Error Correction Occurring during DNA Fragment Synthesis using Endonuclease V from Thermotoga maritima

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅存取

详细

One of the challenges in de novo DNA synthesis is the occurrence of errors. The number of errors associated with synthesis protocols limits the efficiency of obtaining synthetic DNA fragments, both on small and large scales. In this study, we propose a new rapid protocol for the synthesis of DNA fragments using the thermostable endonuclease V from Thermotoga maritima (Tma endonuclease) as an error-correction enzyme. The aim of the research is to develop a one-step error-correction method for de novo gene synthesis. The recombinant Tma endonuclease enzyme was obtained. To evaluate the efficiency of error correction using Tma endonuclease, the synthesis of the mTomato gene was performed using various protocols. The enzyme's efficiency was assessed visually based on the number of fluorescent colonies. To confirm the results, random samples of colonies were selected, and the assembled sequences were sequenced using the Sanger method. It was demonstrated that Tma endonuclease can be used in both the classical three-step and the rapid one-step error-correction protocols without loss of activity. It was also established that, with comparable accuracy of DNA fragment synthesis, the efficiency of Tma endonuclease is similar to that of the commercial enzyme Correctase (ThermoFisher). It was concluded that one-step error correction using endonuclease V accelerates the process of DNA fragment synthesis and error correction. By reducing the number of steps, this protocol is better suited for high-throughput DNA synthesis platforms compared to the classical protocol using non-thermostable enzymes.

作者简介

D. Garagulya

Scientific Research Institute of Systems Biology and Medicine

编辑信件的主要联系方式.
Email: garagulya_da@sysbiomed.ru
Moscow, 117246 Russia

D. Evsyutina

Scientific Research Institute of Systems Biology and Medicine

Email: garagulya_da@sysbiomed.ru
Moscow, 117246 Russia

I. Rog

Scientific Research Institute of Systems Biology and Medicine

Email: garagulya_da@sysbiomed.ru
Moscow, 117246 Russia

G. Fisunov

Scientific Research Institute of Systems Biology and Medicine

Email: garagulya_da@sysbiomed.ru
Moscow, 117246 Russia

参考

  1. Fisunov G.Y., Semashko T.A., Evsyutina D.V. et al. Synthesis of the genome of bacteriophage N4 // Probl. Osobo Opas. Infekc. 2024. № 1. P. 182–191. https://doi.org/10.21055/0370-1069-2024-1-182-191
  2. Thi Nhu Thao T., Labroussaa F., Ebert N. et al. Rapid reconstruction of SARS-CoV-2 using a synthetic genomics platform // Nature. 2020. V. 582. № 7813. P. 561–565. https://doi.org/10.1038/s41586-020-2294-9
  3. Hutchison C.A., Chuang R.Y., Noskov V.N. et al. Design and synthesis of a minimal bacterial genome // Science. 2016. V. 351. № 6280. https://doi.org/10.1126/science.aad6253
  4. Gibson D.G., Benders G.A., Andrews-Pfannkoch C. et al. Complete chemical synthesis, assembly, and cloning of a Mycoplasma genitalium genome // Science. 2008. V. 29. № 319(5867). P. 1215–1220. https://doi.org/10.1126/science.1151721
  5. Gibson D.G., Glass J.I., Lartigue C. et al. Creation of a bacterial cell controlled by a chemically synthesized genome // Science. 2010. V. 329. № 5987. P. 52–56. https://doi.org/10.1126/science.1190719
  6. Semashko T.A., Fisunov G.Y., Tsoy E.A. et al. Modern approaches to de novo synthesis of extended DNA fragments: Аssembly of a wide repertoire of sequences // Acta Naturae. 2024. V. 16. № 1–60. P. 77–85. https://doi.org/10.32607/actanaturae.27362
  7. Desai N.A. and Shankar V. Single-strand-specific nucleases // FEMS Microbiol. Rev. 2003. V. 26. № 5. P. 457–491. https://doi.org/10.1111/j.1574-6976.2003.tb00626.x
  8. Yang B., Wen X., Kodali N.S. et al. Purification, clo-ning, and characterization of the CEL I nuclease // Biochemistry. 2000. V. 39. № 13. P. 3533–3541. https://doi.org/10.1021/bi992376z
  9. Smith J. and Modrich P. Removal of polymerase- produced mutant sequences from PCR products // Proc. Natl Acad. Sci. 1997. V. 94. № 13. P. 6847–6850. https://doi.org/10.1073/pnas.94.13.6847
  10. Ma S., Saaem I., and Tian J. Error correction in gene synthesis technology // Trends Biotechnol. 2012. V. 30. № 3. P. 47–54. https://doi.org/10.1016/j.tibtech.2011.10.002
  11. Sequeira A.F., Guerreiro C.I.P.D., Vincentelli R., Fon- tes C.M.G.A. T7 endonuclease I mediates error correction in artificial gene synthesis // Mol. Biotechnol., 2016. V. 58. № 8–9. P. 573–584. https://doi.org/10.1007/s12033-016-9957-7
  12. Huang J., Lu J., Barany F., Cao W. Multiple clea-vage activities of endonuclease V from Thermotoga maritima: Recognition and strand nicking mechanism // Biochemistry. 2001. V. 40. № 30. P. 8738–8748. https://doi.org/10.1021/bi010183h
  13. Semashko T.A., Fisunov G.Y., Tsoy E.A. et al. Modern approaches to de novo synthesis of extended DNA fragments: Assembly of a wide repertoire of sequences // Acta Naturae. 2024. V. 16. № 1–60. P. 77–85. https://doi.org/10.32607/actanaturae.27362
  14. Inoue H., Nojima H., and Okayama H. High efficiency transformation of Escherichia coli with plasmids // Gene. 1990. V. 30. № 96. P. 8–23. https://doi.org/10.1016/0378-1119(90)90336-p
  15. Geissmann Q. OpenCFU, a new free and open-source software to count cell colonies and other circular objects // PLoS One. 2013. V. 8. № 2. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0054072

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML

版权所有 © Russian Academy of Sciences, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».