT,変異lox(mlox:JT15(Thomsonら, Genesis, 36(3):162-167, 2003)),及びlox2272はオリゴを用いたライゲーションに基づくクローニングにより作製した。作製されたフラグメントはpUC119中にクローン化し、カセットとして用いた。PGKプロモーターにより発現されるネオマイシン耐性遺伝子は、pPGK−neo−loxP(Gene Bridges社)に由来する。pCAGGS−FLPe、IRES配列は、D1Fプライマー(配列番号41)とD1Rプライマー(配列番号42)のペアーにより増幅され、pUC119ベクター中にクローン化され、IRESカセットとして用いた。ECFPカセットはpECFP−nucベクター(Clontech社)から、B1Fプライマー(配列番号43)とEYFP−Nuc−R1プライマー(配列番号44)のペアーにより増幅されたPCRフラグメントをクローニングすることにより調製した。ポリA配列(ラビットβグロビンンポリA)は、pCGN2Δ2ベクターからGlobin−Fプライマー(配列番号45)とGlobin−Rプライマー(配列番号46)のペアーにより増幅され、pBluescript(SK+)に導入され、ポリAカセットとして用いた。全てのヌクレオチドカセットはシークエンスにより配列を確認した。これらのクローニングカセットはpAEYに含まれる複雑な4.3kbコンストラクトに用いた(図2)。また、4.3kbフラグメントは、pADWにも挿入された;作製したプラスミドはpAEXと呼ぶ。
4-2. Method A 4.3-kb fragment containing three site-specific recombination sites introduced into the H2-T3 locus, the neomycin resistance gene (neo), IRES and ECFP, was generated by ligation based cloning through multiple steps. did. Three site-specific recombination sites, FRT, mutant lox (mlox: JT15 (Thomson et al., Genesis, 36 (3): 162-167, 2003)), and lox2272 were generated by ligation-based cloning using oligos. . The generated fragment was cloned into pUC119 and used as a cassette. The neomycin resistance gene expressed by the PGK promoter is derived from pPGK-neo-loxP (Gene Bridges). The pCAGGS-FLPe and IRES sequences were amplified by a pair of D1F primer (SEQ ID NO: 41) and D1R primer (SEQ ID NO: 42), cloned into the pUC119 vector, and used as an IRES cassette. The ECFP cassette was prepared from the pECFP-nuc vector (Clontech) by cloning a PCR fragment amplified by a pair of B1F primer (SEQ ID NO: 43) and EYFP-Nuc-R1 primer (SEQ ID NO: 44). The poly A sequence (rabbit β globin poly A) is amplified from the pCGN2Δ2 vector with a Globin-F primer (SEQ ID NO: 45) and Globin-R primer (SEQ ID NO: 46) pair, introduced into pBluescript (SK +), Used as a cassette. All nucleotide cassettes were sequenced by sequencing. These cloning cassettes were used for the complex 4.3 kb construct contained in pAEY (FIG. 2). The 4.3 kb fragment was also inserted into pADW; the resulting plasmid is called pAEX.

主にLiuらの方法(Liuら, Genome Res, 13(3):476-484, 2003)に基づくリコンビニアリング法をH2−T3 TVを構築するために適用した。
まず、citb585c Bacクローン(129/SVマウス系に由来するCITBライブラリー、Research Genetics社)をDY380大腸菌宿主株(Neal G.Copeland博士より分譲を受けた)にエレクトロポレーション法により導入し、形質転換されたBACが正しいインサートを持っているか制限酵素分析により確認した。
citb585c Bacを含むDY380細胞を5mlのLB培地に植菌し、30℃で一晩培養した。翌日、一晩培養物から1mlを分取し20mlのSOBに添加し、OD600の値が0.6になるまで振とう培養を行った。次に、細胞の10mlを新しいチューブに移し、42℃で15分間振とう後氷水中で15分間冷却した。細胞を0℃、2500rpmで10分間遠心した。得られた細胞の沈殿を888μlの氷冷した10%グリセロールに懸濁し、1.5mlエッペンドルフチューブに移した。10%グリセロールで3回洗浄後、沈殿を100μlの氷冷した10%グリセロールに再度懸濁し、直鎖状DNA基質のエレクトロポレーションに使用した。直鎖状DNA基質を作製するために、4mlの一晩培養物から得たpAFD又はpAFQの3/50量をI−SceI又はAscIで切断し、アガロースゲルで抽出後、最終的に2μlの水に溶解させた。水に溶解させたサンプルから1μlを50μlのコンピテント細胞と混合し、エレクトロポレーション法(GenePulser;BioRad社、1.75kV,25μF,200Ωのコントローラーを使用)により形質転換を行った。その後、1.0mlのSOBを各キュベットに加え、30℃にて1時間インキュベートした。細胞は、適当な抗生物質の存在下でプレート上に広げた。
The recombining method based mainly on the method of Liu et al. (Liu et al., Genome Res, 13 (3): 476-484, 2003) was applied to construct H2-T3 TV.
First, the citb585c Bac clone (CITB library derived from the 129 / SV mouse strain, Research Genetics) was introduced into the DY380 E. coli host strain (received by Dr. Neal G. Copeland) by electroporation and transformed. It was confirmed by restriction enzyme analysis that the prepared BAC had the correct insert.
DY380 cells containing citb585c Bac were inoculated into 5 ml of LB medium and cultured at 30 ° C. overnight. On the next day, 1 ml was collected from the overnight culture, added to 20 ml of SOB, and cultured with shaking until the value of OD600 reached 0.6. Next, 10 ml of the cells were transferred to a new tube, shaken at 42 ° C. for 15 minutes, and then cooled in ice water for 15 minutes. The cells were centrifuged at 2500 rpm for 10 minutes at 0 ° C. The resulting cell pellet was suspended in 888 μl of ice-cold 10% glycerol and transferred to a 1.5 ml Eppendorf tube. After washing 3 times with 10% glycerol, the precipitate was resuspended in 100 μl ice-cold 10% glycerol and used for electroporation of the linear DNA substrate. To make a linear DNA substrate, 3/50 amount of pAFD or pAFQ obtained from 4 ml overnight culture was cut with I-SceI or AscI, extracted with agarose gel, and finally 2 μl of water Dissolved in. 1 μl of the sample dissolved in water was mixed with 50 μl of competent cells, and transformation was performed by electroporation (GenePulser; BioRad, 1.75 kV, 25 μF, using a 200Ω controller). Thereafter, 1.0 ml of SOB was added to each cuvette and incubated at 30 ° C. for 1 hour. Cells were spread on plates in the presence of appropriate antibiotics.

正しく組換えられたクローンは以下のプライマーを用いてPCRによりスクリーニングを行った。
ステップ1
T3−uHOM−check−F (配列番号47)
PKG−R2 (配列番号33)
及び、
T3−dHOM−check−R2 (配列番号48)
Globin−F2 (配列番号35)
ステップ2
DT−seq (配列番号40)
Globin−F2 (配列番号35)
及び
M13R (配列番号34)
T3−dHOM−check−R (配列番号49)
Correctly recombined clones were screened by PCR using the following primers.
Step 1
T3-uHOM-check-F (SEQ ID NO: 47)
PKG-R2 (SEQ ID NO: 33)
as well as,
T3-dHOM-check-R2 (SEQ ID NO: 48)
Globin-F2 (SEQ ID NO: 35)
Step 2
DT-seq (SEQ ID NO: 40)
Globin-F2 (SEQ ID NO: 35)
And M13R (SEQ ID NO: 34)
T3-dHOM-check-R (SEQ ID NO: 49)

ステップ1で作製される修飾したBACクローンに関して、正しい組換えが行われたことをBglIの切断パターン、及び後述のES標的クローンの検出に用いたプローブによるサザンブロット分析によって確認した。得られたジーンターゲティングベクター(pAFP)は、配列決定(シークエンシング)により確認した。   Regarding the modified BAC clone prepared in Step 1, it was confirmed that the correct recombination was performed by the BglI cleavage pattern and Southern blot analysis using the probe used for detection of the ES target clone described below. The resulting gene targeting vector (pAFP) was confirmed by sequencing (sequencing).

5.マウスES細胞におけるジーンターゲティング
5−1.結果
得られたH2−T3TVを、ユニークなサイトであるI−SceIサイトで切断し、E14.1及びE14tg2aES細胞中にエレクトロポレートした。7つの相同組換クローンが、278個のG418耐性コロニーからPCR法によってスクリーニングされた。さらに、得られたクローンが目的の組換体であるかどうか、ゲノムサザンハイブリダイゼーション分析によって確認した(図6)。これらのクローンを用いてキメラマウスを作製し、生殖系列への伝播を確認している。
5. Gene targeting in mouse ES cells 5-1. Results The obtained H2-T3TV was cleaved at the unique site I-SceI site and electroporated into E14.1 and E14tg2aES cells. Seven homologous recombinant clones were screened by PCR from 278 G418 resistant colonies. Furthermore, it was confirmed by genomic Southern hybridization analysis whether the obtained clone was the target recombinant (FIG. 6). Using these clones, we have created chimeric mice and confirmed their transmission to the germline.

5−2.方法
リコンビノジェニックエンジニアリングによって調製したH2−T3TVであるpAFPをI−SceIにより直鎖状にした。20μgの直鎖状ジーンターゲティングベクターを1×10のE14.1(Kuhnら, Science, 254(5032):707-710, 1991)及び1×10のE14tg2a(Hooperら, Nature, 326(6110):292-295, 1987)ES細胞にエレクトロポレーション法により導入した。まず最初に、G418耐性ES細胞を以下のプライマーを用いてPCR法によりスクリーニングした。
5-2. Method pAFP, an H2-T3TV prepared by recombinogenic engineering, was linearized with I-SceI. Twenty μg of linear gene targeting vector was applied to 1 × 10 7 E14.1 (Kuhn et al., Science, 254 (5032): 707-710, 1991) and 1 × 10 7 E14tg2a (Hooper et al., Nature, 326 (6110 ): 292-295, 1987) It was introduced into ES cells by electroporation. First, G418 resistant ES cells were screened by PCR using the following primers.

Globin−F2 (配列番号35)
T3−dHOM−TVET−R (配列番号50)
正しくターゲティングされたクローンは、以下のプライマーを用いてBAC DNAから増幅された断片を、ランダムプライミング法により32P標識化して作製したプローブにより、サザンブロット分析にて確認を行った。
T3−short−probe−F (配列番号51)
T3−short−probe−R (配列番号52)
Globin-F2 (SEQ ID NO: 35)
T3-dHOM-TVET-R (SEQ ID NO: 50)
Correctly targeted clones were confirmed by Southern blot analysis using a probe prepared by labeling a fragment amplified from BAC DNA using the following primers with 32P by the random priming method.
T3-short-probe-F (SEQ ID NO: 51)
T3-short-probe-R (SEQ ID NO: 52)

E14tg2aES細胞由来の2つのクローンを(C57BL/6JxBDF1)F1マウス胚盤胞にマイクロインジェクションした。生殖細胞キメラが標的化されたESクローンの1つから得られた(3D2、 図6)。   Two clones derived from E14tg2aES cells were microinjected into (C57BL / 6JxBDF1) F1 mouse blastocysts. A germline chimera was obtained from one of the targeted ES clones (3D2, FIG. 6).

6.通常のジーンターゲティング及びコンディショナルジーンターゲティングに有用なベクター
6−1.本発明のジーンターゲティングベクター
以上詳細に示した結果より、本発明のベクターであるpADY及びpADWはジーンターゲティングベクターの構築を行うにあたり、有用なプラスミドであることが明らかとなった。
なお、上記のH2−T3TVは、neo、ECFP遺伝子及び3つのサイト特異的な組換えサイトを含んでおり、ある特定の目的のためにデザインされたものである。従って、より一般的な目的、例えば、通常のノックアウトマウスの作製又はコンディショナルノックアウトマウスの作製など、より一般的な目的には他のジーンターゲティングベクターを用いることができる。他のベクターの作製も本発明のベクターを用いることで、簡便かつ迅速に実施することが可能である。一般的なジーンターゲティングベクターの構築に有用なpADY由来のベクターを表3に示した(pAGE(配列番号58)、pAGF(配列番号59)、pAGI(配列番号60)、pAGJ(配列番号61)、pAHV(配列番号62))。これらのベクターは通常のジーンターゲティング又はコンディショナルジーンターゲティングに使用することが可能である。
6). Vectors useful for normal gene targeting and conditional gene targeting 6-1. Gene Targeting Vector of the Present Invention From the results shown in detail above, it was revealed that the vectors of the present invention, pADY and pADW, are useful plasmids when constructing a gene targeting vector.
The above-mentioned H2-T3TV contains neo, ECFP gene, and three site-specific recombination sites, and is designed for a specific purpose. Therefore, other gene targeting vectors can be used for more general purposes, such as the production of a normal knockout mouse or a conditional knockout mouse. Other vectors can also be produced simply and quickly by using the vector of the present invention. The vectors derived from pADY useful for the construction of general gene targeting vectors are shown in Table 3 (pAGE (SEQ ID NO: 58), pAGF (SEQ ID NO: 59), pAGI (SEQ ID NO: 60), pAGJ (SEQ ID NO: 61), pAHV (SEQ ID NO: 62)). These vectors can be used for normal gene targeting or conditional gene targeting.

6−2.本発明のジーンターゲティングベクターの作製
6−2−1.pAFZの作製
pAGE、pAGF、pAGI、pAGJ、pAHVを作製するにあたり、以下のプライマーを用いてPGK−neo−loxP(GeneBridges社)をテンプレートとしてPCRを行い、得られた増幅産物をXbaIとEcoRI切断してpACS(pBluescript−based vectorで、KpnI以外のMCSが除かれており、I−SceI、SfiI、NheI、StyI、SpeI、XbaI等の制限酵素サイトを含んだリンカーが導入されているもの)のXbaIとNheIサイトに挿入した(pAFZ)。
PGK−neo−F (配列番号63)
PGK−neo−R (配列番号64)
6-2. Production of gene targeting vector of the present invention 6-2-1. Preparation of pAFZ In preparation of pAGE, pAGF, pAGI, pAGJ, and pAHV, PCR was performed using PGK-neo-loxP (GeneBridges) as a template with the following primers, and the resulting amplification product was cleaved with XbaI and EcoRI. XBaI of pACS (a pBluescript-based vector from which MCS other than KpnI has been removed and a linker containing a restriction enzyme site such as I-SceI, SfiI, NheI, StyI, SpeI, XbaI, etc. has been introduced) And inserted into the NheI site (pAFZ).
PGK-neo-F (SEQ ID NO: 63)
PGK-neo-R (SEQ ID NO: 64)

6−2−2.loxPカセット(pAFY)の作製
loxP−F1 (配列番号65)
loxP−R1 (配列番号66)
loxP−F2 (配列番号67)
loxP−R2 (配列番号68)
loxP−F1及びR1、loxP−F2及びR2を用いてテンプレートなしでPCRを行ってプライマーダイマーを作る。その結果、各々以下の配列のDNAフラグメントが作製された。
loxP−1 (配列番号69)
loxP−2 (配列番号70)
6-2-2. Preparation of loxP cassette (pAFY) loxP-F1 (SEQ ID NO: 65)
loxP-R1 (SEQ ID NO: 66)
loxP-F2 (SEQ ID NO: 67)
loxP-R2 (SEQ ID NO: 68)
PCR is performed without template using loxP-F1 and R1, loxP-F2 and R2 to create primer dimers. As a result, DNA fragments having the following sequences were prepared.
loxP-1 (SEQ ID NO: 69)
loxP-2 (SEQ ID NO: 70)

次に、loxP−1をXbaIとBbsI切断、loxP−2をEcoRIとBbsI切断し、pBluescriptのXbaI/EcoRIサイトに3−フラグメントライゲーションで導入した。作製されたインサートの配列は、XbaI_loxP_StyI_loxP_NheI_EcoRI(配列番号71)で、得られたベクターをpAFYと称する。   Next, loxP-1 was cleaved with XbaI and BbsI, loxP-2 was cleaved with EcoRI and BbsI, and introduced into the XbaI / EcoRI site of pBluescript by 3-fragment ligation. The sequence of the created insert is XbaI_loxP_StyI_loxP_NheI_EcoRI (SEQ ID NO: 71), and the resulting vector is called pAFY.

6−2−3.FRTカセット(pA166)の作製
2種類の二重鎖オリゴヌクレオチドを以下の2組のプライマーセットを用いてPCR法(テンプレートなし;プライマーダイマーを作らせる)で作製後、各々制限酵素で切断し、3−フラグメントライゲーション一度にベクターに導入する。
082−FRT (配列番号72)
083−FRT (配列番号73)
及び、
084−FRT (配列番号72)
085−FRT (配列番号73)
6-2-3. Preparation of FRT cassette (pA166) Two types of double-stranded oligonucleotides were prepared by PCR using the following two primer sets (no template; allowing primer dimers to be made), then cleaved with restriction enzymes, respectively. -Fragment ligation introduced into the vector at once.
082-FRT (SEQ ID NO: 72)
083-FRT (SEQ ID NO: 73)
as well as,
084-FRT (SEQ ID NO: 72)
085-FRT (SEQ ID NO: 73)

まず、082−FRT及び083−FRT、084−FRT及び085−FRTを用いてテンプレートなしでPCRを行った結果、各々以下の配列のDNAフラグメントが作製された。
FRT1 (配列番号76)
FRT2 (配列番号77)
次にFRT1をBamHIとBbsI切断、FRT2をEcoRIとBbsI切断し、pUC119ベクターのBamHI/EcoRIサイトに3−フラグメントライゲーションで導入した。作製されたインサートの配列は、BamHI_SpeI_FRT_StyI_FRT_NheI_EcoRI(配列番号78)で、得られたベクターをpA166と称する。
First, PCR was performed without a template using 082-FRT and 083-FRT, 084-FRT and 085-FRT. As a result, DNA fragments having the following sequences were prepared.
FRT1 (SEQ ID NO: 76)
FRT2 (SEQ ID NO: 77)
Next, FRT1 was cleaved with BamHI and BbsI, FRT2 was cleaved with EcoRI and BbsI, and introduced into the BamHI / EcoRI site of the pUC119 vector by 3-fragment ligation. The sequence of the created insert is BamHI_SpeI_FRT_StyI_FRT_NheI_EcoRI (SEQ ID NO: 78), and the resulting vector is called pA166.

6−2−4.pAGEとpAGFの作製
pAFZをXbaI/NheI切断し、1776bpのneo耐性遺伝子の入った断片を回収した後、pAFYをStyIで切断し、切断部位に回収した断片を導入した。その結果、方向性の異なるpAGB及びpAGDが作製された。次に、pAGB又はpAGDをXbaI/NheI切断して得られたneo耐性遺伝子を含む断片を、pADY (図1)のXbaI切断部位に挿入した。得られたベクターが、各々、pAGE(配列番号58)及びpAGF(配列番号59)である。
6-2-4. Preparation of pAGE and pAGF After pAFZ was cleaved with XbaI / NheI and a fragment containing a 1776 bp neo-resistant gene was recovered, pAFY was cleaved with StyI, and the recovered fragment was introduced into the cleavage site. As a result, pAGB and pAGD having different directions were produced. Next, a fragment containing the neo resistance gene obtained by cleaving pAGB or pAGD with XbaI / NheI was inserted into the XbaI cleavage site of pADY (FIG. 1). The resulting vectors are pAGE (SEQ ID NO: 58) and pAGF (SEQ ID NO: 59), respectively.

6−2−5.pAGI、pAGJ及びpAHVの作製
pAFZをXbaI/NheI切断して得られた1776bpの断片をpA166のStyI切断部位に挿入した。得られたベクターをpAGGと称する。
一方、pAGFをEL350大腸菌(Neal G.Copeland博士より分譲:Genome Res, 13: 476-484, 2003)に導入した。EL350は、DY380と同様にリコンビニアリングを可能とする大腸菌宿主であるが、アラビノースを培地に加えることによってCreタンパク質が発現し、その結果、Cre−loxP部位特異的組換えを誘導することができる。pAGFを導入したEL350の培養液にアラビノースを加え、Cre−loxP組換えを誘導し、pAGF内の2つのloxPに挟まれたneo耐性遺伝子領域を欠失させた。得られたプラスミドをpAGHと称する。
次に、pAGGをNheI/SpeIで切断した。この時、SpeIは部分分解とした。得られた1860bpの断片を、pAGHのXbaI切断部位に挿入してpAGI(配列番号60)を、pAGHのNheI切断部位に挿入してpAGJ(配列番号61)及びpAHV(配列番号62)を作製した(pAGJとpAHVはFRT−neo−FRTの向きが逆となっている)。
6-2-5. Construction of pAGI, pAGJ and pAHV A 1776 bp fragment obtained by cleaving pAFZ with XbaI / NheI was inserted into the StyI cleavage site of pA166. The resulting vector is called pAGG.
On the other hand, pAGF was introduced into EL350 E. coli (sold by Dr. Neal G. Copeland: Genome Res, 13: 476-484, 2003). EL350 is an E. coli host that enables recombining as in DY380, but Cre protein is expressed by adding arabinose to the medium, and as a result, Cre-loxP site-specific recombination can be induced. . Arabinose was added to the culture solution of EL350 into which pAGF was introduced to induce Cre-loxP recombination, and the neo resistance gene region sandwiched between two loxPs in pAGF was deleted. The resulting plasmid is called pAGH.
Next, pAGG was cut with NheI / SpeI. At this time, SpeI was partially decomposed. The obtained 1860 bp fragment was inserted into the XbaI cleavage site of pAGH to insert pAGI (SEQ ID NO: 60) and into the NheI cleavage site of pAGH to prepare pAGJ (SEQ ID NO: 61) and pAHV (SEQ ID NO: 62). (For pAGJ and pAHV, the direction of FRT-neo-FRT is reversed).

プラスミド名 受領番号 寄託日
pADY FERM AP−20701 2005年10月28日
pADW FERM AP−20702 2005年10月28日
pAEF FERM AP−20703 2005年10月28日
Plasmid Name Accession Number Deposit Date pADY FERM AP-20701 October 28, 2005 pADW FERM AP-20702 October 28, 2005 pAEF FERM AP-20703 October 28, 2005

本発明により開発されたクローニングベクターの模式図を示す。各ベクターの模式図には、必要な構成要素及び制限酵素サイトが示されている。SfiIの切断部位は全て異なる配列に設定されている。また、相同領域を供給するためのpAEJ及びpAEKのSfiIサイトも全て異なる配列を示している(最上段)。pADYはリコンビニアリングにおいて使用する直鎖状DNA基質の構築するためのベクターである。pAEFは、BACクローンのサブクローニングを行うことによって、ジーンターゲティングコンストラクトの構築ために開発されたものである。pADWは、従来法によって、ジーンターゲティングコンストラクトの構築ために開発されたものである。SacBはSacB遺伝子を、DT−AはジフテリアトキシンフラグメントA発現カセットを、GFPuvはGFPuv遺伝子を示す。The schematic diagram of the cloning vector developed by this invention is shown. The schematic diagram of each vector shows the necessary components and restriction enzyme sites. All cleavage sites of SfiI are set to different sequences. In addition, pAEJ and pAEK SfiI sites for supplying homologous regions all show different sequences (uppermost). pADY is a vector for constructing a linear DNA substrate used in recombining. pAEF was developed to construct a gene targeting construct by subcloning a BAC clone. pADW was developed to construct a gene targeting construct by conventional methods. SacB represents the SacB gene, DT-A represents the diphtheria toxin fragment A expression cassette, and GFPuv represents the GFPuv gene. GFPuv由来緑色蛍光を発するpADY及びpAEFを保持する大腸菌のコロニーを示す。左の図は、図1に示すベクターを保持する大腸菌をアンピシリンを添加したプレート上にて培養した結果得られたコロニーを示す。右の図は、長波長UVランプによって蛍光が確認されたコロニーを示す。The colonies of Escherichia coli carrying pADY and pAEF that emit GFPuv-derived green fluorescence are shown. The left figure shows a colony obtained as a result of culturing Escherichia coli carrying the vector shown in FIG. 1 on a plate to which ampicillin has been added. The right figure shows a colony whose fluorescence was confirmed by a long wavelength UV lamp. 1ステップによりH2−T3 TVに使用可能な直鎖状DNA基質を調製するクローニング手順を示す。相同領域は、クローン化したフラグメント(a)、二重鎖オリゴ(b)、PCR増幅フラグメント(c)等により供給することができる。HRは相同領域を意味する。The cloning procedure for preparing a linear DNA substrate that can be used for H2-T3 TV in one step is shown. The homologous region can be supplied by a cloned fragment (a), a double-stranded oligo (b), a PCR amplified fragment (c) or the like. HR means homologous region. SfiIで切断した相同領域、クローニングベクター及びその誘導ベクターの電気泳動写真を示す。An electrophoretic photograph of the homologous region cleaved with SfiI, a cloning vector, and its induction vector is shown. 本発明のベクターを用いてジーンターゲティングベクターを作製する手順を示す。(a)は、リコンビニアリング法によるジーンターゲティングベクターの作製手順を示す。(b)は、PCR増幅によって得られたホモロジーアームを用いて、pADW由来のpAEXからジーンターゲティングコンストラクトを作製する手順を示す。(c)は、(a)又は(b)の手順により作製したH2−T3 TVを用いてES細胞中にて相同組換えを行う手順を示す。A procedure for producing a gene targeting vector using the vector of the present invention will be described. (A) shows the preparation procedure of the gene targeting vector by the recombinering method. (B) shows the procedure for producing a gene targeting construct from pAEX derived from pADW using the homology arm obtained by PCR amplification. (C) shows the procedure of performing homologous recombination in ES cells using H2-T3 TV prepared by the procedure of (a) or (b). BACクローン及びターゲティングされたES細胞の制限酵素分析及びサザンブロット分析の結果を示す。野生型(レーン1)及びリコンビノジェニックエンジニアリング法により修飾したBAC(レーン2)(図5−aのステップ1)をBglIで切断し(左図)、メンブレンに転写後プローブでハイブリダイゼーションを行った(真中の図)。ハイブリダイズしたフラグメントは、野生型については9.4kbで、ターゲティングしたアリルは4.3kbである(矢印)。サザンブロット分析の結果、E14.1由来の野生型からは9.4kbのバンドが、ターゲティングしたES細胞クローン(3D2及び4A2)(右図)からは9.4kbと4.3kbのバンドが確認された。The results of restriction enzyme analysis and Southern blot analysis of BAC clones and targeted ES cells are shown. BAC (lane 2) modified in the wild type (lane 1) and recombinogenic engineering method (step 1 in Fig. 5-a) was cleaved with BglI (left), and hybridized with the probe after transcription on the membrane. (Middle figure). The hybridized fragment is 9.4 kb for the wild type and 4.3 kb for the targeted allele (arrow). As a result of Southern blot analysis, a band of 9.4 kb was confirmed from the wild type derived from E14.1, and bands of 9.4 kb and 4.3 kb were confirmed from the targeted ES cell clones (3D2 and 4A2) (right figure). It was.

Claims (12)

2つの負の選択マーカー遺伝子、及び該2つの負の選択マーカー遺伝子の5’上流及び3’下流側近傍に同一の制限酵素によって認識される4つの異なる切断部位を有してなるプラスミドベクター。   A plasmid vector comprising two negative selection marker genes and four different cleavage sites recognized by the same restriction enzyme in the vicinity of the 5 'upstream and 3' downstream sides of the two negative selection marker genes. 前記負の選択マーカー遺伝子がSacB遺伝子である請求項1に記載のプラスミドベクター。   The plasmid vector according to claim 1, wherein the negative selection marker gene is a SacB gene. 前記制限酵素がSfiIである請求項1又は2に記載のプラスミドベクター。   The plasmid vector according to claim 1 or 2, wherein the restriction enzyme is SfiI. さらなる選択マーカー遺伝子を有して成る請求項1乃至3のいずれかに記載のプラスミドベクター。   The plasmid vector according to any one of claims 1 to 3, further comprising a selectable marker gene. 前記さらなる選択マーカー遺伝子がGFPuv遺伝子である請求項1乃至4のいずれかに記載のプラスミドベクター。   The plasmid vector according to any one of claims 1 to 4, wherein the further selectable marker gene is a GFPuv gene. 標的領域及び2つの相同領域を組み込んだ前記プラスミドベクターを直鎖状にするための制限酵素認識サイトをさらに有する請求項1乃至5のいずれかに記載のプラスミドベクター。   The plasmid vector according to any one of claims 1 to 5, further comprising a restriction enzyme recognition site for linearizing the plasmid vector incorporating a target region and two homologous regions. 前記制限酵素がI−sceIである請求項1乃至6のいずれかに記載のプラスミドベクター。   The plasmid vector according to any one of claims 1 to 6, wherein the restriction enzyme is I-sceI. pADY、pAEF、pADWから選択される請求項1に記載のプラスミドベクター。   The plasmid vector according to claim 1, which is selected from pADY, pAEF, and pADW. 前記負の選択マーカー遺伝子を相同領域で置換した請求項1乃至8のいずれかに記載のプラスミドベクター。   The plasmid vector according to any one of claims 1 to 8, wherein the negative selection marker gene is replaced with a homologous region. 請求項1乃至9のいずれかに記載のプラスミドベクターを用いてジーンターゲティングベクターを作製する方法。   A method for producing a gene targeting vector using the plasmid vector according to any one of claims 1 to 9. 請求項10に記載の方法により作製されたジーンターゲティングベクター。   A gene targeting vector produced by the method according to claim 10. pAGE、pAGF,pAGI、pAGJ、pAHVから選択される請求項11に記載のジーンターゲティングベクター。

The gene targeting vector according to claim 11, selected from pAGE, pAGF, pAGI, pAGJ, and pAHV.

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