Déroulement des TP LV336, Outils de la Biologie ... - Page d'accueil
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<strong>Déroulement</strong> <strong><strong>de</strong>s</strong> <strong>TP</strong> <strong>LV336</strong>,<br />
<strong>Outils</strong> <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>Biologie</strong> Molécu<strong>la</strong>ire<br />
Ces travaux pratiques se déroulent sur 4 jours. Deux expériences seront réalisées en<br />
parallèle :<br />
- préparation d’une protéine : l’ADN polymérase Taq.<br />
- clonage d’un fragment d’ADN (erf1) : construction du p<strong>la</strong>smi<strong>de</strong> recombinant pETerf1.<br />
L’analyse <strong><strong>de</strong>s</strong> constructions p<strong>la</strong>smidiques sera réalisée, sur les clones bactériens<br />
transformés, par un test <strong>de</strong> PCR à l’ai<strong>de</strong> <strong>de</strong> l’ADN Taq polymérase préparée en <strong>TP</strong>.<br />
Préparation <strong>de</strong> <strong>la</strong> Taq polymérase et test d’activité PCR<br />
1- Préparation <strong>de</strong> l’ADN polymérase Taq.<br />
2- Détermination <strong>de</strong> l’activité enzymatique <strong>de</strong> <strong>la</strong> Taq polymérase par un test PCR sur un<br />
ADN contrôle.<br />
- Réalisation <strong>de</strong> <strong>la</strong> PCR.<br />
- Analyse <strong><strong>de</strong>s</strong> produits PCR après dépôt et électrophorèse sur gel d’agarose.<br />
Pour <strong><strong>de</strong>s</strong> raisons d’organisation, <strong>la</strong> préparation <strong>de</strong> l’ADN Taq Polymérase sera réalisée à partir<br />
du 2 e jour <strong><strong>de</strong>s</strong> <strong>TP</strong>.<br />
Préparation du vecteur<br />
1- Minipréparation d’ADN p<strong>la</strong>smidique pET-21 à partir d’un culot bactérien congelé.<br />
2- Hydrolyse enzymatique du vecteur p<strong>la</strong>smidique par Hind III et Xba I.<br />
3- Contrôle <strong>de</strong> <strong>la</strong> nature et <strong>de</strong> <strong>la</strong> quantité <strong>de</strong> l’ADN p<strong>la</strong>smidique après dépôt et électrophorèse<br />
sur gel d’agarose.<br />
4- Déphosphory<strong>la</strong>tion <strong>de</strong> l’ADN p<strong>la</strong>smidique digéré.<br />
Ligation insert/vecteur<br />
1- Préparation du mé<strong>la</strong>nge <strong>de</strong> ligation à partir du p<strong>la</strong>smi<strong>de</strong> hydrolysé en <strong>TP</strong> et d’un fragment<br />
d’ADN erf1.<br />
2- Ligation en respectant un rapport mo<strong>la</strong>ire insert/vecteur <strong>de</strong> 3/1.<br />
- 1 - <strong>LV336</strong>
Transformation<br />
1- Transformation <strong><strong>de</strong>s</strong> bactéries compétentes DH5α par choc thermique.<br />
2- Sélection <strong><strong>de</strong>s</strong> clones bactériens transformés sur boîte <strong>de</strong> culture LB Agar + ampicilline.<br />
Analyse <strong><strong>de</strong>s</strong> colonies <strong>de</strong> bactéries transformées par un test PCR<br />
1- Analyse <strong><strong>de</strong>s</strong> clones bactériens obtenus par un test PCR réalisé directement sur colonies<br />
bactériennes<br />
- Réalisation <strong>de</strong> <strong>la</strong> PCR.<br />
- Analyse <strong><strong>de</strong>s</strong> produits PCR après dépôt et électrophorèse sur gel d’agarose.<br />
2- Interprétation et discussion.<br />
Vous consignerez le but <strong>de</strong> chaque expérience, les déviations<br />
au protocole et les résultats obtenus ainsi que leur<br />
interprétation dans un cahier qui<br />
sera tenu à jour par l’étudiant.<br />
- 2 - <strong>LV336</strong>
STRATEGIE DE CLONAGE ET<br />
PURIFICATION D’UNE PROTEINE<br />
Le clonage permet d’isoler et d’amplifier une séquence donnée d’ADN. Cette opération nécessite<br />
l’insertion <strong>de</strong> <strong>la</strong> séquence à cloner dans un vecteur susceptible d’être répliqué (étapes <strong>de</strong> digestion<br />
enzymatique et <strong>de</strong> ligation). Le vecteur recombinant est introduit dans une bactérie compétente<br />
(étape <strong>de</strong> transformation) pour assurer sa réplication. Les bactéries transformées sont cultivées sur<br />
un milieu sélectif où elles forment <strong><strong>de</strong>s</strong> clones correspondant à un type <strong>de</strong> vecteur recombinant<br />
(étape d’amplification et <strong>de</strong> sélection).<br />
Un vecteur est une molécule d’ADN capable <strong>de</strong> se répliquer <strong>de</strong> façon autonome dans une cellule<br />
hôte. C’est le cas <strong><strong>de</strong>s</strong> p<strong>la</strong>smi<strong><strong>de</strong>s</strong>, cosmi<strong><strong>de</strong>s</strong>, bactériophages, virus, chromosomes artificiels <strong>de</strong><br />
bactéries et <strong>de</strong> levures. Ces vecteurs peuvent intégrer <strong><strong>de</strong>s</strong> fragments d’ADN exogènes, ce qui<br />
permet <strong>de</strong> les amplifier. Le choix du vecteur dépend <strong>de</strong> <strong>la</strong> taille et <strong>de</strong> <strong>la</strong> nature <strong><strong>de</strong>s</strong> fragments que<br />
l’on veut cloner :<br />
- Les p<strong>la</strong>smi<strong><strong>de</strong>s</strong>, dans lesquels on peut insérer <strong><strong>de</strong>s</strong> fragments d’ADN <strong>de</strong> 0 à 10-15 kpb ;<br />
- Les phages acceptent <strong><strong>de</strong>s</strong> fragments <strong>de</strong> plus gran<strong>de</strong> taille, jusqu’à 20 kpb ; ces particules<br />
infectent les bactéries hôtes qui amplifient l’ADN du phage, se lysent et libèrent <strong>de</strong><br />
nouvelles particules phagiques<br />
- Les cosmi<strong><strong>de</strong>s</strong> permettent d’insérer <strong><strong>de</strong>s</strong> fragments dont <strong>la</strong> taille peut atteindre 47 kpb. Ils<br />
utilisent certaines propriétés du phage (l’infection), mais ne peuvent donner naissance à<br />
<strong><strong>de</strong>s</strong> particules infectieuses, ce qui les rapproche <strong><strong>de</strong>s</strong> p<strong>la</strong>smi<strong><strong>de</strong>s</strong>.<br />
- Les chromosomes artificiels <strong>de</strong> bactérie ou <strong>de</strong> levure sont utilisés pour analyser <strong>de</strong> grands<br />
fragments d’ADN génomique (200 à 500 kpb).<br />
Quel que soit le vecteur choisi, le clonage requiert <strong>de</strong>ux étapes : l’insertion du fragment à<br />
amplifier dans le vecteur et l’i<strong>de</strong>ntification du fragment recherché.<br />
Le but <strong>de</strong> ces <strong>TP</strong> est <strong>de</strong> p<strong>la</strong>cer <strong>la</strong> séquence codante du gène erf1 (1398 pb) dans le vecteur <strong>de</strong><br />
clonage et d'expression pET-21d (5443 pb, voir figure page suivante).<br />
En parallèle <strong>de</strong> ce clonage, vous allez préparer l’ADN polymérase Thermus aquaticus (Taq) à<br />
partir d’une souche d’E.coli qui a été transformée par le p<strong>la</strong>smi<strong>de</strong> pTaq qui contient le gène<br />
Taq sous le contrôle d’un promoteur inductible. Ce p<strong>la</strong>smi<strong>de</strong> permet l’expression <strong>de</strong><br />
l’enzyme Taq polymérase fonctionnelle. Le promoteur utilisé est extrêmement efficace et<br />
permet un contrôle temporel <strong>de</strong> l’initiation <strong>de</strong> <strong>la</strong> transcription grâce à une induction par<br />
l’IPTG. Ainsi, il est possible d’induire l’expression <strong>de</strong> <strong>la</strong> protéine Taq polymérase à un taux<br />
maximum dans les conditions optimales <strong>de</strong> culture, c’est-à-dire quand <strong>la</strong> culture bactérienne<br />
est en croissance exponentielle à <strong>de</strong>nsité élevée. Le respect <strong>de</strong> ces conditions <strong>de</strong> culture est<br />
important pour avoir une induction optimale <strong>de</strong> <strong>la</strong> protéine. En travail<strong>la</strong>nt sur <strong><strong>de</strong>s</strong> temps<br />
re<strong>la</strong>tivement courts d’induction et donc <strong>de</strong> production <strong>de</strong> protéines, nous évitons son<br />
accumu<strong>la</strong>tion. En effet, <strong>la</strong> présence massive <strong>de</strong> <strong>la</strong> protéine étrangère peut gêner, voire inhiber<br />
<strong>la</strong> croissance <strong><strong>de</strong>s</strong> bactéries, et par conséquent, diminuer le ren<strong>de</strong>ment final. Avec une telle<br />
stratégie, <strong>la</strong> quantité <strong>de</strong> <strong>la</strong> protéine Taq polymérase produite peut représenter jusqu’à 10 %<br />
<strong><strong>de</strong>s</strong> protéines totales <strong>de</strong> l’extrait bactérien.<br />
L’enzyme Taq polymérase préparée lors <strong><strong>de</strong>s</strong> travaux pratiques sera testée puis utilisée pour <strong>la</strong><br />
PCR <strong>de</strong> discrimination <strong><strong>de</strong>s</strong> clones obtenus après transformation par le vecteur recombinant<br />
pET-erf1.<br />
- 3 - <strong>LV336</strong>
Séquence partielle <strong>de</strong> <strong>la</strong> région comprenant le site multiple <strong>de</strong> clonage <strong>de</strong> pET21 :<br />
Sites <strong>de</strong> restriction pour Hind III et Xba I :<br />
Hind III :<br />
5’ A/AGCTT 3’<br />
Xba I :<br />
5’ T/CTAGA 3’<br />
Séquences <strong><strong>de</strong>s</strong> oligonucléoti<strong><strong>de</strong>s</strong> utilisés pour <strong>la</strong> réaction <strong>de</strong> PCR :<br />
- oligo-up (T7 promoter) : 5’ TAATACGACTCACTATAGGG 3’<br />
- oligo-down (T7 terminator) : 5’ CTAGTTATTGCTCAGCGGT 3’<br />
- 4 - <strong>LV336</strong>
Minipréparation d’un ADN p<strong>la</strong>smidique.<br />
Ce protocole permet <strong>de</strong> purifier rapi<strong>de</strong>ment (environ 10 min) un ADN p<strong>la</strong>smidique à partir d’un<br />
culot d’une culture bactérienne. Les temps d’incubation sont extrêmement importants et doivent<br />
être strictement respectés. Préparer tous les produits et le matériel avant <strong>de</strong> commencer.<br />
Vous disposez d’un culot d’Escherichia coli (DH5α) transformées par le p<strong>la</strong>smi<strong>de</strong> pET-21<br />
correspondant à 4 mL <strong>de</strong> culture bactérienne en phase stationnaire <strong>de</strong> croissance.<br />
1. Resuspendre soigneusement le culot dans 50µL <strong>de</strong> tampon TE. Le culot doit être totalement<br />
resuspendu avant <strong>de</strong> poursuivre, vous pouvez vortexer l’échantillon.<br />
2. Ajouter 300µL <strong>de</strong> tampon TENS, vortexer 10 sec et incuber à température ambiante jusqu’à<br />
observer un mé<strong>la</strong>nge visqueux. Cette étape est très importante ne dépassez pas les 5 min<br />
d’incubation.<br />
3. Ajouter 150µL d’Acétate <strong>de</strong> Sodium 3 M pH 5,2, vortexer immédiatement 2 à 5 sec pour bien<br />
homogénéiser.<br />
4. Centrifuger 2 min à 12 000 rpm.<br />
5. Transférer le surnageant dans un tube eppendorf. Ajouter 2 volumes d’Ethanol 100%<br />
prérefroidi à –20°C.<br />
6. Laisser 15 min à -20°C.<br />
7. Centrifuger 5 min à 12 000 rpm.<br />
8. Eliminer le surnageant en le prélevant doucement à <strong>la</strong> micropipette sans toucher le culot.<br />
9. Ajouter 1 mL d’Ethanol 70%. Rincer soigneusement <strong>la</strong> paroi du tube. Attention le culot peut<br />
se décoller. Centrifuger 2 min à 12 000 rpm. Eliminer le surnageant.<br />
10. Laisser évaporer totalement l’excès d’Ethanol, tube ouvert.<br />
11. Resuspendre le culot dans 20 µL d’H 2O.<br />
12. Prélever et conserver au froid <strong>de</strong>ux échantillons <strong>de</strong> 1 µL <strong>de</strong> cet ADN p<strong>la</strong>smidique.<br />
Un échantillon sera utilisé pour estimer sur gel d’agarose <strong>la</strong> quantité d’ADN p<strong>la</strong>smidique <strong>de</strong><br />
votre préparation, l’autre échantillon servira pour le test <strong>de</strong> PCR.<br />
Pendant l’évaporation <strong>de</strong> l’Ethanol (étape 10) préparer un gel à 0.8% d’agarose (voir annexe 1).<br />
Composition <strong><strong>de</strong>s</strong> tampons utilisés pour <strong>la</strong> minipréparation d’ADN p<strong>la</strong>smidique:<br />
TE : Tris HCl pH8 10mM<br />
EDTA 1 mM<br />
TENS : Tampon TE<br />
NaOH 0,1N<br />
SDS 0,5%<br />
- 5 - <strong>LV336</strong>
Digestion <strong>de</strong> l’ADN p<strong>la</strong>smidique.<br />
L’ADN p<strong>la</strong>smidique doit être « ouvert » avant l’étape <strong>de</strong> ligation avec l’insert. L’ADN pET-21 est<br />
hydrolysé par les <strong>de</strong>ux enzymes <strong>de</strong> restriction Hind III et Xba I.<br />
1. L’ADN p<strong>la</strong>smidique est digéré à 37°C par les enzymes Hind III et Xba I. Le protocole<br />
d’hydrolyse sera discuté en séance <strong>de</strong> <strong>TP</strong>. (voir annexe 3).<br />
Pendant <strong>la</strong> digestion enzymatique, préparer un gel à 1% d’agarose (voir annexe 1).<br />
2. Quand <strong>la</strong> digestion a été contrôlée par visualisation sur gel (voir protocole suivant), les<br />
enzymes <strong>de</strong> restriction sont dénaturées en incubant le mé<strong>la</strong>nge <strong>de</strong> digestion 20 min à 65°C.<br />
Analyse qualitative et quantification sur gel d’agarose <strong><strong>de</strong>s</strong><br />
échantillons d’ADN.<br />
1. 1 µL d’ADN p<strong>la</strong>smidique contrôle non-digéré et 1 µL d’ADN p<strong>la</strong>smidique hydrolysé par<br />
Hind III et Xba I sont dilués chacun dans un volume final <strong>de</strong> 12 µL <strong>de</strong> tampon <strong>de</strong> dépôt 1X.<br />
2. Déposer sur le gel 0.8% d’agarose (voir annexe 1) les échantillons d’ADN et 12µL du<br />
marqueur <strong>de</strong> taille « High DNA Mass-<strong>la</strong>d<strong>de</strong>r » *. Effectuer <strong>la</strong> migration et l’analyse <strong><strong>de</strong>s</strong> ADN<br />
sur gel 0.8% d’agarose selon le protocole décrit en annexe 2.<br />
3. Vérifier si <strong>la</strong> digestion <strong>de</strong> l’ADN p<strong>la</strong>smidique est totale.<br />
4. Estimer <strong>la</strong> quantité d’ADN p<strong>la</strong>smidique analysé sur gel et <strong>la</strong> concentration <strong>de</strong> votre solution<br />
d’ADN p<strong>la</strong>smidique.<br />
* High DNA Mass-<strong>la</strong>d<strong>de</strong>r : mé<strong>la</strong>nge équimo<strong>la</strong>ire <strong>de</strong> 6 fragments d’ADN linéaires <strong>de</strong> 10, 6, 4, 3, 2<br />
et 1 kpb. L’électrophorèse <strong>de</strong> 12 µL donnera <strong><strong>de</strong>s</strong> ban<strong><strong>de</strong>s</strong> contenant respectivement 200, 120, 80,<br />
60, 40 et 20 ng d’ADN.<br />
Composition du tampon <strong>de</strong> dépôt 6X :<br />
• 50% glycérol<br />
• 100mM EDTA<br />
• 0,02% Bleu <strong>de</strong> Bromophénol<br />
- 6 - <strong>LV336</strong>
Déphosphory<strong>la</strong>tion <strong>de</strong> l’ADN p<strong>la</strong>smidique digéré.<br />
L’ADN p<strong>la</strong>smidique digéré est déphosphorylé par une phosphatase (Shrimp alkaline<br />
Phosphatase) avant <strong>la</strong> ligation avec <strong>la</strong> séquence erf1.<br />
1. Prélever 3 µL d’ADN digéré avant <strong>la</strong> déphosphory<strong>la</strong>tion, cet échantillon servira <strong>de</strong> contrôle<br />
non déphosphorylé.<br />
2. Préparer 50 µL <strong>de</strong> mé<strong>la</strong>nge réactionnel <strong>de</strong> déphosphory<strong>la</strong>tion contenant :<br />
l’ADN p<strong>la</strong>smidique digéré,<br />
<strong>la</strong> phosphatase à raison d’1 unité <strong>de</strong> phosphatase par picomole d’extrémité d’ADN<br />
(solution à 1u/µL)<br />
Ajuster à 1X <strong>la</strong> concentration du tampon* <strong>de</strong> déphosphory<strong>la</strong>tion.<br />
3. Incuber <strong>la</strong> réaction 30 min à 37°C<br />
4. Désactiver l’enzyme en incubant <strong>la</strong> réaction 15 min à 65°C.<br />
L’ADN p<strong>la</strong>smidique « ouvert » et déphosphorylé est prêt pour <strong>la</strong> ligation, conserver le tube dans<br />
<strong>la</strong> g<strong>la</strong>ce.<br />
* Ce point sera discuté en <strong>TP</strong>, en tenant compte du volume d’ADN (+ tampon <strong>de</strong> digestion) utilisé<br />
pour cette réaction.<br />
Composition du tampon <strong>de</strong> déphosphory<strong>la</strong>tion 10X :<br />
• 100 mM Tris HCl pH 7,5 à 37°C<br />
• 100 mM MgCl 2<br />
• 1mg/mL BSA<br />
Ligation<br />
La réaction <strong>de</strong> ligation est effectuée avec l’ADN p<strong>la</strong>smidique que vous venez <strong>de</strong> préparer et<br />
l’insert erf1 digéré par Hind III et Xba I. En parallèle, plusieurs contrôles seront effectués :<br />
- vecteur digéré déphosphorylé ou non<br />
- avec ou sans insert<br />
En plus <strong>de</strong> l’ADN du vecteur pET21d que vous avez préparé et digéré par Hind III et Xba I, vous<br />
disposez <strong><strong>de</strong>s</strong> produits suivants :<br />
T4 DNA ligase à 1 u/µL<br />
Insert erf1 20 ng/µL<br />
Tampon <strong>de</strong> ligation 2X<br />
1. La ligation est réalisée dans un volume final <strong>de</strong> 20 µL, en présence <strong>de</strong> 1 unité <strong>de</strong> ligase.<br />
Calculer les volumes nécessaires <strong>de</strong> chaque type d’ADN (p<strong>la</strong>smidique et insert) pour avoir un<br />
rapport mo<strong>la</strong>ire insert/vecteur <strong>de</strong> 3/1 avec 50 ng <strong>de</strong> vecteur, sachant que les tailles respectives<br />
<strong>de</strong> l’insert et du vecteur sont d’environ 1400 pb et 5440 pb.<br />
2. Le mé<strong>la</strong>nge réactionnel est réalisé dans <strong>la</strong> g<strong>la</strong>ce dans un tube eppendorf. Ajouter en respectant<br />
l’ordre : le mé<strong>la</strong>nge d’ADN p<strong>la</strong>smidique et insert, l’eau, le tampon <strong>de</strong> ligation (1X final) puis<br />
l’enzyme T4 DNA ligase (1 unité).<br />
3. Incuber <strong>la</strong> réaction 1 heure à température ambiante.<br />
Composition du tampon <strong>de</strong> ligation 10X :<br />
• 300 mM Tris-HCl pH 7.5<br />
• 100 mM MgCl2<br />
• 100 mM DTT<br />
• 10 mM A<strong>TP</strong><br />
- 7 - <strong>LV336</strong>
Transformation par choc thermique<br />
Les produits <strong>de</strong> ligation sont introduits dans <strong><strong>de</strong>s</strong> bactéries rendues compétentes (DH5α). La<br />
transformation se fait par choc thermique.<br />
1. Laisser décongeler lentement sur <strong>la</strong> g<strong>la</strong>ce les bactéries (20 µL/tube).<br />
Attention : les bactéries compétentes sont particulièrement fragiles ne pas agiter le tube pour les<br />
étapes 2 à 6.<br />
2. Ajouter 1µL du mé<strong>la</strong>nge <strong>de</strong> ligation aux bactéries. Mé<strong>la</strong>nger doucement avec l’extrémité du<br />
cône (ni vortex, ni pipetage).<br />
3. Incuber les cellules sur <strong>la</strong> g<strong>la</strong>ce durant 10 min.<br />
4. Pour le choc thermique : incuber exactement 30 sec à 42°C.<br />
5. P<strong>la</strong>cer le tube dans <strong>la</strong> g<strong>la</strong>ce 2 min.<br />
6. Ajouter 100 µL <strong>de</strong> milieu SOC préchauffé à 37°C.<br />
7. Incuber les cellules à 37°C dans un bain-marie, 30 min.<br />
8. Déposer pour chaque transformation, les volumes indiqués ci-après sur <strong><strong>de</strong>s</strong> boîtes <strong>de</strong> culture<br />
LB Agar + ampicilline. Étaler à l’ai<strong>de</strong> d’un râteau. Laisser sécher les boîtes avant <strong>de</strong> les<br />
retourner.<br />
100 µL pour le témoin déphosphorylé sans insert<br />
100 µL pour l’essai avec insert.<br />
9. I<strong>de</strong>ntifier vos boîtes sur le côté et pas sur le couvercle. Incubez <strong>la</strong> boîte gélose vers le haut dans<br />
une étuve à 37°C pendant <strong>la</strong> nuit.<br />
Composition <strong><strong>de</strong>s</strong> milieux :<br />
Pour 10 mL <strong>de</strong> milieu SOC :<br />
LB :<br />
- 10 mL <strong>de</strong> milieu SOB :<br />
• Bactotryptone 20 g/L<br />
• Extrait <strong>de</strong> levure 5 g/L<br />
• NaCl 125 mM<br />
• KCl 2,5 mM<br />
- 50 µL MgCl 2 0,2 M<br />
- 0,2 mL glucose 1M<br />
- 1 % tryptone<br />
- 0,5 % d’extrait <strong>de</strong> levure<br />
- 1 % NaCl<br />
- (1,5 % <strong>de</strong> bacto-agar est ajouté si l’on veut faire du milieu LB-agar pour les boîtes <strong>de</strong><br />
Pétri).<br />
- 8 - <strong>LV336</strong>
Préparation <strong>de</strong> <strong>la</strong> Taq polymérase<br />
La préparation <strong>de</strong> l’ADN polymérase Thermus aquaticus (Taq) est réalisée à partir d’une souche<br />
d’E.coli qui a été transformée par le p<strong>la</strong>smi<strong>de</strong> pTaq qui contient le gène Taq sous contrôle d’un<br />
promoteur inductible (voir introduction).<br />
Avant ces travaux-pratiques, <strong>la</strong> souche bactérienne transformée par pTaq a été ensemencée à<br />
basse <strong>de</strong>nsité et mise en culture sous agitation à 37°C jusqu’à une DO=0,6. L’expression <strong>de</strong> <strong>la</strong><br />
protéine Taq a alors été induite par addition d’IPTG (à une concentration <strong>de</strong> 0,1M). Après 14 h<br />
d’induction à 30°C, les bactéries ont été centrifugées et <strong>la</strong>vées dans le tampon A. Des culots<br />
correspondant à 100 mL <strong>de</strong> culture ont été préparés et congelés.<br />
1. Resuspendre soigneusement le culot <strong>de</strong> bactéries dans 5 mL <strong>de</strong> tampon <strong>de</strong> prélyse (tampon A +<br />
4mg/mL <strong>de</strong> lysozyme), incuber 15 min à température ambiante.<br />
2. Ajouter le même volume <strong>de</strong> tampon <strong>de</strong> lyse.<br />
3. I<strong>de</strong>ntifier votre tube et incuber le dans un bain marie à 90°C durant 30 min<br />
4. Centrifuger à 10 000 rpm durant 20 min à 4°C.<br />
5. Transférer le lysat c<strong>la</strong>ir dans une fiole à bouchon avec un barreau aimanté. Agiter en<br />
permanence <strong>la</strong> solution et ajouter très doucement à température ambiante <strong>la</strong> poudre <strong>de</strong> sulfate<br />
d’ammonium <strong>de</strong> façon à obtenir une concentration finale <strong>de</strong> 30% (poids/volume).<br />
6. Centrifuger à 10 000 rpm durant 20 min à 4°C.<br />
7. Repérer avec l’enseignant le culot, éliminer le surnageant et dissoudre le culot dans 2 mL <strong>de</strong><br />
tampon A.<br />
Composition <strong><strong>de</strong>s</strong> tampons utilisés :<br />
- Tampon A :<br />
• 50 mM Tris HCl pH 7.9<br />
• 50 mM Dextrose<br />
• 1 mM EDTA<br />
- Tampon <strong>de</strong> lyse :<br />
• 10 mM Tris HCl pH 7.9<br />
• 50 mM KCl<br />
• 1 mM EDTA<br />
• 1mM Pefabloc (AEBSF)<br />
• 0,5% Tween 20<br />
• 0,5% NP40<br />
- Tampon <strong>de</strong> stockage :<br />
• 50 mM Tris HCl pH 7.9<br />
• 50 mM KCl<br />
• 0,1 mM EDTA<br />
• 1mM DTT<br />
• 0,5 mM Pefabloc (AEBSF)<br />
• 50% glycérol<br />
- 9 - <strong>LV336</strong>
Test PCR <strong>de</strong> l’activité <strong>de</strong> <strong>la</strong> Taq polymérase.<br />
L’activité <strong>de</strong> <strong>la</strong> Taq polymérase, que vous venez <strong>de</strong> préparer, est testée par une réaction PCR avec<br />
une série <strong>de</strong> dilutions <strong>de</strong> l’enzyme. Le couple d’amorces (oligo-up et oligo-down) utilisé pour<br />
cette PCR, encadre <strong>la</strong> région du site multiple <strong>de</strong> clonage <strong>de</strong> l’ADN p<strong>la</strong>smidique que vous avez<br />
préparé le 1 e jour (voir figure et séquences dans l’introduction).<br />
Deux contrôles avec une Taq polymérase du commerce sont réalisés sur <strong>de</strong> l’ADN p<strong>la</strong>smidique<br />
(contrôle positif) et sur <strong>de</strong> l’H 2O (contrôle négatif).<br />
1. L’ADN p<strong>la</strong>smidique préparé le 1 e jour est dilué au 1/100 e dans <strong>de</strong> l’eau, 5µL <strong>de</strong> cette dilution<br />
serviront pour chaque test.<br />
2. Prélever une fraction aliquote <strong>de</strong> votre préparation <strong>de</strong> Taq polymérase et effectuer les<br />
dilutions suivantes dans le tampon <strong>de</strong> stockage : 1/5 ; 1/10 ; 1/20 ; 1/40.<br />
3. En vous aidant du tableau <strong>de</strong> <strong>la</strong> page suivante, calculer les volumes <strong><strong>de</strong>s</strong> différents réactifs<br />
pour préparer le prémé<strong>la</strong>nge.<br />
4. Effectuer le prémé<strong>la</strong>nge en omettant l’enzyme et l’ADN (voir tableau ci-après). Conserver le<br />
tube dans <strong>la</strong> g<strong>la</strong>ce.<br />
5. Effectuer le mé<strong>la</strong>nge réactionnel dans les micro-tubes PCR numérotés (respecter l’ordre) :<br />
le prémé<strong>la</strong>nge,<br />
soit l’ADN p<strong>la</strong>smidique dilué au 1/100 soit l’eau<br />
l’enzyme diluée<br />
6. Centrifuger brièvement les tubes avant <strong>de</strong> les mettre en p<strong>la</strong>ce dans l’appareil.<br />
Important : il est impératif <strong>de</strong> disposer vos tubes dans l’appareil en respectant les indications <strong><strong>de</strong>s</strong><br />
enseignants. Numéroter les micro-tubes PCR sur le côté, (pas sur le bouchon qui sera<br />
directement en contact avec le couvercle <strong>de</strong> l’appareil).<br />
7. Pendant <strong>la</strong> réaction PCR, préparer un gel d’agarose à 1% d’agarose pour l’électrophorèse<br />
(selon le protocole <strong>de</strong> l’annexe 1).<br />
8. Le volume réactionnel <strong><strong>de</strong>s</strong> échantillons PCR est <strong>de</strong> 25 µL, Calculer le volume <strong>de</strong> tampon <strong>de</strong><br />
dépôt 6X à ajouter à chaque tube pour avoir une concentration finale à 1X.<br />
9. Déposer 15 µL <strong>de</strong> vos échantillons sur gel et 5µL du marqueur <strong>de</strong> taille Smart Lad<strong>de</strong>r (100,<br />
200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 1000 pb).<br />
10. Effectuer l’électrophorèse et <strong>la</strong> coloration du gel selon le protocole <strong>de</strong> l’annexe 2.<br />
11. Comparer avec le témoin positif (1 unité <strong>de</strong> Taq polymérase du commerce) les intensités <strong><strong>de</strong>s</strong><br />
ban<strong><strong>de</strong>s</strong> d’ADN amplifié dans les différentes conditions testées. Voir avec l’enseignant <strong>la</strong><br />
dilution à utiliser pour les expériences <strong>de</strong> PCR suivantes.<br />
- 10 - <strong>LV336</strong>
Afin d’éviter <strong>de</strong> pipeter <strong>de</strong> trop petits volumes et dans un souci d’homogénéité, préparer un<br />
prémé<strong>la</strong>nge contenant tous les réactifs communs aux différents tests (étape 4 du protocole).<br />
Compléter et utiliser le tableau ci-<strong><strong>de</strong>s</strong>sous. Seuls les volumes pour <strong>la</strong> Taq polymérase et pour<br />
l’ADN sont fixés.<br />
Tableau à<br />
compléter<br />
Concentration<br />
initiale<br />
Concentration<br />
finale<br />
Tampon PCR 10X 10X 1X<br />
H 2O distillée<br />
Mé<strong>la</strong>nge dN<strong>TP</strong>s 10 mM 200 µM<br />
oligo-up 50 ng/µL 2 ng/µL<br />
oligo-down 50 ng/µL 2 ng/µL<br />
ADN dilué au 1/100 e<br />
ou eau<br />
Taq polymérase<br />
diluée<br />
Volume pour<br />
1 réaction<br />
(en µL)<br />
(volume final<br />
<strong>de</strong> 25µL)<br />
Volume pour (x+1)<br />
réactions (en µL)<br />
- - 5 -<br />
- - 1 -<br />
Séquences <strong><strong>de</strong>s</strong> oligonucléoti<strong><strong>de</strong>s</strong> utilisés pour <strong>la</strong> réaction <strong>de</strong> PCR :<br />
- oligo-up (T7 promoter) : 5’ TAATACGACTCACTATAGGG 3’<br />
- oligo-down (T7 terminator) : 5’ CTAGTTATTGCTCAGCGGT 3’<br />
Composition du tampon PCR 10X :<br />
- 100 mM Tris HCl pH 8,8<br />
- 500 mM KCl<br />
- 15 mM MgCl 2<br />
Programme PCR :<br />
- 95°C, 5 min 1 fois<br />
- 95°C, 30 sec<br />
- 48°C 30 sec<br />
- 72°C 1 min }<br />
25 fois<br />
- 72°C 5 min 1 fois<br />
- 11 - <strong>LV336</strong>
Analyse <strong><strong>de</strong>s</strong> clones bactériens transformés<br />
Pour analyser l’ADN p<strong>la</strong>smidique <strong><strong>de</strong>s</strong> clones bactériens transformés, une réaction <strong>de</strong><br />
polymérisation en chaîne (PCR) est réalisée. Un couple d’amorces, encadrant <strong>la</strong> région<br />
d’insertion, permet <strong>de</strong> tester <strong>la</strong> présence <strong>de</strong> l’insert. Après migration électrophorétique <strong><strong>de</strong>s</strong><br />
produits <strong>de</strong> PCR, on évaluera <strong>la</strong> taille du fragment amplifié qui révélera <strong>la</strong> présence ou non <strong>de</strong><br />
l’insert.<br />
La réaction <strong>de</strong> PCR est réalisée directement sur les bactéries transformées.<br />
1. Préparation <strong><strong>de</strong>s</strong> échantillons :<br />
Récupérer les boîtes sur lesquelles ont poussé les clones <strong><strong>de</strong>s</strong> bactéries transformées. À l’ai<strong>de</strong> d’un<br />
embout <strong>de</strong> pipetteman jaune, prélever délicatement sur <strong>la</strong> boîte un clone isolé et le plonger dans<br />
un tube eppendorf contenant 50µL d’H 2O stérile. Répéter l’opération sur 4 autres colonies <strong>de</strong> <strong>la</strong><br />
même boite avec un embout propre à chaque fois.<br />
Attention, un excès d’extrait bactérien peut inhiber les réactions d’amplification.<br />
2. Réaction <strong>de</strong> PCR :<br />
La réaction <strong>de</strong> PCR est effectuée sur les 5 colonies et un témoin H 2O. Seule l’origine <strong>de</strong> l’ADN<br />
diffère d’un test à un autre.<br />
Afin d’éviter <strong>de</strong> pipeter <strong>de</strong> trop petits volumes et dans un souci d’homogénéité, préparer un<br />
prémé<strong>la</strong>nge dans un tube <strong>de</strong> 1,5 mL contenant tous les réactifs communs aux différents tests.<br />
Compléter le tableau ci-<strong><strong>de</strong>s</strong>sous.<br />
Tableau à<br />
compléter<br />
Concentration<br />
initiale<br />
Concentration<br />
finale<br />
Tampon PCR 10X 10X 1X<br />
H 2O distillée - -<br />
Mé<strong>la</strong>nge dN<strong>TP</strong>s 10 mM 200 µM<br />
oligo-up 50 ng/µL 2 ng/µL<br />
oligo-down 50 ng/µL 2 ng/µL<br />
Volume pour<br />
1 réaction (en<br />
µL)<br />
(volume final <strong>de</strong><br />
25µL)<br />
Volume pour<br />
(x+1) réactions<br />
(en µL)<br />
Taq polymérase 1u/microL 1 U/ microL 1 U -<br />
Solution <strong>de</strong> bactéries ou eau - - 5 -<br />
• Effectuer le mé<strong>la</strong>nge réactionnel dans les tubes PCR numérotés en respectant l’ordre<br />
suivant :<br />
le mé<strong>la</strong>nge réactionnel avec l’enzyme Taq polymérase<br />
les bactéries en solution (source d’ADN) ou l’eau (témoin négatif)<br />
• Centrifuger brièvement les tubes avant <strong>de</strong> les mettre en p<strong>la</strong>ce dans l’appareil PCR.<br />
- 12 - <strong>LV336</strong>
3. Pendant <strong>la</strong> réaction <strong>de</strong> PCR, préparer un gel à 1% d’agarose pour l’électrophorèse.<br />
4. Le volume réactionnel <strong><strong>de</strong>s</strong> échantillons <strong>de</strong> PCR est 25 µL, ajouter à chaque tube le volume <strong>de</strong><br />
tampon <strong>de</strong> dépôt pour avoir une concentration finale1X.<br />
5. Déposer 15 µL <strong>de</strong> vos échantillons sur gel et 5µL <strong>de</strong> Smart Lad<strong>de</strong>r (marqueur <strong>de</strong> taille : 1000,<br />
800, 700, 600, 500, 400, 300, 200 et 100 pb).<br />
6. Effectuer l’électrophorèse et <strong>la</strong> coloration du gel.<br />
7. Calculer <strong>la</strong> taille attendue du fragment amplifié, comparer avec vos résultats, qu’en concluezvous<br />
?<br />
Séquences <strong><strong>de</strong>s</strong> oligonucléoti<strong><strong>de</strong>s</strong> utilisés pour <strong>la</strong> réaction <strong>de</strong> PCR :<br />
- oligo-up (T7 promoter) : 5’ TAATACGACTCACTATAGGG 3’<br />
- oligo-down (T7 terminator) : 5’ CTAGTTATTGCTCAGCGGT 3’<br />
Composition du tampon PCR 10X :<br />
- 100 mM Tris HCl pH 8,8<br />
- 500mM KCl<br />
- 15mM MgCl 2<br />
Programme PCR :<br />
- 95°C, 5 min 1 fois<br />
- 95°C, 30 sec<br />
- 48°C 30 sec<br />
- 72°C 1 min }<br />
25 fois<br />
- 72°C 5 min 1 fois<br />
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Annexes<br />
Annexe 1 : Préparation d’un gel d’agarose.<br />
Préparer dans une éprouvette 500 mL <strong>de</strong> tampon TBE 0,5X. Dans une fiole Erlenmeyer mettre <strong>la</strong><br />
quantité nécessaire en agarose et le tampon TBE 0.5X (par exemple un gel d’agarose <strong>de</strong> 0,8%<br />
signifie : 0,8 g d’agarose pour 100 mL <strong>de</strong> tampon TBE 0,5X). Les volumes à préparer sont <strong>de</strong><br />
40mL (petit gel) ou 80 mL (grand gel). Faire fondre l’agarose en portant à ébullition le mé<strong>la</strong>nge<br />
au four micro-on<strong><strong>de</strong>s</strong> puis <strong>la</strong>isser refroidir le gel obtenu jusqu’à environ 55°C. Couler le gel dans le<br />
support, mettre le peigne. La prise est obtenue après environ 20 à 30 min.<br />
La préparation <strong>de</strong> gel d’agarose à <strong><strong>de</strong>s</strong> pourcentages différents est réalisée en ajustant <strong>la</strong> quantité<br />
d’agarose.<br />
Composition du tampon TBE 10X (Tris Borate EDTA) :<br />
• 89 mM Tris HCl pH8<br />
• 89 mM Aci<strong>de</strong> Borique<br />
• 2,5 mM EDTA<br />
Annexe 2 : Migration électrophorétique et coloration d’un<br />
gel d’agarose.<br />
1. Faire migrer l’électrophorèse pendant 30 min ou 1 heure à 130 Volts.<br />
2. La coloration du gel est réalisée par l’enseignant : après électrophorèse, le gel est incubé<br />
10 min dans un bain <strong>de</strong> tampon TBE 0,5X contenant 20 µg/mL <strong>de</strong> Bromure d’Ethidium, puis<br />
rincé à l’eau distillée.<br />
3. La photo du gel est réalisée sur table UV en présence <strong>de</strong> l’enseignant.<br />
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Annexe 3 :<br />
Conditions pour avoir une activité enzymatique optimum<br />
Hind III :<br />
Tampon<br />
recommandé<br />
Température<br />
d’incubation<br />
Pour une<br />
incubation<br />
sur <strong>la</strong> nuit<br />
U/µg ADN<br />
Inactivation<br />
thermique<br />
Activité enzymatique, %<br />
B G O R Tango TM<br />
1X 1X 1X 1X 1X 2X<br />
Tampon R 37°C 0.1 20 mn à 65°C 0-20 20-50 0-20 100 50-100 50-100<br />
Xba I :<br />
Tampon<br />
recommandé<br />
Température<br />
d’incubation<br />
Pour une<br />
incubation<br />
sur <strong>la</strong> nuit<br />
U/µg ADN<br />
Inactivation<br />
thermique<br />
Activité enzymatique, %<br />
B G O R Tango TM<br />
1X 1X 1X 1X 1X 2X<br />
Tampon Tango 37°C 0.1 20 mn à 65°C 50-100 50-100 20-50 0-20 100 50-100<br />
Composition <strong><strong>de</strong>s</strong> tampons <strong>de</strong> digestion :<br />
Tampon 10X B<br />
(Blue)<br />
Tampon 10X G<br />
(green)<br />
Tampon 10X O<br />
(orange)<br />
Tampon 10X R<br />
(red)<br />
Tampon 10X Tango TM<br />
(Yellow)<br />
10mM Tris-HCl (pH7.5 à 37°C)<br />
10mM MgCl 2<br />
0.1 mg/mL BSA<br />
10mM Tris-HCl (pH7.5 à 37°C)<br />
10mM MgCl 2<br />
50mM NaCl<br />
0.1 mg/mL BSA<br />
50mM Tris-HCl (pH7.5 à 37°C)<br />
10mM MgCl 2<br />
100mM NaCl<br />
0.1 mg/mL BSA<br />
10mM Tris-HCl (pH8.5 à 37°C)<br />
10mM MgCl 2<br />
100mM KCl<br />
0.1 mg/mL BSA<br />
33mM Tris acetate (pH7.9 à 37°C)<br />
10mM Magneium acetate<br />
66mM potassium acetate<br />
0.1 mg/mL BSA<br />
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