IMC i クローニング
IMCは、クローニング実験の操作をコンピュータ上で実行できることに特徴があります。この際、特殊なデータは不要で、GenBankやEMBLなどの公的なデータベースから入手できる塩基配列データをそのままクローニングすることが可能です。クローニングは注釈付の配列をそのまま、制限酵素消化、PCRプライマー設計、PCR増幅、ライゲーションを実行できます。結果として得られるクローニング生産物はすべてGenBank/EMBLフォーマットで出力されます。Primer情報は塩基配列上に貼り付けられ保存されるるため、Primerの管理にも有用です。
- 実際に切断・ライゲーションできるクローニング機能です。
- インシリコのクローニング実験が可能です。
- 目に見えない分子生物学実験を理解する助けになります。 分子生物学実験の補助やシミュレーションに使用できます。
- 任意のVector/Plasmidをコンストラクトできます。
- Vectorへのインサートチェックに最適な制限酵素をリストアップし、そのゲル電気泳動結果をシミュレート表示します。
- 制限酵素処理(制限酵素地図、制限酵素消化断片生成、インサートチェックに最適な制限酵素候補リスト、その他)
- PCRプライマー設計、
- 特定のフィーチャー上を避けるプライマー設計、
- PCRによる複製(注釈含む)、
- 全遺伝子を増幅する一括プライマー設計、
- プライマー管理 ライゲーション、セルフライゲーション、
- 塩基断片末端形状適合性チェック
- プラスミドマップ作成(インサート領域吹出機能) (レイアウトスタイル対応)
- 注釈を記述したままのクローニング DNA末端への制限酵素認識部位の付加
- DNA末端平滑化(Blunting)、リン酸化(脱リン酸化
- 注釈付き塩基配列の任意領域切り出し
サブカテゴリ
IMCのインシリコクローニング機能を使って、PCやMac上でクローニングを行います。
連続実験が可能です。
ゲノムDNA配列を制限酵素で消化切断し、その断片をゲル電気泳動することや、開環したベクターにライゲーションすること、などが連続して実行できます。
PCR産物の配列で一群のコンティグ配列を検索し、PCR産物が2つのコンティグ同士を橋渡しする場合は、そのコンティグ同士を結合して一本の配列にします。
IMCの制限酵素機能では、元のDNA塩基配列に注釈(Feature)が付加されていれば、その注釈を保持した状態で断片化することができます。
1つのFeatureが制限酵素で分割されてしまう場合には、そのFeature自体は継承されますが、状況によってはFeature Keyが自動的に変更されることがあります。
制限酵素消化断片の末端形状は、正しく保存されます。これにより、断片同士のライゲーションを行う際に、ライゲーション可能か否かをチェックします。
大腸菌において、メチル化部位が制限酵素消化に影響するか否かをチェックすることができます。
よく使用する制限酵素をマイセットとして登録しておくことも可能です。新たに提供された制限酵素を登録したり、使用されなくなった制限酵素を削除することも可能です。
制限酵素の管理
- 部分セット選択、
- 種類による絞り込み
- 認識塩基数の区別
- パリンドローム性
- 平滑・突出末端の区別
- DAM/DCMの有無
- 切断箇所数による違い
- 制限酵素リストの別名保存、リスト編集
- 酵素新規登録、酵素編集、酵素削除
制限酵素認識部位の探索機能
- 探索領域選択、
- 認識部位検索、
- 認識部位リスト表示、
- 制限酵素地図表示、
- 複数配列からの一括検索
IMCには種々のPCR Primer設計方法があります。
単純に 配列レーン 上の塩基配列や フィーチャーレーン の領域をドラッグした範囲を プライマー として登録する機能
- 配列レーン 上からのプライマー登録
- フィーチャーレーン 上からのプライマー登録
フィーチャーレーン 上のフィーチャーや選択領域の内外を増幅するプライマーを設計する機能
- フィーチャーレーン の選択したフィーチャーを含むあるい含まれる プロダクト を増幅するための プライマー設計
- フィーチャーレーンの選択したゲノム領域を含むあるいは含まれるプロダクトを増幅するためのプライマー設計
一度に多数の領域を増幅するプライマーを一括して設計する機能(Iterate Design 機能つき:設計できなくなる領域がなくなるまで設計を繰り返す機能です)
- Batch PCR Primer Design ゲノム上の指定した フィーチャーキー をもつ全フィーチャーをすべて増幅するための バッチPCRプライマー設計
- Whole Genome Covering PCR Primer Design 全ゲノムあるいは大きなゲノム領域を PCRプロダクト が重なりを持って完全にカバーする PCRプライマー設計
- Sequencing Primer Design キャピラリーシーケンサ のワンリードでカバーできないDNA断片を シーケンシング するためのシーケンシングプライマー設計
参考
以下は、遺伝子クラスター設計 など複数のDNA断片を一度に クローニング するためのPrimer群を一括設計する機能です。デザインからクローニングまでを実行し、クローニングされた生成物をIMCにロードできます。
- In-Fusion Design Ver.1 : In-Fusion Cloning 用のPrimer設計機能
- In-Fusion Design & Build Ver.2 : In-Fusion Cloning 用のPrimer設計機能
- In-Fusion Design & Build Ver.3 : ベクター配列にインサートするDNA断片をドロップして遺伝子クラスターを設計し、ビルドする機能
- Batch Gene Cluster Design & Build : クラスターを構成する遺伝子セットを置き換えて一括多数の遺伝子クラスターを設計し、ビルドする機能
- Combinatorial Design & Build : 遺伝子クラスター を構成する断片を コンビナトリアル に組合せ設計し、ビルドする機能
IMCのPCR反応機能では、登録されたプライマーセットのプライミング位置をゲノム塩基配列上から探索します。
両方のプライマーがゲノム上にプライミングサイトを持つ場合には、プライマーで挟まれた領域をPCR増幅します。
このとき、アデニンを1塩基突出させることも可能です。これはTAクローニングに使用されます。
テンプレートDNA配列に注釈(Feature)がついている場合は、増幅されたPCR産物にも注釈が継承されます。
複数のテンプレートDNA配列に対して、PCRを実行することも可能です。
PCR産物の配列で一群のコンティグ配列を検索し、PCR産物が2つのコンティグ同士を橋渡しする場合は、そのコンティグ同士を結合して一本の配列にします。
目的と概要
- IMCではライゲーション機能を提供し、注釈付塩基配列を含む様々な塩基配列同士を実際のクローニング実験と同様に結合して、その産物を生成します。すべての注釈はライゲーション産物にも正しく継承され、かつその産物も元の塩基配列と同様にIMCの多くの機能を使って解析することができます。
機能
- 塩基配列同士をその末端形状が相補的に一致する場合は、ライゲートし、1つの塩基配列にします。
- 最大5断片までの塩基配列をライゲーションできます。
- 3断片以上のライゲーションは、IMCGE以上で実行できます。
- 生成可能な全ライゲーション配列を生成できます。
- Version 7.24以降では、ライゲーション産物の完全相補配列を別な生成物としてカウントしています。
- GenBankやEMBL形式の注釈付塩基配列も同様にライゲーションが可能で、それらの注釈はライゲーション生成物に正しく継承されます。
- 塩基配列の末端同士の形状と配列が相補的に一致する場合は、環状塩基配列を生成します。
- 生成されたライゲーション産物における各断片のインサート方向をチェックするために使用できる制限酵素のリストを表示します。
- またそれらの制限酵素を使用した場合のゲル電気泳動パターンを表示します。
- カレントフォルダーにロードされているすべての塩基塩基配列の末端形状を表示します。
- セルフライゲーションにより、環状DNAを生成することもできます。
- PCR産物のT-Aクローニングにも対応しています。
- ライゲーションの前に、各断片の末端形状をみることができます。
- ライゲーション産物のプラスミドマップを描画することができます。この描画では、インサート領域を吹き出しで表現できます
- ライゲーションにより結合された結果は、他の塩基同士の結合と等しい共有結合(リン酸ジエステル結合)となるため、結合後は本来は区別ができません。
- ライゲーション産物として生成される塩基配列は、元の塩基配列と同様に解析することができます。
制限事項
- 現在、6個以上の塩基配列を連結するライゲーションはできません。
アルゴリズム
- IMC上で制限酵素切断された配列には、末端の状態を示す特殊なFeature KeyとQualifierが生成されます。
DNA配列を制限酵素で消化断片化した場合、PCR増幅した場合、ライゲーションを行った場合には、それらの産物をゲル電気泳動した結果として表示することができます。
DNAフラグメント配列の末端を修飾することができます。
IMCが現在提供している末端修飾機能は以下の通りです。
分子生物学的処理
- 平滑化(T4 DNA Polymeraseによる平滑化、Mung Bean Nucleaseによる平滑化)
- リン酸化
- 脱リン酸化
- PCR産物へのアデニン突出
非分子生物学的処理
- チミンが突出した配列の作成(T-Vector)
- 制限酵素認識配列の付加
ライゲーションなどにより、インサートされるDNA断片の両端が同じ制限酵素で切断された場合や、平滑末端を持つ場合は、インサートの向きを知るために最適な制限酵素候補をゲル電気泳動図で表示します。
ゲノム設計機能では、相同組換したい領域とインサート配列から、相同組換用のホモロジーアームを設計します。
この機能を使用して、設計されたホモロジーアームを持つインサート配列配列をゲノムに組換します。
分子生物学的によらず、情報操作による塩基配列処理
- Delete Sequence:ゲノム塩基配列の任意の領域を削除します。
- Fragmentation:ゲノム塩基配列を指定した塩基位置(複数指定可能)で切断し、断片化します。
TAクローニングの操作手順
- 環状ベクターを読み込み、制限酵素で開環します。
- ゲノム塩基配列を読み込み、一部領域のプライマー設計を行います。
- PCR を実行します。
- ライゲーションを行います。