Battlestar Galactica reloaded: clonage imaginaire et sérialisation
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Le clonage moléculaireet les vecteurs de clonageet les vecteurs de clonage
1/ Définition2/ Utili ti d’ t2/ Utilisation d’un vecteur3/ clonage orienté et clonage non orienté4/ Les différents vecteurs4/ Les différents vecteurs
A – Les plasmidesa - plasmides de 1ère générationb - plasmides de 2ème générationc - plasmides de 3ème générationd Plasmides de 4ème générationd – Plasmides de 4ème génération
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Le clonage moléculaireet les vecteurs de clonageet les vecteurs de clonage
B – Les bactériophagesa – Le bactériophage p gb - phage M13c c -- Systèmes hybrides : Les PhagemidesSystèmes hybrides : Les Phagemidesd d -- Systèmes hybrides : Les cosmidesSystèmes hybrides : Les cosmides
C C –– Les vecteurs eucaryotesLes vecteurs eucaryotesDD les vecteurs virauxles vecteurs virauxD D –– les vecteurs virauxles vecteurs viraux
5/ Les chromosomes artificielsa – les YACs (Yeast Artificial Chromosome)( )b – les BACs (Bacterial Artificial Chromosome)
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Le clonage moléculaire
1/ Définition
C’ t l bi i i it d’ f t d’ADN tC’est la recombinaison in-vitro d’un fragment d’ADN avec un vecteur se répliquant de manière autonome dans une cellule hôte.La culture de cette cellule contenant le vecteur recombiné permet l’amplification et l’isolement de l’ADN inséré.
Les propriétés du vecteur :
-Il doit se répliquer de manière épisomale et activeIl doit se répliquer de manière épisomale et active-Il doit permettre la sélection des cellules l’ayant incorporé-Il doit posséder au moins un site unique de restriction pour le clonage du fragment recombinantfragment recombinant.
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2/ Utilisation d’un vecteur- 1* préparation du vecteur : coupure du vecteur à l’endroit exact ou l’on désire insérer la séquence à qétudier.Choix del’enzyme de restriction
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Phosphatasealcaline Extrémités
5’ OH5’ OH
Traitement par la phosphatase alcaline (si digestion par uneTraitement par la phosphatase alcaline (si digestion par une seule enzyme de restriction)
Phosphatasealcaline
HO
OH
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2* préparation de l’ADN à insérer
Taille et extrémités doivent être compatibles avec le tvecteur
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3* réalisation du recombinantMélange du vecteur ouvert et de l’ADN à insérer en présence de ligase+ATPObtention du vecteur recombinant.
HOHO
OH
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4* Incorporation à l’hôte et choix de l’hôte
Indispensable pour répliquer le vecteur
La plupart du temps : hôte bactérien.
Car :temps de génération très court (30 minutes)- temps de génération très court (30 minutes)
- utilisation de bactérie non pathogènes (E. coli res-, recA-)
(parfois choix d’un hôte eucaryote cf. plus loin)
C’est la transformation
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Transformation (artificielle d’E. coli)
2 méthodes :1) hi i1) chimique
Traitement des bactéries au chlorure de calcium qui perméabilise les membranesperméabilise les membranes
ou2) physique ) p y q
Traitement des bactéries par un choc électrique permettant de rendre les membranes perméables
Les cellules sont renduescompétentescompétentes
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CaCl2
électroporationélectroporation
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5* Sélection des bactéries recombinantes
Rendement de transformation ~ 1 / 105 – 107
Nécessité de sélectionner les recombinants
Culture sur milieu sélectif : le plus souvent un antibiotique
B té i é i t tBactérie résistante
Clone bactérien
Pas de distinction entre recombinants et nonrecombinants et non recombinants
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Pour récapituler
21 21
3
Transformation4
3
5
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3/ clonage orienté et clonage non orienté
EcoR1 BamHI
EcoR1 EcoR1
ER1
EcoR1 + BamH1
Eco BamHI
P 5'-P3' OH
5'-P
3' OH
3'OH5' P
EcoR1
EcoR1a EcoR1b
EcoR1 + BamH1
P 5'-P3' OH5'-P
3' OH
3'OH P3'O
H
5' P
EcoR1 PhosphataseAlcaline
E R1OH
3'OH5' P
3'OH5' P
EcoR1 BamH1
Cl " i té"
EcoR1
BamH1Clonage "non-orienté"
ER1a ER1b ER1b ER1a
l " é"Clonage "orienté"
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4/ Les différents vecteursA – Les plasmidesA Les plasmides
a - plasmides de 1ère génération : ColE1 (1977)
plasmide circulaire 9kb- plasmide circulaire 9kb-10-30 copies /cellule- production de colicineproduction de colicine
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b - plasmides de 2ème génération : pBR322
- Taille : 4363 pb- 2 gènes de résistance
20 sites uniques (11 dans- 20 sites uniques (11 dans les gènes de résistance)
Crible négatif:Double résistance aux antibiotiques
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Avec ce type de plasmide : clonage à différents sites du vecteur
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c - plasmides de 3ème génération : la famille pUC
- taille ~ 2600 pb- taille ~ 2600 pb- 1 polylinker- une partie du gène lacZp g
Crible positif:-complémentation
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Le crible blanc/bleu des clones recombinants
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l'OPERON LACTOSEl'OPERON LACTOSE
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L’activité de la b-galactosidase L’IPTG
X-Gal
5-bromo-4-chloro-3-indolyl-b -galactopyranoside
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Crible positif : Crible positif : -- complémentationcomplémentation
E Coli lacZ( = DM15)
+ XGal
peptide
Pas de Clivage de l'XGalColonies restent blanches
Clivage de l'XGal Colonies restent blanches
Accumulation de X+GalColonies deviennent bleuesColonies deviennent bleues
Ullman A., Jacob F. et Monod J. (1967) Characterisation by in vitro complementation of a peptide corresponding to an operator proximal segment of the beta-galactosidase structural gene of Escherichia coli. J. M. B. 24, 339-343.
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Le contrôle de ligationLe contrôle de ligation
vecteur + insert vecteur + insertligase+ligase - ligase
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d – Plasmides de 4ème génération : système Gateway®
Transformation
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Application : passage d’un vecteur à un autre
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4/ Les différents vecteursB – Les bactériophagesB Les bactériophages
Définition ir s de bactéries m nis d’ n s stème de pénétration se m ltipliant de façonDéfinition : virus de bactéries munis d’un système de pénétration se multipliant de façon autonome dans la cellule hôte.
-Très bon rendement d’infection
-Taille de l’ADN à insérer >> aux plasmides
- Maniement + complexe
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CycleCycle lytique / lysogénique (phage lytique / lysogénique (phage ))
Présence des phages objectivée Présence des phages objectivéepar des plages de lyse
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Titration des phages
Infection des bactéries
TitTitre =plages de lyses x dilution
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a – Le bactériophage
: 48kb
APPLICATION Principale : Banques d'ADNg
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* Le clonage par délétion remplacement
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* L’encapsidation in-vitro
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b - phage M13
Phage
Génome : 6.4kb, ADN simple brin
Structure Infection d'une cellule hôte
OMF PilusPeriplasm
CM
cytoplasm
APPLICATION Principale : Séquençage, mutagénèse,
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4/ Les différents vecteurscc -- Systèmes hybrides : Les PhagemidesSystèmes hybrides : Les Phagemidesc c Systèmes hybrides : Les PhagemidesSystèmes hybrides : Les Phagemides
APPLICATION Principale : clonage d’ADNc
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4/ Les différents vecteursdd -- Systèmes hybrides : Les cosmidesSystèmes hybrides : Les cosmidesd d Systèmes hybrides : Les cosmidesSystèmes hybrides : Les cosmides
APPLICATION Principale : Banques d'ADN génomiques
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4/ Les différents vecteursCC –– Les vecteurs eucaryotesLes vecteurs eucaryotesC C Les vecteurs eucaryotesLes vecteurs eucaryotes
Ils sont constitués :
- d’un promoteur (SV40, CMV)d’ it d l dé l ti (SV40)- d’un site de polyadénylation (SV40)
- Facultatif : un gène de sélection eucaryote- Facultatif :une origine de réplication eucaryote- Facultatif :une origine de réplication eucaryote- Eléments nécessaires à la sélection des transformants chez les bactéries
l t ti d it êt t f té d d ll l la construction doit être transfectée dans des cellules en culture
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Transfection : pénétration à l’aide d’agents cationiques, lipidiques ou par électrotransfert d’acide nucléique dans une cellule eucaryoteélectrotransfert d acide nucléique dans une cellule eucaryote
Ex : utilisation d’un polymère cationique
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4/ Les différents vecteursDD –– les vecteurs virauxles vecteurs virauxD D les vecteurs virauxles vecteurs viraux
Un exemple : les lentivecteurs (lentivirus)Un exemple : les lentivecteurs (lentivirus)Un exemple : les lentivecteurs (lentivirus)Un exemple : les lentivecteurs (lentivirus)
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Transduction : infection in-vitro d’une cellule eucaryote par un vecteur viral.
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5/ Les chromosomes artificielsa – les YACs (Yeast Artificial Chromosome)a les YACs (Yeast Artificial Chromosome)
Taille des inserts 150 – 2000 kb
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5/ Les chromosomes artificielsb – les BACs (Bacterial Artificial Chromosome)b les BACs (Bacterial Artificial Chromosome)
parA,parB et repE sont des gènes requis pour la stabilité du BAC.● OriS est une origine de réplication● CM : gène de résistance au chloramphenicol
Taille des inserts 130 150 kbTaille des inserts 130 – 150 kb