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FR2883885A1 - In vitro production of recombinant polynucleotides comprises preparing a mixture of plasmid molecules and a phosphorylated hybrid oligonucleotide primer, and subjecting the mixture to elongation cycle - Google Patents

In vitro production of recombinant polynucleotides comprises preparing a mixture of plasmid molecules and a phosphorylated hybrid oligonucleotide primer, and subjecting the mixture to elongation cycle Download PDF

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FR2883885A1
FR2883885A1 FR0503364A FR0503364A FR2883885A1 FR 2883885 A1 FR2883885 A1 FR 2883885A1 FR 0503364 A FR0503364 A FR 0503364A FR 0503364 A FR0503364 A FR 0503364A FR 2883885 A1 FR2883885 A1 FR 2883885A1
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Abstract

In vitro production of recombinant polynucleotides which leaves at least 2 different polynucleotides comprises: (a) preparing a mixture of plasmids including each of the different polynucleotides, and at least one oligonucleotide which self-hybridises to a conserved region in the circular polynucleotide molecules; and (b) subjecting the mixture to several cycles of elongation where the duration of elongation for at least one of the cycles is adapted so that the elongation is stopped at the level of the polynucleotides of interest. Independent claims are included for: (1) a recombinant polynucleotide bank; and (2) a protein bank obtained from an expression bank.

Description

La présente invention concerne le domaine de la biologie moléculaire etThe present invention relates to the field of molecular biology and

plus particulièrement celui de l'évolution in vitro.  more particularly that of the evolution in vitro.

L'évolution des protéines in vitro est une activité en pleine expansion, dont l'objectif est de générer des mutants présentant des caractéristiques modifiées, ou ayant acquis des activités nouvelles par rapport à la protéine naturelle. L'évolution in vitro s'inspire de l'évolution naturelle pour améliorer in vitro des molécules d'intérêt industriel, médical ou biotechnologique. On identifie deux étapes essentielles: la création d'une diversité génétique (par mutagenèse et/ou recombinaison) d'une part, et d'autre part la sélection en masse ou le criblage individuel de cette diversité, à la recherche de mutants ayant acquis les caractéristiques d'intérêt. L'évolution in vitro permet l'amélioration des protéines, et principalement des enzymes, des anticorps et des protéines thérapeutiques. L'amélioration des enzymes est d'un intérêt économique majeur: en effet, de très nombreuses enzymes industrielles sont utilisées dans différents procédés - comme la synthèse d'antibiotiques ou de vitamines, la brasserie, le traitement des textiles - ou sont incorporées dans des produits aussi divers que les lessives ou les aliments pour animaux. Les enzymes naturelles sont le plus souvent imparfaites pour cet usage, et il est nécessaire d'obtenir des enzymes améliorées, notamment sur les critères de leur activité ou de leur stabilité à haute température, pour pouvoir les utiliser dans ces industries. L'amélioration des enzymes permet de réduire les coûts des procédés correspondants, ou permet d'en mettre en oeuvre de nouveaux. L'utilisation d'enzymes en substitution de méthodes chimiques classiques souvent polluantes est porteuse de bénéfices pour l'environnement (on parle de chimie verte ). On estime le marché actuel des enzymes à plusieurs milliards d'euros par an. L'évolution in vitro peut aussi permettre d'améliorer la stabilité ou l'activité des protéines thérapeutiques (peptides, hormones, cytokines, interférons, vaccins, anticorps,...), ou servir à contrôler la spécificité d'anticorps utilisés en diagnostic ou en chimie analytique. L'évolution in vitro permet enfin d'améliorer directement des acides nucléiques fonctionnels, par exemple des ribozymes, des désoxyribozymes, ou encore des acides nucléiques utiles dans le cadre des ordinateurs à ADN (Breaker RR. Nature. 2004; 432:838-45; Schubert S et al. Curr Drug Targets. 2004; 5:667-81; Parker J. EMBO Rep. 2003; 4:7-10). L'évolution in vitro trouve donc un grand nombre d'applications dans des domaines clé tels que la santé ou l'industrie chimique. On comprend alors pourquoi les techniques destinées à faciliter cette activité d'amélioration des gènes et des protéines ont été l'objet d'efforts de recherche importants.  The evolution of proteins in vitro is an activity in full expansion, whose objective is to generate mutants with modified characteristics, or having acquired new activities compared to the natural protein. In vitro evolution is inspired by natural evolution to improve in vitro molecules of industrial, medical or biotechnological interest. Two essential steps are identified: the creation of a genetic diversity (by mutagenesis and / or recombination) on the one hand, and on the other hand the mass selection or the individual screening of this diversity, in search of mutants having acquired the characteristics of interest. In vitro evolution allows the improvement of proteins, mainly enzymes, antibodies and therapeutic proteins. The improvement of enzymes is of major economic interest: indeed, many industrial enzymes are used in various processes - such as the synthesis of antibiotics or vitamins, the brewery, the treatment of textiles - or are incorporated into products as diverse as laundry or animal feed. Natural enzymes are most often imperfect for this purpose, and it is necessary to obtain improved enzymes, in particular on the criteria of their activity or their stability at high temperature, in order to be able to use them in these industries. The improvement of the enzymes makes it possible to reduce the costs of the corresponding processes, or makes it possible to implement new ones. The use of enzymes in substitution of conventional chemical methods often polluting carries environmental benefits (we speak of green chemistry). The current enzyme market is estimated at billions of euros a year. The evolution in vitro can also make it possible to improve the stability or the activity of the therapeutic proteins (peptides, hormones, cytokines, interferons, vaccines, antibodies, ...), or serve to control the specificity of antibodies used in diagnosis or in analytical chemistry. In vitro evolution also makes it possible to directly improve functional nucleic acids, for example ribozymes, deoxyribozymes, or nucleic acids useful in the context of DNA computers (Breaker RR Nature 2004, 432: 838-45). Schubert S et al., Curr Drug Targets 2004, 5: 667-81, Parker J. EMBO Rep. 2003, 4: 7-10). The evolution in vitro thus finds a large number of applications in key areas such as health or the chemical industry. It is therefore understandable why the techniques intended to facilitate this gene and protein enhancement activity have been the subject of important research efforts.

Pour créer la diversité génétique sur laquelle porte la sélection, l'évolution naturelle fait intervenir deux processus de base: la mutation, et la recombinaison. Les mutations sont introduites à un taux de l'ordre de grandeur de une mutation par mégabase et par génération. Elles peuvent être dues à des erreurs spontanées de la polymérase à l'origine de la réplication de l'ADN, ou à des modifications des nucléotides suite à leur atteinte par un rayonnement ultraviolet. La recombinaison est un phénomène actif, médié par des protéines se liant sur l'ADN.  To create the genetic diversity on which selection is based, natural evolution involves two basic processes: mutation, and recombination. Mutations are introduced at a rate of order of magnitude of one mutation per megabase and per generation. They may be due to spontaneous errors in the polymerase causing DNA replication, or changes in nucleotides as a result of ultraviolet radiation. Recombination is an active phenomenon, mediated by DNA-binding proteins.

De même, dans le domaine de l'évolution in vitro, la mutagenèse et la recombinaison existent toutes deux. La mutagenèse peut se faire de façon aléatoire, rationnelle, ou sur un mode intermédiaire. La mutagenèse rationnelle est basée sur les caractéristiques structurelles et fonctionnelles de la protéine, lorsque disponibles. Des prédictions sont faites à partir de ces informations, et les mutants correspondants sont générés individuellement par mutagenèse dirigée. Dans le mode intermédiaire entre l'aléatoire et le rationnel, de nombreux mutants ayant une probabilité accrue par rapport au hasard de véhiculer une amélioration sont générés, sans que la probabilité associée à chacun ne soit suffisamment importante pour que l'on puisse réellement parler de prédiction. Dans tous les cas, ces mutants sont destinés à être sélectionnés en masse ou individuellement criblés, afin d'identifier des clones améliorés.  Similarly, in the field of in vitro evolution, mutagenesis and recombination both exist. Mutagenesis can be done randomly, rationally, or in an intermediate mode. Rational mutagenesis is based on the structural and functional characteristics of the protein, when available. Predictions are made from this information, and the corresponding mutants are generated individually by site-directed mutagenesis. In the intermediate mode between the random and the rational, many mutants having an increased chance of chance of conveying an improvement are generated, without the probability associated with each being sufficiently important for us to really speak of prediction. In all cases, these mutants are intended to be selected in bulk or individually screened, in order to identify improved clones.

La recombinaison in vitro de gènes permet en premier lieu de recombiner les mutants améliorés lors d'une approche basée sur la mutagenèse. Les mutants combinant plusieurs des mutations améliorantes sont susceptibles d'avoir un niveau encore supérieur de la caractéristique recherchée. La recombinaison in vitro permet également de mélanger entre eux différents gènes naturels de séquences totalement ou seulement partiellement connues, afin d'associer plusieurs caractéristiques d'intérêt de ces gènes et/ou de générer des caractéristiques nouvelles. Dans ce cas, une étape préparatoire consiste à isoler des gènes homologues (le niveau d'homologie requis est variable d'une technique à l'autre), soit par clonage à partir des souches cultivées in vitro, soit en utilisant une approche permettant de s'affranchir de cette culture in vitro. Cette dernière approche, dite par metagénome (Streit WR et al. Curr. Opin. Biotechnol. 2004; 15:285-90), semble être la plus efficace parce qu'elle permet d'accéder à un grand nombre de gènes en produisant un effort limité.  In vitro recombination of genes makes it possible in the first place to recombine the improved mutants in a mutagenesis-based approach. Mutants combining several of the enhancer mutations are likely to have an even higher level of the desired trait. In vitro recombination also makes it possible to mix together various natural genes of totally or only partially known sequences, in order to associate several characteristics of interest of these genes and / or to generate new characteristics. In this case, a preparatory step consists in isolating homologous genes (the level of homology required is variable from one technique to another), either by cloning from the strains cultured in vitro, or by using an approach allowing to get rid of this in vitro culture. This latter approach, referred to as metagenome (Streit WR et al., Curr Opin Biotechnol 2004, 15: 285-90), seems to be the most effective because it allows access to a large number of genes by producing a large number of genes. limited effort.

Dans tous les cas, on notera que les expériences d'évolution in vitro font intervenir plusieurs tours (typiquement 3 à 30 générations de molécules améliorées). Aussi, apparaît-il souhaitable que chaque étape élémentaire de mutation, sélection ou, en l'occurrence ici, recombinaison, soit d'un coût, d'une complexité et d'une durée minimaux.  In all cases, it should be noted that the in vitro evolution experiments involve several turns (typically 3 to 30 generations of improved molecules). Also, it seems desirable that each elementary step of mutation, selection or, in this case, recombination, is of minimal cost, complexity and duration.

L'objet de l'invention concerne une technique de recombinaison in vitro: l'arrière plan technologique de cette activité est plus précisément exposée dans les paragraphes suivants.  The subject of the invention relates to an in vitro recombination technique: the technological background of this activity is more precisely explained in the following paragraphs.

La première technique de recombinaison in vitro a été décrite en 1993 et est maintenant connue sous le nom commercial de DNA-shuffling (Stemmer WPC. Proc. Natl Acad. Sci. USA. 1993; 91:10747 51; Stemmer WPC. Nature. 1994; 370: 389-91). Depuis, la recombinaison d'ADN a été appliquée avec succès dans des contextes aussi divers que la génération: d'une enzyme thermostable et tolérant des solvants organiques (Hao J et al. Protein Eng Des Sel. 2004; 17:689-97); d'un variant de la pénicilline G acylase possédant une spécificité de substrat élargie (Hsu JS. Appl Environ Microbiol. 2004; 70:6257-63); d'une enzyme augmentant la résistance de plantes à l'herbicide glyphosate; d'une ADN polymérase capable d'incorporer des nucléotides non standards (Ghadessy FJ et al. Nat Biotechnol. 2004; 22:755-9); de vaccins améliorés (Locher CP et al. Expert Opin Biol Ther. 2004; 4:589-97); d'enzymes à l'énantiosélectivité contrôlée (Reetz MT. Proc Natl Acad Sci USA. 2004; 101:5716-22); de virus au tropisme modifié (Soong NW et al. Nat Genet. 2000; 25:436-9). Cette liste est loin d'être exhaustive et l'avènement de la recombinaison in vitro a permis un saut qualitatif dans ce qu'il était possible de faire dans le domaine de l'évolution in vitro, avec les enjeux industriels importants décrits plus hauts.  The first in vitro recombination technique was described in 1993 and is now known by the trade name DNA-shuffling (Stemmer WPC, Proc Natl Acad Sci USA 1993, 91: 10747 51, Stemmer WPC Nature 1994). 370: 389-91). Since then, DNA recombination has been successfully applied in contexts as diverse as the generation of a thermostable and organic solvent tolerant enzyme (Hao J et al., Protein Eng Des Sel., 2004; 17: 689-97). ; a penicillin G acylase variant with broad substrate specificity (Hsu JS Appl Environ Microbiol 2004, 70: 6257-63); an enzyme increasing plant resistance to glyphosate herbicide; a DNA polymerase capable of incorporating non-standard nucleotides (Ghadessy FJ et al Nat Biotechnol 2004; 22: 755-9); improved vaccines (Locher CP et al., Expert Opin Biol Ther., 2004; 4: 589-97); enzymes with controlled enantioselectivity (Reetz MT, Proc Natl Acad Sci USA 2004, 101: 5716-22); modified tropism virus (Soong NW et al Nat Genet 2000, 25: 436-9). This list is far from being exhaustive and the advent of in vitro recombination has allowed a qualitative leap in what could be done in the field of in vitro evolution, with the important industrial issues described above.

On peut distinguer deux grandes classes de procédés de recombinaison in vitro.  Two broad classes of in vitro recombination methods can be distinguished.

La première classe, qui regroupe la plupart des méthodes décrites à ce jour, fait intervenir un processus de fragmentation / assemblage. A partir des séquences à recombiner, on crée dans une première étape des fragments, que l'on assemble dans une seconde étape en de nouvelles séquences complètes. Ainsi, dans le cas du DNA- shuffling évoqué précédemment, l'ADN parental est clivé de manière non contrôlée par une DNAse puis les fragments servent d'amorce à une réaction de PCR effectuée sans autres amorces (US 5,605,793, US 5,830,721, US 6,506,603). Les techniques de recombinaison de type fragmentation / assemblage sont décrites ci-dessous, sans que cette description puisse être considérée comme exhaustive. Une première variante consiste à traiter des matrices incorporant des dUTP par l'exonucléase V (Miazaki K. Nucleic Acids Res. 2002; 30:e139). La quantité de produit obtenue est très faible et le produit est réamplifié par une seconde PCR qui contient des amorces appropriées.  The first class, which includes most of the methods described to date, involves a fragmentation / assembly process. From the sequences to be recombined, fragments are created in a first step, which are assembled in a second step into new complete sequences. Thus, in the case of DNA shuffling mentioned above, the parent DNA is cleaved in an uncontrolled DNAse then the fragments serve as a primer for a PCR reaction performed without other primers (US 5,605,793, US 5,830,721, US 6,506,603 ). The fragmentation / assembly type recombination techniques are described below, without this description being considered exhaustive. A first alternative is to treat matrices incorporating dUTPs with exonuclease V (Miazaki K. Nucleic Acids Res 2002; 30: e139). The amount of product obtained is very small and the product is reamplified by a second PCR which contains appropriate primers.

L'ADN peut également être fragmenté de manière aléatoire par sonication ou par simple rupture mécanique. Le RACHITT ( random chimeragenesis of transient templates ) est une autre technique de fragmentation / assemblage qui permet de recombiner in vitro des molécules d'ADN (Coco WM et al. Nat. Biotechnol. 2001; 19:354-359 et Coco WM. Methods Mol. Biol. 2003; 231:111-127). Un brin d'un ADN parental particulier contenant des dUTP sert de matrice sur laquelle viennent s'apparier les autres ADN parentaux. Ces derniers sont ensuite digérés par une exonucléase et les trous qui en résultent sont comblés par une ADN polymérase. Par rapport au DNAShuffling , RACHITT permet d'augmenter le nombre de recombinaisons par molécule. Dans tous les cas, la fragmentation ne se fait pas complètement au hasard: les DNAses, par exemple, coupent préférentiellement certaines positions, ce qui conduit à créer des biais. Trois autres techniques de recombinaison in vitro par fragmentation / assemblage sont conceptuellement très proches du DNA-shuffling : le L- shuffling (WO0009679), particulièrement adapté au cas de gènes longs, le FIND (W003097834), qui isole des ADN simple brins pour augmenter le taux de recombinaison et le synthetic reassembly (US 6,537,776). ITCHY ( incremental truncation for the creation of hybrid enzymes ) est une autre technique de recombinaison par fragmentation / assemblage qui consiste à liguer des banques de fragments générés après la troncation de deux séquences matrices, où chaque matrice est digérée depuis des brins opposés (Ostermeier M et al. Nat. Biotechnol. 1999; 17: 1205-9 et Lutz S. Nucleic Acids Res. 2001; 29:e19). Des fragments d'une matrice digérés par l'exonucléase III et la nucléase S depuis la portion 5' du gène sont ainsi assemblés avec les fragments d'une autre matrice digérée depuis la portion 3' du gène. Pour générer rapidement une variété de tailles de fragment, ITCHY fait varier le temps de la digestion ou introduit des liaisons phosphothioate résistants à la nucléase dans les matrices. Il est possible d'ajouter une étape de DNA-Shuffling après une étape d'ITCHY afin d'obtenir des molécules ayant plusieurs recombinaisons. La technique ITCHY a l'intérêt de ne pas nécessiter d'homologie entre les séquences à recombiner. Cependant, cette technique nécessite d'utiliser un plasmide adapté, est limitée à la recombinaison de deux gènes et est d'une mise en oeuvre relativement complexe, avec notamment divers traitements enzymatiques et plusieurs purifications d'ADN. Deux autres méthodes de fragmentation / assemblage ont été récemment décrites, qui permettent de faire de la recombinaison site-spécifique entre gènes de séquences pouvant être très peu similaires. La première utilise des amorces spécifiques pour générer précisément des fragments de gènes qui sont ensuite assemblés par extension chevauchante (O'Maille PE et al. J. Mol. Biol. 2002; 321:677-91) . La seconde introduit par mutagenèse des sites d'enzyme de restriction dans les matrices à recombiner puis fragmente ces matrices avec les endonucléases correspondantes (Higara K et al. J. Mol. Biol. 2003; 330:287-96). Dans tous les cas de recombinaison site-spécifique, la génération des fragments à recombiner fait intervenir un nombre élevé de réactions de PCR et des étapes de purification. Leur mise en oeuvre reste complexe et elles sont réservées aux cas où la structure de la protéine cible est bien connue. A l'opposé, lorsqu'on recombine au hasard (c'est-à-dire sans spécificité de site) des séquences très différentes, on obtient le plus souvent une majorité de protéines non fonctionnelles car se repliant mal.  DNA can also be randomly fragmented by sonication or simple mechanical disruption. Random chimeragenesis of transient templates (RACHITT) is another fragmentation / assembly technique that can recombine DNA molecules in vitro (Coco WM et al., Nat Biotechnol 2001, 19: 354-359 and Coco WM. Mol Biol 2003: 231: 111-127). One strand of a particular parental DNA containing dUTP serves as a template on which the other parental DNAs are paired. The latter are then digested with an exonuclease and the resulting holes are filled with a DNA polymerase. Compared with DNAShuffling, RACHITT makes it possible to increase the number of recombinations per molecule. In all cases, fragmentation is not completely random: the DNAses, for example, preferentially cut certain positions, which leads to creating bias. Three other in vitro recombination / fragmentation techniques are conceptually very close to DNA-shuffling: L-shuffling (WO0009679), particularly adapted to the case of long genes, FIND (W003097834), which isolates single-stranded DNAs to increase the recombination rate and the synthetic reassembly (US 6,537,776). ITCHY (incremental truncation for the creation of hybrid enzymes) is another fragmentation / assembly recombination technique that consists of ligating libraries of generated fragments after the truncation of two template sequences, where each template is digested from opposite strands (Ostermeier M et al., Nat Biotechnol 1999; 17: 1205-9 and Lutz S. Nucleic Acids Res 2001; 29: e19). Fragments of a template digested with exonuclease III and S nuclease from the 5 'portion of the gene are thus assembled with the fragments of another template digested from the 3' portion of the gene. To rapidly generate a variety of fragment sizes, ITCHY varies the digestion time or introduces nuclease-resistant phosphothioate bonds into the matrices. It is possible to add a DNA-Shuffling step after an ITCHY step in order to obtain molecules having several recombinations. The ITCHY technique has the advantage of not requiring homology between the sequences to be recombined. However, this technique requires the use of a suitable plasmid, is limited to the recombination of two genes and is of a relatively complex implementation, including various enzymatic treatments and several DNA purifications. Two other fragmentation / assembly methods have recently been described, which make it possible to make site-specific recombination between genes of sequences that can be very similar. The first uses specific primers to precisely generate gene fragments which are then assembled by overlapping extension (O'Maille PE et al., J. Mol Biol 2002; 321: 677-91). The second introduced by mutagenesis of the restriction enzyme sites in the matrices to be recombined then fragments these matrices with the corresponding endonucleases (Higara K et al., J. Mol Biol 2003; 330: 287-96). In all cases of site-specific recombination, the generation of the fragments to be recombined involves a high number of PCR reactions and purification steps. Their implementation remains complex and they are reserved for cases where the structure of the target protein is well known. In contrast, when recombining at random (ie without site specificity) very different sequences, we obtain most often a majority of non-functional proteins because folding back badly.

Les méthodes de fragmentation / assemblage sont donc relativement complexes à mettre en oeuvre, en raison de la multiplicité des étapes d'assemblage, et ne constituent pas un outil que pourrait utiliser facilement n'importe quel laboratoire de biologie moléculaire pour des expériences d'évolution in vitro de routine. Ces méthodes ne sont, en outre, pas applicables à des gènes très courts (<200 pb) ou très longs (>3 kpb).  The fragmentation / assembly methods are therefore relatively complex to implement, because of the multiplicity of assembly steps, and do not constitute a tool that could easily be used by any molecular biology laboratory for evolution experiments. in vitro routine. These methods are, moreover, not applicable to very short (<200 bp) or very long (> 3 kbp) genes.

La deuxième classe de procédés de recombinaison in vitro repose sur l'amplification interrompue de gènes homologue. Le Staggered Extension Process (StEP) est une méthode qui n'implique pas de fragmentation / assemblage de séquences, mais consiste à amplifier par PCR un ensemble de matrices en utilisant au moins deux amorces flanquant le gène d'intérêt, avec des cycles contenant une phase d'élongation très courte (de l'ordre de la seconde). Ainsi, à chaque cycle, le produit détaché d'une matrice peut se réapparier à une matrice différente, donnant ainsi lieu à un évènement de recombinaison (US 6,153,410, US 6, 177,263, Zhao et al. Nat. Biotechnol. 1998; 16:258-61 et Aguinaldo AM et al. Methods Mol. Biol. 2003; 231:105-110). Le StEP a sur toutes les techniques de fragmentation / assemblage décrites précédemment l'avantage majeur de sa relative simplicité de réalisation. Bien qu'en théorie cette étape ne soit pas indispensable, les travaux publiés utilisant le StEP font intervenir une étape supplémentaire d'amplification des produits obtenus à la suite de l'amplification à cycles courts. L'ADN obtenu est finalement purifié puis cloné par ligation double brin dans un vecteur plasmidique linéarisé.  The second class of in vitro recombination methods rely on the interrupted amplification of homologous genes. Staggered Extension Process (StEP) is a method that does not involve fragmentation / assembly of sequences, but consists in amplifying by PCR a set of templates using at least two primers flanking the gene of interest, with cycles containing a very short elongation phase (of the order of one second). Thus, at each cycle, the product detached from a matrix can reappear with a different matrix, thus giving rise to a recombination event (US 6,153,410, US 6,177,263, Zhao et al., Nat Biotechnol 1998: 16: 258-61 and Aguinaldo AM et al., Methods Mol Biol 2003: 231: 105-110). StEP has on all the fragmentation / assembly techniques described above the major advantage of its relative simplicity of implementation. Although in theory this step is not essential, the published works using StEP involve an additional step of amplification of the products obtained as a result of short cycle amplification. The DNA obtained is finally purified and then cloned by double-stranded ligation in a linearized plasmid vector.

Le StEP est de mise en oeuvre sensiblement simplifiée par rapport aux techniques de fragmentation / réassemblage, bien qu'en pratique il ne soit pas toujours aisé de régler les conditions d'amplification de manière à favoriser l'obtention de molécules recombinées. Cependant, les produits obtenus après recombinaison par StEP sont peu abondants et doivent généralement être amplifiés par PCR.  StEP is implemented substantially simplified compared to fragmentation / reassembly techniques, although in practice it is not always easy to adjust the amplification conditions so as to promote the production of recombinant molecules. However, the products obtained after recombination with StEP are scarce and must generally be amplified by PCR.

Dans les deux classes de procédés (fragmentation / assemblage, ou STEP), une amplification exponentielle de l'ADN existe: elle peut avoir lieu lors de la PCR d'assemblage, lors de la réaction de StEP, ou lors de la PCR qui suit le StEP. Le caractère exponentiel de cette amplification peut conduire à introduire dans la banque un biais d'amplification. L'existence de biais en faveur de certaines molécules recombinantes sera amplifié suivant une progression approximativement géométrique, et ces molécules seront finalement fortement surreprésentées dans la banque finale. Cet effet est d'autant plus gênant que le gène d'intérêt est long et que le nombre de cycles est grand.  In the two classes of processes (fragmentation / assembly, or STEP), an exponential amplification of the DNA exists: it can take place during the assembly PCR, during the StEP reaction, or during the PCR that follows StEP. The exponential character of this amplification can lead to introduce into the bank an amplification bias. The existence of bias in favor of certain recombinant molecules will be amplified in an approximately geometric progression, and these molecules will ultimately be strongly overrepresented in the final library. This effect is all the more troublesome as the gene of interest is long and the number of cycles is large.

Egalement, dans tous les cas, une étape finale de ligation double brin dans un plasmide linéarisé (de préférence adapté à l'expression), est nécessaire. Cette étape de ligation double brin, outre le fait qu'elle augmente le coût, la difficulté et la durée de la manipulation, conduit à limiter la diversité de la banque générée. L'ADN à liguer doit de surcroît être préalablement purifié, généralement sur gel d'agarose, ce qui augmente encore le coût et le niveau d'intervention humaine.  Also, in all cases, a final double-stranded ligation step in a linearized plasmid (preferably adapted to expression) is necessary. This double-stranded ligation step, besides the fact that it increases the cost, the difficulty and the duration of the manipulation, leads to limit the diversity of the bank generated. In addition, the DNA to be ligated must be purified beforehand, generally on an agarose gel, which further increases the cost and the level of human intervention.

Dans le domaine de la mutagenèse dirigée, les premières techniques décrites reposaient sur une étape de PCR chevauchante pour introduire les mutations ponctuelles désirées, suivie d'une purification de l'amplicon et d'une ligation double brin de l'insert dans un vecteur plasmidique (Kadowaki H et al. Gene. 1989; 76:161-6). Ces techniques ont depuis été largement remplacées par des techniques basées sur la réplication circulaire (Hemsley et al. Nucleic Acids Res.1989; 17:6545:51), permettant d'introduire les mutations directement sur le plasmide initial et donc sans ligation. Aujourd'hui, les techniques QuickChange (US2004253729) et Massive Mutagenesis (W00216606), notamment, permettent de générer des mutations de façon rapide et simple dans n'importe quel plasmide, sans qu'il soit nécessaire d'effectuer de ligation double brin. En outre, on peut citer le développement de techniques permettant le sous- clonage d'ADN rapide sans utiliser de ligase comme le TOPO -cloning (W002061034 et WO0216594), ou le système Gateway (US5,888,732).  In the field of site-directed mutagenesis, the first techniques described relied on an overlapping PCR step to introduce the desired point mutations, followed by purification of the amplicon and double-strand ligation of the insert into a plasmid vector. (Kadowaki H et al., Gene 1989, 76: 161-6). These techniques have since been largely replaced by techniques based on circular replication (Hemsley et al., Nucleic Acids Res.1989; 17: 6545: 51), allowing the introduction of mutations directly onto the initial plasmid and thus without ligation. Today, the QuickChange (US2004253729) and Massive Mutagenesis (W00216606) techniques, in particular, make it possible to generate mutations in a rapid and simple manner in any plasmid, without the need to perform double-stranded ligation. In addition, there is the development of techniques for fast DNA subcloning without using ligase such as TOPO-cloning (W002061034 and WO0216594), or Gateway system (US5,888,732).

En résumé, l'analyse de l'état de l'art en matière de recombinaison d'ADN montre qu'il existe une variété de techniques efficaces. Ces techniques font toutes intervenir plusieurs étapes, souvent relativement complexes. Cette complexité fait que leur utilisation reste relativement limitée en comparaison de celle d'autres approches de création de diversité génétique, comme la mutagenèse aléatoire par exemple. En particulier, les étapes de PCR, de purification d'ADN et de ligation double brin inhérentes aux techniques existantes de recombinaison in vitro contribuent notablement au coût, à la durée et à la complexité des protocoles de recombinaison. Ces étapes nuisent en outre à la qualité de la diversité générée, notamment en terme de taille de la diversité et à cause du biais d'amplification pendant la PCR. Il existe donc un intérêt fort pour une technique de recombinaison in vitro simple et rapide, qui ait lieu en un nombre minimum d'étapes, et ne fasse intervenir ni amplification exponentielle, ni ligation double brin.  In summary, the state of the art analysis of DNA recombination shows that there are a variety of effective techniques. These techniques all involve several stages, often relatively complex. This complexity makes their use relatively limited in comparison with other approaches for creating genetic diversity, such as random mutagenesis for example. In particular, the PCR, DNA purification and double-ligation ligation steps inherent in existing in vitro recombination techniques contribute significantly to the cost, duration and complexity of the recombination protocols. These steps also affect the quality of the diversity generated, especially in terms of the size of the diversity and because of the amplification bias during the PCR. There is therefore a strong interest for a simple and rapid in vitro recombination technique, which takes place in a minimum number of steps, and involves neither exponential amplification nor double-stranded ligation.

Enfin, la présente invention concerne en outre une banque de polynucléotides d'intérêt recombinées produites par le procédé selon la présente invention ainsi qu'une banque protéique issue de l'expression de cette banque. Elle concerne également l'ADN issus de l'amplification ou du clivage de cette banque, l'ARN issus de la transcription in vivo ou in vitro de cette banque.  Finally, the present invention further relates to a library of polynucleotides of recombinant interest produced by the method according to the present invention as well as a protein library derived from the expression of this library. It also relates to the DNA resulting from the amplification or cleavage of this library, the RNA resulting from the in vivo or in vitro transcription of this library.

Description résuméeSummary description

La présente invention a pour objet un procédé de recombinaison génétique in vitro, c'est-à-dire la production, à partir d'un mélange de plusieurs polynucléotides matrices parents , d'une descendance de nombreux nouveaux polynucléotides dont les séquences combinent chacune deux séquences parentales ou plus. Partant d'un ensemble de polynucléotides partageant un certain degré d'homologie, le procédé selon l'invention est caractérisé par l'obtention en seulement une étape simple et rapide d'un mélange contenant une proportion importante de molécules recombinées en un ou plusieurs sites. La technique de l'invention est en particulier caractérisée par le fait qu'aucune étape de ligation double brin, qui constitue un facteur limitant les techniques selon l'art antérieur, n'est nécessaire. La technique selon l'invention est également caractérisée par l'absence d'amplification exponentielle de matériel génétique, généralement nécessaire dans les techniques de l'art antérieur, et source de l'introduction de biais dans la diversité générée. L'invention concerne également les polynucléotides obtenus et les peptides, polypeptides ou protéines qu'ils permettent d'obtenir. La technique selon l'invention est une technique de recombinaison de gènes de séquences homologues caractérisée par le fait que la recombinaison s'opère directement entre deux molécules d'ADN circulaires. En effet, dans la technique selon l'invention, les gènes à recombiner sont présents sous forme de molécules d'ADN circulaires fermées, de préférence double-brin, et à aucun moment ces molécules circulaires ne sont linéarisées préalablement ou lors de l'étape de recombinaison, comme dans les techniques de l'art antérieur. Cet élément technique constitue une différence majeure par rapport aux techniques selon l'art antérieur, où une étape de ligation double-brin (précédée d'une purification de l'insert), qui est toujours source de nombreuses difficultés, est nécessaire pour recréer des molécules circulaires double brin.  The subject of the present invention is an in vitro genetic recombination method, that is to say the production, from a mixture of several parent matrix polynucleotides, of a progeny of many new polynucleotides whose sequences each combine two parental sequences or more. Starting from a set of polynucleotides sharing a certain degree of homology, the method according to the invention is characterized by obtaining in just one simple and rapid step a mixture containing a large proportion of recombinant molecules in one or more sites. . The technique of the invention is characterized in particular by the fact that no double-strand ligation step, which constitutes a limiting factor for the techniques according to the prior art, is necessary. The technique according to the invention is also characterized by the absence of exponential amplification of genetic material, generally necessary in the techniques of the prior art, and source of the introduction of bias in the generated diversity. The invention also relates to the polynucleotides obtained and the peptides, polypeptides or proteins that they make it possible to obtain. The technique according to the invention is a recombination technique for genes of homologous sequences characterized by the fact that the recombination takes place directly between two circular DNA molecules. Indeed, in the technique according to the invention, the genes to be recombined are present in the form of closed circular DNA molecules, preferably double-stranded, and at no time these circular molecules are linearized beforehand or during the step recombination, as in the techniques of the prior art. This technical element constitutes a major difference compared to the techniques according to the prior art, where a double-strand ligation step (preceded by a purification of the insert), which is always a source of many difficulties, is necessary to recreate double-strand circular molecules.

De plus, la technique selon l'invention est caractérisée par le fait qu'un seul oligonucléotide est nécessaire pour introduire la recombinaison. Dans les techniques selon l'art antérieur basées sur la polymérisation à cycles courts (StEP), la recombinaison est générée en utilisant deux oligonucléotides homologues de brins opposés, de façon à déclencher une réaction de PCR permettant l'amplification exponentielle des brins d'ADN ciblés. Les techniques de fragmentation / assemblage font également intervenir une amplification exponentielle. Cette réaction d'amplification exponentielle est associée à des biais dans la représentativité des mutations. Au contraire, dans le procédé selon l'invention, un seul oligonucléotide amorce, de préférence complémentaire d'une partie des molécules d'ADN circulaires n'étant pas sujette à variabilité, est nécessaire. L'amplification d'ADN pouvant résulter de la polymérisation à partir de cet oligonucléotide n'est pas de nature exponentielle, mais est au contraire linéaire. Le biais d'amplification disparaît donc puisque ce sont toujours les molécules de plasmide parentales qui servent de matrice. Cependant, il est à noter que le procédé selon la présente invention n'exclue pas l'utilisation de plusieurs oligonucléotides amorces. Dans un mode de réalisation particulier, les oligonucléotides amorces s'hybrident tous sur le même brin des molécules d'ADN circulaires. Ceci permet d'augmenter la fréquence des recombinaisons. Dans un mode de réalisation alternatif, les oligonucléotides amorces s'hybrident sur les deux brins des molécules d'ADN circulaires. Ceci permet d'augmenter le pourcentage de molécules recombinantes par rapport aux plasmides parents, avec pour contrepartie d'introduire un possible biais d'amplification.  In addition, the technique according to the invention is characterized in that a single oligonucleotide is necessary to introduce recombination. In the prior art techniques based on short-cycle polymerization (StEP), recombination is generated using two homologous oligonucleotides of opposite strands, so as to trigger a PCR reaction allowing the exponential amplification of the DNA strands. targeted. Fragmentation / assembly techniques also involve exponential amplification. This exponential amplification reaction is associated with bias in the representativity of the mutations. In contrast, in the method according to the invention, a single oligonucleotide primer, preferably complementary to a part of the circular DNA molecules not being subject to variability, is necessary. The DNA amplification that can result from the polymerization from this oligonucleotide is not exponential in nature, but instead is linear. The amplification bias therefore disappears since it is always the parental plasmid molecules that serve as a matrix. However, it should be noted that the method according to the present invention does not exclude the use of several primer oligonucleotides. In a particular embodiment, the primer oligonucleotides all hybridize on the same strand of the circular DNA molecules. This makes it possible to increase the frequency of the recombinations. In an alternative embodiment, the primer oligonucleotides hybridize on both strands of the circular DNA molecules. This makes it possible to increase the percentage of recombinant molecules relative to the parent plasmids, with the counterpart of introducing a possible amplification bias.

Ainsi, la présente invention concerne un procédé de production in vitro de polynucléotides d'intérêt recombinés à partir d'au moins 2 polynucléotides d'intérêt différents, caractérisé en ce qu'il comprend: a) préparer un mélange comprenant des molécules polynucléotidiques circulaires comprenant chacunes un desdits polynucléotides d'intérêt différents, et au moins un oligonucléotide amorce s'hybridant à une région conservée dans lesdites molécules polynucléotidiques circulaires; b) soumettre le mélange à plusieurs cycles d'élongation comprenant chacun une phase d'élongation, et la durée d'élongation pour au moins un des cycles est adaptée pour que l'élongation soit interrompue au niveau desdits polynucléotides d'intérêt; ledit procédé résultant en la production de molécules polynucléotidiques circulaires nouvellement synthétisées comprenant des polynucléotides d'intérêt recombinés.  Thus, the present invention relates to a method for producing in vitro recombinant polynucleotides of interest from at least 2 polynucleotides of different interest, characterized in that it comprises: a) preparing a mixture comprising circular polynucleotide molecules comprising each of said polynucleotides of different interest, and at least one primer oligonucleotide hybridizing to a conserved region in said circular polynucleotide molecules; b) subjecting the mixture to several elongation cycles each comprising an elongation phase, and the elongation time for at least one of the cycles is adapted so that the elongation is interrupted at said polynucleotides of interest; said method resulting in the production of newly synthesized circular polynucleotide molecules comprising recombinant polynucleotides of interest.

De préférence, le procédé comprend en outre une étape c) de sélection des molécules polynucléotidiques circulaires nouvellement synthétisées. Dans un mode de réalisation particulier, la sélection c) est effectuée par digestion des molécules polynucléotidiques circulaires résultant de l'étape b) par une ou plusieurs enzymes spécifiques de l'ADN méthylé, de préférence sélectionnées parmi le groupe suivant: Dpnl, NanII, NmuDI et NmuEI. Dans un mode alternatif de réalisation, les molécules polynucléotidiques circulaires initiales de l'étape a) ont été amplifiés dans des souches ung- et la sélection c) est effectuée en transformant des souches ung+ par des molécules polynucléotidiques circulaires résultant de l'étape b). Dans un mode de réalisation additionnel, l'oligonucléotide amorce présente une ou plusieurs bases mésappariées qui supprime(nt), dans les molécules polynucléotidiques circulaires nouvellement synthétisées, un site de restriction d'une endonucléase présent dans les molécules polynucléotidiques circulaires initiales de l'étape a), et la sélection c) est effectuée par la digestion des molécules polynucléotidiques circulaires initiales par ladite enzyme de restriction.  Preferably, the method further comprises a step c) of selecting the newly synthesized circular polynucleotide molecules. In a particular embodiment, the selection c) is carried out by digestion of the circular polynucleotide molecules resulting from step b) by one or more specific enzymes of the methylated DNA, preferably selected from the following group: DpnI, NanII, NmuDI and NmuEI. In an alternative embodiment, the initial circular polynucleotide molecules of step a) were amplified in ung- strains and the selection c) is performed by transforming ung + strains by circular polynucleotide molecules resulting from step b). . In an additional embodiment, the primer oligonucleotide has one or more mismatched bases that deletes, in the newly synthesized circular polynucleotide molecules, a restriction site of an endonuclease present in the initial circular polynucleotide molecules of the step a), and the selection c) is performed by digesting the initial circular polynucleotide molecules with said restriction enzyme.

Dans un mode de réalisation préféré, le nombre de polynucléotides d'intérêt différents est compris entre 2 et 1011, de préférence entre 2 et 106.  In a preferred embodiment, the number of polynucleotides of different interest is between 2 and 1011, preferably between 2 and 106.

De préférence, les étapes d'élongation ont des durées comprises entre 0 s et 100 s, et de préférence comprises entre 0 s et 5 s. Dans un mode de réalisation préféré, l'élongation est réalisée par une polymérase thermostable, de préférence sélectionnée parmi le groupe des DNA polymérases Taq, Pfu, Vent, Pfx, KD ou un mélange de celles-ci. Dans un mode de réalisation particulier, une DNA ligase thermostable (de préférence: la Taq Ligase, la Tth Ligase ou l'Amp Ligase) est ajoutée dans ledit mélange.  Preferably, the elongation steps have durations between 0 s and 100 s, and preferably between 0 s and 5 s. In a preferred embodiment, the elongation is carried out by a thermostable polymerase, preferably selected from the group of DNA polymerases Taq, Pfu, Vent, Pfx, KD or a mixture thereof. In a particular embodiment, a thermostable DNA ligase (preferably: Taq Ligase, Tth Ligase or Amp Ligase) is added to said mixture.

De préférence, les polynucléotidiques d'intérêt présentent une identité de séquence supérieure à 50%, et de préférence supérieure à 85%. Dans un mode de réalisation particulier, les polynucléotides d'intérêt sont issues du clonage homologue d'un gène dans plusieurs organismes différents. Dans un mode de réalisation alternatif, les polynucléotides d'intérêt sont produits par clonage direct - par les techniques dites du metagénome d'ADN issu d'une source environnementale. Dans un autre mode de réalisation, les polynucléotides d'intérêt sont produits par une technique de mutagenèse. La technique de mutagenèse utilisée peut être la mutagenèse aléatoire, la mutagenèse dirigée, ou la Massive Mutagenesis .  Preferably, the polynucleotides of interest have a sequence identity greater than 50%, and preferably greater than 85%. In a particular embodiment, the polynucleotides of interest are derived from the homologous cloning of a gene in several different organisms. In an alternative embodiment, the polynucleotides of interest are produced by direct cloning - by so-called DNA metagenome techniques from an environmental source. In another embodiment, the polynucleotides of interest are produced by a mutagenesis technique. The mutagenesis technique used may be random mutagenesis, site-directed mutagenesis, or Massive Mutagenesis.

De préférence, les molécules polynucléotidiques circulaires sont doublebrin, de préférence elles sont un plasmide. Dans un mode de réalisation préféré, les molécules polynucléotidiques circulaires ne diffèrent essentiellement que par les polynucléotides d'intérêt.  Preferably, the circular polynucleotide molecules are double-stranded, preferably they are a plasmid. In a preferred embodiment, the circular polynucleotide molecules essentially differ only by the polynucleotides of interest.

Plus particulièrement, l'oligonucléotide amorce a une taille comprise entre 6 et 100 bases, et de préférence entre 15 et 25 bases. Dans un mode de réalisation préféré, le procédé met en oeuvre un seul oligonucléotide amorce. Dans un mode de réalisation alternatif, le procédé met en oeuvre deux oligonucléotides amorces ou plus, de préférence entre deux et 5 oligonucléotides amorces. De préférence, l'oligonucléotide amorce s'hybride sur les molécules polynucléotidiques circulaires en dehors des polynucléotides d'intérêt. De préférence, l'oligonucléotide amorce est phosphorylé.  More particularly, the primer oligonucleotide has a size of between 6 and 100 bases, and preferably between 15 and 25 bases. In a preferred embodiment, the method uses a single primer oligonucleotide. In an alternative embodiment, the method employs two or more primer oligonucleotides, preferably between two and five primer oligonucleotides. Preferably, the primer oligonucleotide hybridizes to the circular polynucleotide molecules outside the polynucleotides of interest. Preferably, the primer oligonucleotide is phosphorylated.

Dans un mode de réalisation particulier, les molécules polynucléotidiques circulaires 25 résultant de l'étape c) sont soumises à nouveau à l'étape b).  In a particular embodiment, the circular polynucleotide molecules resulting from step c) are resubmitted in step b).

Dans un mode de réalisation préféré, les polynucléotides d'intérêt recombinés résultants sont ensuite soumis à une étape de criblage à basdébit, haut-débit ou ultra-haut-débit. De préférence, l'étape de criblage est une étape de sélection fonctionnelle. La méthode de sélection fonctionnelle peut être sélectionnée parmi les techniques suivantes: sélection à la surface d'un ribosome ribosome display , sélection à la surface d'un phage phage display , sélection à la surface d'une cellule cell-surface display , sélection à la surface d'un plasmide plasmid display , fusion ARNm-peptide, compartimentation in vitro, autoréplication compartimentée, et sélection in vivo.  In a preferred embodiment, the resulting recombinant polynucleotides of interest are then subjected to a low-throughput, high-throughput or ultra-high-throughput screening step. Preferably, the screening step is a functional selection step. The functional selection method can be selected from the following techniques: selection on the surface of a ribosome ribosome display, selection on the surface of a phage phage display, selection on the surface of a cell cell-surface display, selection to the surface of a plasmid display plasmid, mRNA-peptide fusion, in vitro compartmentalization, compartmentalized self-replication, and in vivo selection.

Description détailléedetailed description

Le procédé selon l'invention est un procédé de recombinaison in vitro de gènes de séquences homologues caractérisé par sa facilité de manipulation. En particulier, la présente invention concerne un procédé de recombinaison in vitro de plasmides parents caractérisée en ce que la recombinaison s'opère directement entre les molécules circulaires des plasmides parents et donc sans aucun clonage moléculaire et en ce qu'au moins un oligonucléotide amorce complémentaire ou partiellement complémentaire d'une région d'un des brin des plasmides parents est utilisé pour amorcer une réaction d'amplification linéaire cyclique par une polymérase, de préférence thermostable, avec des étapes d'élongation très courtes produisant des molécules de plasmides fils qui combinent une ou plusieurs séquences d'un ou plusieurs plasmides parents. Le procédé comprend de préférence les étapes suivantes: a) Dans un tube,  The method according to the invention is a process of in vitro recombination of homologous sequence genes characterized by its ease of manipulation. In particular, the present invention relates to a method of in vitro recombination of parent plasmids characterized in that the recombination takes place directly between the circular molecules of the parent plasmids and therefore without any molecular cloning and in that at least one complementary primer oligonucleotide or partially complementary to a region of one of the strands of the parent plasmids is used to initiate a cyclic linear amplification reaction by a polymerase, preferably thermostable, with very short elongation steps producing plasmid son molecules that combine one or more sequences of one or more parent plasmids. The method preferably comprises the following steps: a) In a tube,

on réalise un mélange contenant: - Des molécules d'ADN circulaires, de préférence double brin, de natures différentes, de préférence présentes en concentrations équimolaires; - Au moins un oligonucléotide d'une taille suffisante pour l'hybridation, et donc de préférence comprise entre 6 et 100 bases, et plus préférentiellement encore comprise entre 15 et 30 bases, et homologue d'une région commune aux molécules d'ADN, ou d'une région étant suffisamment homologue sur les matrices pour permettre l'hybridation de l'oligonucléotide; et - Une polymérase, de préférence thermostable, et l'ensemble des réactifs (notamment substrats, tampons et cofacteurs) permettant la polymérisation d'ADN.  a mixture containing: Circular DNA molecules, preferably double-stranded, of different natures, preferably present in equimolar concentrations; At least one oligonucleotide of sufficient size for hybridization, and therefore preferably between 6 and 100 bases, and more preferably still between 15 and 30 bases, and homologous to a region common to the DNA molecules, or a region being sufficiently homologous on the templates to allow hybridization of the oligonucleotide; and a polymerase, preferably thermostable, and all the reagents (in particular substrates, buffers and cofactors) allowing the polymerization of DNA.

b) On soumet le mélange préparé en a) à plusieurs cycles d'élongation comprenant de préférence: - une phase à haute température de façon à dissocier les brins d'ADN entre eux; - une phase à plus basse température de façon à ce que le ou les oligonucléotide(s) amorce(s) s'hybride(nt) sur son site de liaison au niveau des différents plasmides; et - une phase d'élongation, la durée d'élongation pour au moins un des cycles est adaptée pour que l'élongation soit interrompue au niveau de la partie à recombiner. Cette durée d'élongation peut être calculée d'après la vitesse de procession de la polymérase.  b) The mixture prepared in a) is subjected to several elongation cycles, preferably comprising: a high temperature phase so as to dissociate the DNA strands with each other; - a lower temperature phase so that the oligonucleotide (s) primer (s) hybridizes (s) on its binding site at different plasmids; and an elongation phase, the elongation time for at least one of the cycles is adapted so that the elongation is interrupted at the level of the part to be recombined. This elongation time can be calculated from the rate of procession of the polymerase.

c) De préférence, on soumet la réaction obtenue en b) à une étape de sélection des brins nouvellement synthétisés. Cette sélection se fait essentiellement par élimination des brins parents.  c) Preferably, the reaction obtained in b) is subjected to a step of selecting newly synthesized strands. This selection is essentially done by eliminating the parent strands.

Les molécules d'ADN circulaires décrites à l'étape a) sont de préférence constituées d'une part d'un vecteur (de préférence identique pour toutes les molécules, et contenant un gène de résistance à un antibiotique et les éléments suffisant à sa réplication) et d'autre part d'un insert constitué essentiellement du polynucléotide d'intérêt. Le vecteur est de préférence un plasmide. Le polynucléotide d'intérêt est de préférence constitué d'une phase codante. Il peut également être un polynucléotide présentant une activité biologique tel qu'un promoteur, un antisens, un ribozyme, etc... Ce polynucléotide d'intérêt est différent d'une molécule d'ADN à l'autre. Le vecteur pourra en outre contenir un promoteur permettant l'expression de l'insert dans des organismes procaryotes ou eucaryotes ou encore l'expression in vitro. Si le polynucléotide d'intérêt est un promoteur, il sera de préférence associé de manière opérationnelle à une séquence codante, par exemple une séquence codant un gène rapporteur. De préférence, l'insertion des inserts (différents) aura été faite au niveau du même site dans le vecteur (sites uniques présents au niveau du multisite de clonage), ou au niveau de sites voisins.  The circular DNA molecules described in step a) preferably consist of a part of a vector (preferably identical for all the molecules, and containing an antibiotic resistance gene and the elements sufficient for its replication ) and on the other hand an insert consisting essentially of the polynucleotide of interest. The vector is preferably a plasmid. The polynucleotide of interest is preferably constituted by a coding phase. It may also be a polynucleotide exhibiting a biological activity such as a promoter, an antisense, a ribozyme, etc. This polynucleotide of interest is different from one DNA molecule to another. The vector may further contain a promoter allowing the expression of the insert in prokaryotic or eukaryotic organisms or in vitro expression. If the polynucleotide of interest is a promoter, it will preferably be operably associated with a coding sequence, for example a reporter gene coding sequence. Preferably, the insertion of the (different) inserts will have been made at the same site in the vector (single sites present at the level of the cloning multisite), or at neighboring sites.

A l'étape a), les polynucléotides d'intérêt présentent des séquences proches, de préférence avec un degré de similarité ou d'identité supérieur à 50%, 60% ou 70%, et plus préférentiellement encore supérieur à 80%, 85%, 90%, 95% ou 99%. Dans un premier mode de réalisation, les polynucléotides d'intérêt présents à l'étape a) sont des gènes de la même famille, isolés par clonage par homologie à partir d'organismes différents soit par isolation des gènes à partir de cultures d'organismes in vitro, soit par une technique d'isolement direct de gènes homologues à partir de l'ADN isolé d'échantillons environnementaux (approche encore dénommé metagénome ). Dans ce mode de réalisation, l'objectif est de recombiner ces gènes pour obtenir des variants ayant des propriétés améliorées ou cumulées, ou encore des caractéristiques nouvelles.  In step a), the polynucleotides of interest have close sequences, preferably with a degree of similarity or identity greater than 50%, 60% or 70%, and even more preferably greater than 80%, 85% , 90%, 95% or 99%. In a first embodiment, the polynucleotides of interest present in step a) are genes of the same family, cloned by homology cloning from different organisms or by isolation of the genes from cultures of organisms. in vitro, either by a technique of direct isolation of homologous genes from DNA isolated from environmental samples (approach still called metagenome). In this embodiment, the objective is to recombine these genes to obtain variants with improved or cumulative properties, or new characteristics.

Dans un second mode de réalisation, les polynucléotides d'intérêt sont des mutants d'un même gène parental, ne différant de celui-ci, et entre eux, que par un nombre restreint de modifications. Dans ce second mode de réalisation, l'objectif est de recombiner ces variants ayant préalablement été sélectionnés, afin d'obtenir un ou plusieurs variants secondaires issus de la recombinaison de ces variants primaires, ces variants secondaires présentant un niveau encore supérieur d'amélioration. Ces polynucléotides d'intérêt sont présents à une concentration totale dans le mélange de l'étape a) préférentiellement comprise entre 1 et 100 ng/ l.  In a second embodiment, the polynucleotides of interest are mutants of the same parental gene, differing from it, and between them, only by a limited number of modifications. In this second embodiment, the objective is to recombine these previously selected variants, in order to obtain one or more secondary variants resulting from the recombination of these primary variants, these secondary variants having an even higher level of improvement. These polynucleotides of interest are present at a total concentration in the mixture of step a) preferably between 1 and 100 ng / l.

Dans un mode de réalisation préféré, les molécules d'ADN circulaires utilisés à l'étape a) sont double brin. Dans un mode de réalisation alternatif, les molécules d'ADN circulaires utilisés à l'étape a) sont simple brin.  In a preferred embodiment, the circular DNA molecules used in step a) are double stranded. In an alternative embodiment, the circular DNA molecules used in step a) are single-stranded.

Dans un autre mode de réalisation particulier, les molécules d'ADN circulaires utilisés à l'étape a) sont composés pour partie de bases non classiques, comme par exemple des désoxy-uridine, permettant de mettre en oeuvre à l'étape c) certains modes de sélection efficaces des molécules nouvellement synthétisées.  In another particular embodiment, the circular DNA molecules used in step a) are composed in part of non-conventional bases, such as, for example, deoxy-uridine, making it possible to implement in step c) certain efficient selection modes of newly synthesized molecules.

A l'étape a), le ou les oligonucléotides amorces utilisés sont préférentiellement complémentaires d'une région des molécules d'ADN circulaires de départ qui est située sur le vecteur, à une distance variable du polynucléotide d'intérêt. Ces oligonucléotides amorces sont présents à une concentration dans le mélange de l'étape a) préférentiellement comprise entre 0,01 M et 10 M.  In step a), the oligonucleotide or primers used are preferably complementary to a region of the starting circular DNA molecules which is located on the vector, at a variable distance from the polynucleotide of interest. These primer oligonucleotides are present at a concentration in the mixture of step a) preferably between 0.01 M and 10 M.

A l'étape b), la polymérase thermostable utilisée est par exemple une polymérase ou un mélange de polymérases sélectionnée(s) parmi: Taq, Pfu, Vent, Pfx, et KOD. De préférence, on utilise une polymérase ayant une bonne fidélité de lecture, la génération de mutations au hasard n'étant pas recherchée ici. Dans un mode de réalisation préféré, une ligase thermostable (par exemple la Taq Ligase, la Tth Ligase ou l'Amp Ligase), son tampon et ses éventuels co-facteurs sont ajoutés au mélange décrit à l'étape a). Dans ce dernier cas, le ou les oligonucléotide(s) utilisé(s) pour l'amorçage de la polymérisation aura ou auront préférentiellement été préalablement phosphorylé(s) en utilisant une polynucléotide kinase dans des conditions adaptées. Alternativement à cette voie enzymatique, la phosphorylation de l'oligonucléotide ou des oligonucléotides peut être faite par couplage chimique.  In step b), the heat-stable polymerase used is, for example, a polymerase or a mixture of polymerases selected from: Taq, Pfu, Vent, Pfx, and KOD. Preferably, a polymerase having good read fidelity is used, the generation of random mutations not being sought here. In a preferred embodiment, a thermostable ligase (eg, Taq Ligase, Tth Ligase, or Amp Ligase), buffer, and optional co-factors are added to the mixture described in step a). In the latter case, the oligonucleotide or oligonucleotide (s) used for initiating the polymerization will have or will have been preferentially phosphorylated using a polynucleotide kinase under appropriate conditions. Alternatively to this enzymatic pathway, phosphorylation of the oligonucleotide or oligonucleotides can be made by chemical coupling.

A l'étape b), la température de fusion des deux brins d'ADN pourra classiquement être de 94 C, cette température étant connue pour déshybrider la totalité des brins d'ADN double-brin. La durée de fusion n'est pas discriminante, et est de préférence comprise entre une seconde et deux minutes.  In step b), the melting temperature of the two DNA strands can conventionally be 94 ° C., this temperature being known to dehybridize all the strands of double-stranded DNA. The melting time is not discriminating, and is preferably between one second and two minutes.

Dans cette même étape b), la température d'hybridation du ou des oligonucléotide(s) sur les brins plasmidiques pourra classiquement être choisie aux alentours de 50 C. En effet, la plupart des oligonucléotides de taille classique (20mers) s'hybrident efficacement sur leur matrice à une telle température. Lors du premier cycle, la seule hybridation recherchée est celle du ou des oligonucléotide(s) servant d'amorce sur sa ou leur séquence homologue des brins plasmidiques parentaux. Lors de ce premier cycle, la durée d'hybridation n'est pas discriminante, et est de préférence comprise entre une seconde et une minute. Dans les cycles ultérieurs, l'hybridation des brins obtenus lors des cycles précédents, d'une longueur de plusieurs dizaines à plusieurs milliers de bases, est recherchée en priorité, et il peut être intéressant d'utiliser une température et un temps d'hybridation qui favorise l'hybridation de ces brins par rapport à l'hybridation du ou des oligonucléotide(s) de départ. En effet, lorsque ces produits d'extension simple brin, obtenus lors des cycles précédents par extension sur une matrice parentale x, s'hybrident sur une matrice parentale y, une nouvelle extension commence sur cette matrice y; cette hybridation est plus ou moins homologue, du côté 3' du brin néosynthétisé, et peut donc nécessiter des conditions d'hybridation particulières, et notamment une température d'hybridation adaptée, et une durée d'hybridation plus longue, de plusieurs minutes voire de plusieurs dizaines de minutes. Eventuellement, plusieurs températures d'hybridation, pourront être utilisées, de façon à permettre à des brins ayant des degrés d'homologie différents de s'hybrider, chacun à leur température optimale.  In this same step b), the hybridization temperature of the oligonucleotide (s) on the plasmid strands can conventionally be chosen to be around 50 ° C. Indeed, most oligonucleotides of conventional size (20 mer) hybridize efficiently on their matrix at such a temperature. In the first cycle, the only hybridization sought is that of the oligonucleotide (s) serving as a primer on its homologous sequence or sequence of the parental plasmid strands. During this first cycle, the hybridization time is not discriminating, and is preferably between one second and one minute. In the subsequent cycles, the hybridization of the strands obtained during the previous cycles, of a length of several tens to several thousand bases, is sought in priority, and it may be advantageous to use a temperature and a hybridization time which favors the hybridization of these strands with respect to the hybridization of the starting oligonucleotide (s). Indeed, when these single-stranded extension products, obtained during previous cycles by extension on a parental matrix x, hybridize on a parental matrix y, a new extension begins on this matrix y; this hybridization is more or less homologous, on the 3 'side of the neosynthesized strand, and may therefore require particular hybridization conditions, and in particular a suitable hybridization temperature, and a longer duration of hybridization, of several minutes, or even of several tens of minutes. Optionally, several hybridization temperatures may be used, so as to allow strands with different degrees of homology to hybridize, each at their optimum temperature.

La température d'élongation utilisée lors de cette étape b) est classiquement comprise entre 68 et 72 C, plage de températures d'efficacité maximale des polymérases thermostables. D'une façon générale, la température à utiliser ici est la température d'activité optimale de la polymérase thermostable utilisée. La durée de cette étape d'élongation est très discriminante. En effet, il est souhaité que l'élongation du brin d'ADN soit telle qu'elle soit interrompue à son arrivée au niveau de la zone non homologue, où l'on souhaite voir recombiner des brins parentaux. L'élongation n'étant pas totalement synchrone, l'interruption n'aura pas lieu exactement au même niveau d'une molécule à l'autre, et une réelle diversité sera donc générée dans les brins recombinés. Pour ce faire, il est possible de mesurer la distance entre la zone d'hybridation de l'oligonucléotide amorce et la région où l'on souhaiterait voir s'interrompre la synthèse, et de calculer le temps nécessaire pour franchir la distance entre l'oligonucléotide et la zone ciblée, la vitesse de progression de la polymérase étant connue (cette vitesse dépend de la nature exacte de l'enzyme utilisée, et est généralement indiquée par le fournisseur). Par exemple, si 1500 bases séparent l'oligonucléotide (à l'extrémité 3' duquel sera initié la polymérisation du brin néoformé), et la région où l'on souhaiterait que la polymérase s'interrompe, et si la polymérase utilisée a une vitesse de progression de 750 bases par minute, deux minutes d'élongation seront nécessaires. D'une façon générale, la polymérisation ne commence pas vraiment lorsque la température atteint le plateau (à 68 ou 72 C par exemple), mais progressivement lors de la phase de montée en température. Il est donc nécessaire de prendre en compte cet élément pour calculer la durée nécessaire à cette phase d'élongation. Le plus souvent, il est préférable d'identifier empiriquement la durée optimale: on effectue alors, dans une phase préliminaire, plusieurs tests afin d'identifier la durée optimale permettant d'obtenir un taux important de molécules recombinées, et/ou un nombre d'évènements de recombinaison par molécules maximal.  The elongation temperature used during this step b) is conventionally between 68 and 72 ° C., the temperature range of maximum efficiency of the thermostable polymerases. In general, the temperature to be used here is the optimum temperature of activity of the thermostable polymerase used. The duration of this elongation step is very discriminating. Indeed, it is desired that the elongation of the DNA strand is such that it is interrupted upon arrival at the non-homologous zone, where it is desired to recombine parental strands. Since the elongation is not totally synchronous, the interruption will not take place exactly at the same level from one molecule to another, and real diversity will therefore be generated in the recombined strands. To do this, it is possible to measure the distance between the hybridization zone of the primer oligonucleotide and the region where it is desired to interrupt the synthesis, and to calculate the time required to cross the distance between the oligonucleotide and the targeted zone, the rate of progression of the polymerase being known (this speed depends on the exact nature of the enzyme used, and is generally indicated by the supplier). For example, if 1500 bases separate the oligonucleotide (at the 3 'end of which will be initiated the polymerization of the neoformed strand), and the region where it is desired that the polymerase is interrupted, and if the polymerase used has a speed of 750 bases per minute, two minutes of elongation will be necessary. In general, the polymerization does not really begin when the temperature reaches the plateau (at 68 or 72 C for example), but gradually during the temperature rise phase. It is therefore necessary to take this element into account in order to calculate the duration necessary for this phase of elongation. Most often, it is preferable to identify the optimal duration empirically: then, in a preliminary phase, several tests are carried out in order to identify the optimal duration allowing to obtain a high level of recombined molecules, and / or a number of maximum recombination events per molecule.

Le nombre de cycles d'élongation est généralement compris entre 2 et 200, préférentiellement entre 5 et 50. Ces cycles peuvent être tous identiques ou les durées et les températures des phases d'hybridation et d'élongation peuvent être différentes suivant les cycles.  The number of elongation cycles is generally between 2 and 200, preferably between 5 and 50. These cycles may all be identical or the lengths and temperatures of the hybridization and elongation phases may be different depending on the cycles.

Dans un mode de réalisation particulier, les cycles d'élongation réalisés à l'étape b) peuvent être suivis d'une série de cycles supplémentaires, associés à une durée d'élongation plus longue, dont la fonction est de compléter la réplication circulaire autour du plasmide servant de matrice, et éventuellement de permettre la ligation de l'extrémité 3' du brin néoformé sur l'extrémité 5', phosphorylée, du ou des oligonucléotide(s) ayant servi d'amorce.  In a particular embodiment, the elongation cycles performed in step b) can be followed by a series of additional cycles, associated with a longer elongation time, the function of which is to complete the circular replication around of the plasmid serving as a template, and optionally to allow the ligation of the 3 'end of the neoformed strand on the phosphorylated 5' end of the oligonucleotide (s) having served as a primer.

Le ou les oligonucléotides servant à l'amorçage peut ou peuvent être homologue(s) à une région située à une distance variable de la zone n'étant pas homologue entre les brins parentaux, plus particulièrement la région comprenant le polynucléotide d'intérêt.  The oligonucleotide (s) used for priming may or may be homologous to a region situated at a variable distance from the zone not being homologous between the parental strands, more particularly the region comprising the polynucleotide of interest.

Dans un premier mode de réalisation, le ou les oligonucléotide(s) servant à l'amorçage est ou sont localisé(s) le plus loin possible de la zone où l'on souhaiterait voir s'interrompre la synthèse. Ainsi, la distance à parcourir étant la plus longue possible, on s'attend à ce que les variations au niveau de la zone précise de décrochage, d'une molécule à l'autre, soient également maximales, la variabilité étant conservée en pourcentage de la distance parcourue, mais augmentée si l'on mesure en nombre de bases. Dans un second mode de réalisation, au contraire, le ou les oligonucléotide(s) servant d'amorçage est ou sont localisé(s) le plus proche possible de la partie non homologue des brins parentaux, c'est-àdire de la région comprenant le polynucléotide d'intérêt. Le temps d'élongation est minimal, par exemple de une seconde, voire zéro. Ainsi, il n'y a plus de phase d'élongation à proprement parler, mais seulement une montée en température entre la température d'hybridation et la température de dénaturation. La polymérisation a lieu pendant la montée en température, et la pente (en C/s) de cette montée est alors déterminante. Le choix des volumes soumis au thermocyclage, du tube ou de la plaque utilisé, du thermocycleur et du programme sont donc critiques et peuvent gagner à être ajustés empiriquement. Dans un mode de réalisation préféré, le procédé met en oeuvre un seul oligonucléotide amorce. Dans un mode de réalisation alternatif, le procédé met en oeuvre plusieurs oligonucléotides amorces. Dans un mode de réalisation particulier, les oligonucléotides amorces s'hybrident tous sur le même brin. De préférence, ils s'hybrideront au niveau de différents sites répartis sur le vecteur à des distances variables du polynucléotide d'intérêt. Ainsi, on peut augmenter la diversité des sites de recombinaison. Dans un autre mode de réalisation particulier, les oligonucléotides amorces s'hybrident sur les deux brins du vecteur. Dans un mode de réalisation préféré, on réalise à l'issue de l'étape de recombinaison une série de cycles d'élongation, comportant une phase à la température permettant l'activité de la polymérase et éventuellement de la ligase, d'une durée suffisante pour permettre de réaliser le tour du plasmide et éventuellement la liaison subséquente à l'extrémité 5', préférentiellement phosphorylée, de 1'oligonucléotide utilisé pour l'amorçage.  In a first embodiment, the oligonucleotide (s) used for priming is located as far as possible from the zone where it is desired to interrupt the synthesis. Thus, as the distance to be traveled is the longest possible, it is expected that the variations in the precise stall zone, from one molecule to another, will also be maximal, the variability being conserved as a percentage of the distance traveled, but increased if one measures in number of bases. In a second embodiment, on the other hand, the oligonucleotide (s) serving as priming is located as close as possible to the non-homologous part of the parental strands, that is to say of the region comprising the polynucleotide of interest. The elongation time is minimal, for example one second, or even zero. Thus, there is no more phase of elongation itself, but only a rise in temperature between the hybridization temperature and the denaturation temperature. The polymerization takes place during the rise in temperature, and the slope (in C / s) of this rise is then decisive. The choice of volumes subjected to thermocycling, the tube or plate used, the thermocycler and the program are therefore critical and may need to be adjusted empirically. In a preferred embodiment, the method uses a single primer oligonucleotide. In an alternative embodiment, the method uses a plurality of primer oligonucleotides. In a particular embodiment, the primer oligonucleotides all hybridize on the same strand. Preferably, they will hybridize at different sites distributed on the vector at variable distances of the polynucleotide of interest. Thus, the diversity of the recombination sites can be increased. In another particular embodiment, the primer oligonucleotides hybridize on both strands of the vector. In a preferred embodiment, at the end of the recombination step, a series of elongation cycles is carried out, comprising a phase at a temperature permitting the activity of the polymerase and optionally of the ligase, of a duration sufficient to allow the plasmid to be turned round and possibly the subsequent binding to the 5 'end, preferably phosphorylated, of the oligonucleotide used for priming.

A l'étape c), on utilise tout moyen connu de l'homme du métier pour sélectionner les brins néo-synthétisés. En effet, les brins parentaux utilisés dans le mélange constituent encore, à la fin de la réaction réalisée en b), une fraction importante et le plus souvent très majoritaire des brins d'ADN présents dans le mélange. Dans un premier mode de réalisation, on utilise une approche basée sur les différences de méthylation entre l'ADN synthétisé dans des bactéries (méthylé) et l'ADN synthétisé in vitro (non méthylé). Il s'agit d'utiliser l'enzyme Dpnl, spécifique de sites présents sur l'ADN méthylé, mais pas sur l'ADN non méthylé (Lacks et al.Methods in Enzymology. 1980; 65:138). Les enzymes NanII, NmuDI et NmuEI peuvent également être utilisées pour remplir le même objectif. Dans une réaction par extension circulaire d'un oligonucléotide hybridé sur un plasmide, ces enzymes digèrent les brins parentaux (produits in vivo par des bactéries), mais pas les brins synthétisés lors de la réaction, non méthylés. Dans un second mode de réalisation, un des oligonucléotides utilisés pour l'amorçage est homologue d'une région contenant un site unique de restriction, et en diffère au niveau d'un ou de plusieurs nucléotides, de préférence situés au niveau de sa partie centrale. Le brin néosynthétisé ne sera donc pas porteur de ce site de restriction. Une étape de digestion en utilisant une enzyme de restriction adaptée, c'est-à-dire spécifique dudit site de restriction, aura pour effet de rendre linéaires les matrices parentales, mais pas les brin néosynthétisés, qui pourront, seuls, être transformés efficacement dans des bactéries compétentes. Dans un troisième mode de réalisation, les matrices parentales ont été générées à partir de cultures obtenues dans des bactéries dutung- (déficientes en dUTPase), introduisant dans l'ADN en synthèse un certain nombre de désoxy-uridine au lieu des désoxy-thymidines. Lors de la réaction de l'étape b), les brins d'ADN néosynthétisés seront, au contraire, composés uniquement des quatre bases classiques, dont la désoxy-thymidine. La transfomation du mélange réactionnel dans une souche bactérienne ung+ aura pour effet d'éliminer les brins parentaux (la plupart des souches classiquement utilisées en laboratoire sont ung+ ; ces bactéries possèdent une enzyme qui détruit sélectivement les brins d'ADN portant des désoxy- uridines). Cette approche expérimentale est analogue à celle décrite par Kunkel dans le cadre de la mutagenèse dirigée (Kunkel, TA. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1985; 488-92). Ces trois systèmes de sélection, qui ne constituent en aucun cas une liste exhaustive, peuvent être utilisés en combinaison de façon à obtenir un niveau de sélection optimale.  In step c), any means known to those skilled in the art for selecting the neo-synthesized strands are used. Indeed, the parental strands used in the mixture are still, at the end of the reaction carried out in b), a large fraction and most often the majority of DNA strands present in the mixture. In a first embodiment, an approach based on the differences in methylation between the DNA synthesized in bacteria (methylated) and the DNA synthesized in vitro (unmethylated) is used. It is a question of using the enzyme DpnI, specific for sites present on the methylated DNA, but not on the unmethylated DNA (Lacks et al., Methodes in Enzymology, 1980; 65: 138). The enzymes NanII, NmuDI and NmuEI can also be used to fulfill the same purpose. In a reaction by circular extension of a hybridized oligonucleotide on a plasmid, these enzymes digest the parental strands (produced in vivo by bacteria), but not the strands synthesized during the reaction, unmethylated. In a second embodiment, one of the oligonucleotides used for priming is homologous to a region containing a unique restriction site, and differs at one or more nucleotides, preferably located at its central portion. . The neosynthesized strand will therefore not carry this restriction site. A digestion step using a suitable restriction enzyme, that is to say specific for said restriction site, will have the effect of making linear the parental matrices, but not the neosynthesized strand, which alone can be efficiently transformed into competent bacteria. In a third embodiment, the parent matrices were generated from cultures obtained in dutung- (dUTPase deficient) bacteria, introducing into the synthetic DNA a number of deoxy-uridine instead of the deoxy-thymidines. During the reaction of step b), the neosynthesized DNA strands will, on the contrary, consist only of the four conventional bases, including deoxy thymidine. Transforming the reaction mixture into a ung + bacterial strain will have the effect of eliminating the parental strands (most of the strains conventionally used in the laboratory are ung +, these bacteria possess an enzyme which selectively destroys DNA strands carrying deoxyuridines) . This experimental approach is analogous to that described by Kunkel in the context of site-directed mutagenesis (Kunkel, TA Proc Natl Acad Sci USA 1985, 488-92). These three selection systems, which in no way constitute an exhaustive list, can be used in combination in order to obtain an optimal level of selection.

Dans un mode de réalisation préféré, le mélange réactionnel obtenu en c) est destiné à être transformé dans des bactéries compétentes, en utilisant n'importe quel procédé permettant de transformer efficacement de l'ADN dans des bactéries, et de préférence un procédé de transformation par choc thermique ou un procédé de transformation par choc électrique (électroporation). Dans le cas d'une électroporation, il est nécessaire de se débarrasser de la majorité des sels présents dans le mélange, par exemple par dialyse sur membrane ou en utilisant des colonnes adaptées (par exemple le MinElute PCR Purification Kit de Qiagen) . Les bactéries transformées peuvent ensuite être étalées sur un milieu de culture solide, contenant un agent de sélection, de façon à obtenir des colonies bactériennes individualisées. Chacune de ces colonies contient le plus souvent un unique plasmide, correspondant pour certains à l'un des plasmides parentaux (produits non recherchés ici), et pour d'autres à des plasmides contenant des fragments appartenant à plusieurs plasmides parentaux différents, un ou plusieurs événements de recombinaison ayant alors eu lieu.  In a preferred embodiment, the reaction mixture obtained in c) is intended to be transformed into competent bacteria, using any method for effectively transforming DNA into bacteria, and preferably a method of transformation. by thermal shock or a method of transformation by electric shock (electroporation). In the case of electroporation, it is necessary to get rid of the majority of the salts present in the mixture, for example by membrane dialysis or by using suitable columns (for example the MinElute PCR Purification Kit from Qiagen). The transformed bacteria can then be spread on a solid culture medium, containing a selection agent, so as to obtain individualized bacterial colonies. Each of these colonies most often contains a single plasmid, some of which correspond to one of the parental plasmids (products not sought here), and for others to plasmids containing fragments belonging to several different parental plasmids, one or more recombination events having then taken place.

*** Mode de réalisation 1: Recombinaison in vitro circulaire de variants d'un gène obtenus par mutagenèse; sélection par Dpnl.  *** Embodiment 1: Circular in vitro recombination of gene variants obtained by mutagenesis; selection by Dpnl.

Dans un premier mode de réalisation, le procédé selon l'invention est caractérisé par la recombinaison in vitro de variants d'un gène obtenus par mutagenèse et par la succession des étapes suivantes: a) On dispose d'un gène d'intérêt G1 cloné dans un vecteur adapté : un plasmide contenant en particulier, outre G1, les régions nécessaires à sa réplication, éventuellement à l'expression de G1, et un ou plusieurs marqueurs de sélection, par exemple un gène de résistance à un antibiotique.  In a first embodiment, the method according to the invention is characterized by the in vitro recombination of variants of a gene obtained by mutagenesis and by the succession of the following steps: a) A gene of interest G1 cloned is available in a suitable vector: a plasmid containing in particular, besides G1, the regions necessary for its replication, possibly for the expression of G1, and one or more selection markers, for example an antibiotic resistance gene.

b) On synthétise par tout procédé connu de mutagenèse aléatoire (de préférence: la PCR mutagène) une banque B1 de variants du gène G1 clonés dans le plasmide initial. Alternativement, on synthétise, par mutagenèse site-spécifique (de préférence en utilisant un kit commercial de mutagenèse dirigée, par exemple le kit QuickChange TM de Stratagene ou le kit GeneEditorTM de Promega) un ensemble de mutants dirigés du gène G1. Eventuellement, on réalise plusieurs ensembles de mutants dirigés en parallèle qu'on mélange ensuite pour créer la banque B1. Alternativement, et de préférence, on synthétise par le procédé Massive Mutagenesis une banque combinatoire B1 de nombreux mutants dirigés du gène G1 (typiquement 105 à 1010 mutants différents).  b) Any known random mutagenesis method (preferably: mutagenic PCR) is synthesized by a B1 library of variants of the G1 gene cloned into the initial plasmid. Alternatively, by site-specific mutagenesis (preferably using a commercial site directed mutagenesis kit, for example the Stratagene QuickChange TM kit or the Promega GeneEditorTM kit), a set of directed mutants of the G1 gene is synthesized. Optionally, several sets of mutants directed in parallel are made and then mixed to create the bank B1. Alternatively, and preferably, Massive Mutagenesis is synthesized by a combinatorial library B1 of many directed mutants of the G1 gene (typically 105 to 1010 different mutants).

c) Dans un unique tube, on réalise un mélange contenant: - la banque B1 obtenue à l'étape b) ; - un oligonucléotide d'une taille suffisante pour l'hybridation, et donc de préférence comprise entre 6 et 100 bases, et plus préférentiellement encore comprise entre 15 et 30 bases, et homologue d'une région commune à l'ensemble des gènes de la banque B1, de préférence une région du vecteur, lequel est unique, et non de l'insert, qui présente différents variants; - une polymérase thermostable, ou un mélange de polymérases thermostables, et l'ensemble des substrats, tampons et cofacteurs permettant la polymérisation d'ADN; -éventuellement une ligase thermostable.  c) In a single tube, a mixture is produced containing: the B1 library obtained in step b); an oligonucleotide of sufficient size for hybridization, and therefore preferably between 6 and 100 bases, and more preferably still between 15 and 30 bases, and homologous to a region common to all the genes of the B1 library, preferably a region of the vector, which is unique, and not the insert, which has different variants; a thermostable polymerase, or a mixture of thermostable polymerases, and all the substrates, buffers and cofactors allowing the polymerization of DNA; optionally a thermostable ligase.

d) On soumet la réaction préparée en c) à un certain nombre de cycles de température (de préférence: 5 à 100 cycles) comprenant: - une phase à haute température de façon à dissocier les brins d'ADN entre eux (typiquement entre 80 C et 110 C; de préférence à 95 C) ; - une phase à plus basse température de façon à ce que l'oligonucléotide s'hybride sur son site de liaison au niveau des plasmides de la banque B1 (typiquement entre 20 C et 60 C; de préférence à 50 C) ; - une phase d'élongation, typiquement à une température comprise entre 60 C et 80 C (de préférence entre 65 C et 75 C), d'une durée comprise de préférence entre 0 seconde (auquel cas la polymérisation a lieu uniquement pendant la montée et la descente en température) et 100 secondes (lorsqu'on souhaite obtenir des régions recombinées relativement longues).  d) The reaction prepared in c) is subjected to a number of temperature cycles (preferably 5 to 100 cycles) comprising: - a high temperature phase so as to dissociate the DNA strands with each other (typically between 80 C and 110 C, preferably 95 C); a lower temperature phase so that the oligonucleotide hybridizes on its binding site at the level of the plasmids of the B1 library (typically between 20 ° C. and 60 ° C., preferably at 50 ° C.); an elongation phase, typically at a temperature of between 60 ° C. and 80 ° C. (preferably between 65 ° C. and 75 ° C.), with a duration of preferably between 0 seconds (in which case the polymerization takes place only during the rise and the descent in temperature) and 100 seconds (when it is desired to obtain relatively long recombined regions).

e) On soumet la réaction obtenue en d) à une étape de sélection des brins nouvellement synthétisés. Pour ce faire, on digère (de préférence pendant une durée comprise entre 10 minutes et 10 heures et à une température comprise entre 25 et 45 C) les plasmides produits à l'étape d) par une enzyme de restriction spécifique des ADN méthylés, de préférence une ou plusieurs enzymes appartenant au groupe des enzymes Dpnl, Nanl, NmuDI et NmuEI. Plus préférentiellement encore, on digère la réaction une demiheure à 37 C par l'enzyme Dpnl. On obtient une banque B2 enrichie en plasmides recombinants.  e) The reaction obtained in d) is subjected to a step of selecting the newly synthesized strands. For this purpose, the plasmids produced in step d) are digested (preferably for a period of between 10 minutes and 10 hours and at a temperature of between 25 and 45 ° C.) with a restriction enzyme specific for the methylated DNAs. preferably one or more enzymes belonging to the group of enzymes DpnI, Nanl, NmuDI and NmuEI. Even more preferentially, the reaction is digested for half an hour at 37 ° C. with the enzyme DpnI. A B2 library enriched with recombinant plasmids is obtained.

f) Etape optionnelle. On élimine par dialyse sur membrane ou toute autre technique adaptée (par exemple une extraction au phénol/chloroforme suivie d'une précipitation à l'éthanol ou à l'isopropanol ou encore l'utilisation d'un kit commercial de purification), l'essentiel des sels présents dans la banque B2.  f) Optional step. It is removed by membrane dialysis or any other suitable technique (for example phenol / chloroform extraction followed by ethanol or isopropanol precipitation or the use of a commercial purification kit). essential salts present in B2 bank.

g) On transforme par une technique adaptée la banque B2 obtenue à l'étape e) (ou f)) dans des cellules (par exemple, des cellules de bactéries, de levures, de plantes, d'insectes, de mammifères ou humaines). De préférence, on transforme l'ADN plasmidique obtenu à l'étape f) par électroporation de cellules d'E. coli.  g) The B2 library obtained in step e) (or f) is converted by a suitable technique into cells (for example, cells of bacteria, yeasts, plants, insects, mammals or humans) . Preferably, the plasmid DNA obtained in step f) is transformed by electroporation of E. coli cells. coli.

h) On fait pousser les cellules transformées sur un milieu de sélection correspondant au marqueur de sélection présent sur le plasmide initial.  h) The transformed cells are grown on a selection medium corresponding to the selection marker present on the initial plasmid.

i) On prépare l'ADN plasmidique des cellules qui ont poussées. On obtient ainsi une 30 banque B2'.  i) The plasmid DNA is prepared from the cells that have grown. A B2 'bank is thus obtained.

Dans un mode de réalisation particulier, on réalise plusieurs tours de recombinaison in vitro circulaire (de préférence: 1 à 5 tours) : on itère les étapes c) à i) mais à l'étape c) on utilise non pas la banque B1 mais la banque B2' obtenue à l'issue de l'étape i) du tour précédent.  In a particular embodiment, several rounds of circular in vitro recombination are carried out (preferably 1 to 5 rounds): iterates steps c) to i) but in step c) the B1 library is not used but bank B2 'obtained at the end of step i) of the previous round.

*** Mode de réalisation 2: Recombinaison in vitro circulaire de variants d'un gène obtenus par mutagenèse; sélection par suppression d'un site de restriction dans les plasmides amplifiés. *** Dans un second mode de réalisation, le procédé selon l'invention est caractérisé par la 10 recombinaison in vitro de variants d'un gène obtenus par mutagenèse et par la succession des étapes suivantes: a) On dispose d'un gène d'intérêt cloné dans un vecteur adapté : un plasmide contenant en particulier, outre le gène d'intérêt G1, les régions nécessaires à sa réplication, éventuellement à l'expression du gène G1, et un ou plusieurs marqueurs de sélection, par exemple un gène de résistance à un antibiotique.  *** Embodiment 2: Circular in vitro recombination of gene variants obtained by mutagenesis; selection by deleting a restriction site in the amplified plasmids. *** In a second embodiment, the method according to the invention is characterized by the in vitro recombination of gene variants obtained by mutagenesis and by the following succession of steps: a) a gene is available; interest cloned in a suitable vector: a plasmid containing in particular, besides the gene of interest G1, the regions necessary for its replication, possibly for the expression of the G1 gene, and one or more selection markers, for example a gene resistance to an antibiotic.

b) On synthétise par tout procédé connu de mutagenèse aléatoire (de préférence: la PCR mutagène) une banque B1 de variants du gène G1. Alternativement, on synthétise, par mutagenèse site-spécifique (de préférence en utilisant un kit commercial de mutagenèse dirigée, par exemple le kit QuickChange MultiSiteTM de Stratagene ou le kit GeneEditorTM de Promega) un ensemble de mutants dirigés du gène G1. Eventuellement, on réalise plusieurs ensembles de mutants dirigés en parallèle qu'on mélange ensuite pour créer la banque B1. Alternativement, et de préférence, on synthétise par le procédé Massive Mutagenesis une banque combinatoire B1 de nombreux mutants dirigés du gène G1 (typiquement 105 à 1010 mutants différents).  b) Any known random mutagenesis method (preferably mutagenic PCR) is synthesized by a method B1 of variants of the G1 gene. Alternatively, by site-specific mutagenesis (preferably using a commercial site-directed mutagenesis kit, for example Stratagene's QuickChange MultiSite ™ kit or Promega's GeneEditor ™ kit), a set of directed mutants of the G1 gene is synthesized. Optionally, several sets of mutants directed in parallel are made and then mixed to create the bank B1. Alternatively, and preferably, Massive Mutagenesis is synthesized by a combinatorial library B1 of many directed mutants of the G1 gene (typically 105 to 1010 different mutants).

c) Dans un unique tube, on réalise un mélange contenant: - la banque B1 obtenue à l'étape b) ; - un oligonucléotide d'une taille suffisante pour l'hybridation, et donc de préférence comprise entre 6 et 100 bases, et plus préférentiellement encore comprise entre 15 et 30 bases, et partiellement homologue d'une région commune à l'ensemble des gènes de la banque B1. Cet oligonucléotide, de préférence homologue d'une région du vecteur, lequel est unique, et non de l'insert, qui présente différents variants, n'est pas totalement homologue et présente un petit nombre de mésappariements (1 à 10; préférentiellement 1 à 4) conçus de façon à supprimer dans le plasmide un site de restriction unique R1 (un site qui avait une seule occurrence précédemment dans toute la séquence du plasmide initial) ; - une polymérase thermostable, ou un mélange de polymérases thermostables, et l'ensemble des substrats, tampons et cofacteurs permettant la polymérisation d'ADN; - éventuellement une ligase thermostable.  c) In a single tube, a mixture is produced containing: the B1 library obtained in step b); an oligonucleotide of sufficient size for hybridization, and therefore preferably between 6 and 100 bases, and even more preferably between 15 and 30 bases, and partially homologous to a region common to all of the genes of bank B1. This oligonucleotide, preferably homologous to a region of the vector, which is unique, and not to the insert, which has different variants, is not completely homologous and has a small number of mismatches (1 to 10, preferably 1 to 4) designed to remove in the plasmid a unique restriction site R1 (a site that had a single occurrence previously throughout the sequence of the original plasmid); a thermostable polymerase, or a mixture of thermostable polymerases, and all the substrates, buffers and cofactors allowing the polymerization of DNA; optionally a thermostable ligase.

d) On soumet la réaction préparée en c) à un certain nombre de cycles de température (de préférence: 5 à 100 cycles) comprenant: - une phase à haute température de façon à dissocier les brins d'ADN entre eux (typiquement entre 80 C et 110 C; de préférence à 95 C) ; - une phase à plus basse température de façon à ce que l'oligonucléotide s'hybride sur son site de liaison au niveau des plasmides de la banque B1 (typiquement entre 20 C et 60 C; de préférence à 50 C) ; - une phase d'élongation, typiquement à une température comprise entre 60 C et 80 C (de préférence entre 65 C et 75 C), d'une durée comprise de préférence entre 0 seconde (auquel cas la polymérisation a lieu uniquement pendant la montée et la descente en température) et 100 secondes (lorsqu'on souhaite obtenir des régions recombinées relativement longues).  d) The reaction prepared in c) is subjected to a number of temperature cycles (preferably 5 to 100 cycles) comprising: - a high temperature phase so as to dissociate the DNA strands with each other (typically between 80 C and 110 C, preferably 95 C); a lower temperature phase so that the oligonucleotide hybridizes on its binding site at the level of the plasmids of the B1 library (typically between 20 ° C. and 60 ° C., preferably at 50 ° C.); an elongation phase, typically at a temperature of between 60 ° C. and 80 ° C. (preferably between 65 ° C. and 75 ° C.), with a duration of preferably between 0 seconds (in which case the polymerization takes place only during the rise and the descent in temperature) and 100 seconds (when it is desired to obtain relatively long recombined regions).

e) On soumet la réaction obtenue en d) à une étape de sélection des brins nouvellement synthétisés. Pour ce faire, on digère (de préférence pendant une durée comprise entre 10 minutes et 10 heures et à une température comprise entre 25 et 45 C) les plasmides produits à l'étape d) par une enzyme de restriction spécifique du site R1. On obtient une banque B2. Les plasmides qui viennent d'être synthétisés à l'étape d) ne portent pas le site R1, ne sont pas digérés et restent circulaires. Au contraire, les plasmides initiaux portent le site R1, sont clivés par l'enzyme et deviennent linéaire. Ces plasmides linéarisés ont une efficacité de transformation très faibles et seront ainsi nettement appauvris dans la banque B2' qui sera obtenue à l'étape i).  e) The reaction obtained in d) is subjected to a step of selecting the newly synthesized strands. For this purpose, the plasmids produced in step d) are digested (preferably for a period of between 10 minutes and 10 hours and at a temperature of between 25 and 45 ° C.) with a restriction enzyme specific for the R1 site. We obtain a B2 bank. The plasmids which have just been synthesized in step d) do not carry the R1 site, are not digested and remain circular. In contrast, the initial plasmids carry the R1 site, are cleaved by the enzyme and become linear. These linearized plasmids have a very low transformation efficiency and will thus be substantially depleted in the B2 'library which will be obtained in step i).

f) Etape optionnelle. On élimine par dialyse sur membrane ou toute autre technique adaptée (par exemple une extraction au phénol/chloroforme suivie d'une précipitation à l'éthanol ou à l'isopropanol ou encore l'utilisation d'un kit commercial de purification), l'essentiel des sels présents dans la banque B2.  f) Optional step. It is removed by membrane dialysis or any other suitable technique (for example phenol / chloroform extraction followed by ethanol or isopropanol precipitation or the use of a commercial purification kit). essential salts present in B2 bank.

g) On transforme par une technique adaptée la banque B2 obtenue à l'étape e) (ou f)) dans des cellules (par exemple, des cellules de bactéries, de levures, de plantes, d'insectes, de mammifères ou humaines). De préférence, on transforme l'ADN plasmidique obtenu à l'étape f) par électroporation de cellules d'E. coli.  g) The B2 library obtained in step e) (or f) is converted by a suitable technique into cells (for example, cells of bacteria, yeasts, plants, insects, mammals or humans) . Preferably, the plasmid DNA obtained in step f) is transformed by electroporation of E. coli cells. coli.

h) On fait pousser les cellules transformées sur un milieu de sélection correspondant au 10 marqueur de sélection présent sur le plasmide initial.  h) The transformed cells are grown on a selection medium corresponding to the selection marker present on the initial plasmid.

i) On prépare l'ADN plasmidique des cellules qui ont poussées. On obtient ainsi une banque B2'.  i) The plasmid DNA is prepared from the cells that have grown. A B2 'bank is thus obtained.

Dans un mode de réalisation particulier, on réalise plusieurs tours de recombinaison in vitro circulaire (de préférence: 1 à 5 tours) : on itère les étapes c) à i) mais à l'étape c) on utilise non pas la banque B1 maisla banque B2' obtenue à l'issue de l'étape i) du tour précédent.  In a particular embodiment, several rounds of circular in vitro recombination are carried out (preferably 1 to 5 rounds): iterates steps c) to i) but in step c) the B1 library is not used but the bank B2 'obtained at the end of step i) of the previous round.

*** Mode de réalisation 3: Recombinaison in vitro circulaire de variants d'un gène obtenus par mutagenèse; sélection par utilisation de souches ung-. *** Dans un troisième mode de réalisation, le procédé selon l'invention est caractérisé par la recombinaison in vitro de variants d'un gène obtenus par mutagenèse et par la succession des étapes suivantes: a) On dispose d'un gène d'intérêt cloné dans un vecteur adapté : un plasmide contenant en particulier, outre le gène d'intérêt G1, les régions nécessaires à sa réplication, éventuellement à l'expression du gène G1, et un ou plusieurs marqueurs de sélection, par exemple un gène de résistance à un antibiotique.  *** Embodiment 3: Circular in vitro recombination of gene variants obtained by mutagenesis; selection by use of ung- strains. *** In a third embodiment, the method according to the invention is characterized by the in vitro recombination of variants of a gene obtained by mutagenesis and by the succession of the following steps: a) a gene is available; interest cloned in a suitable vector: a plasmid containing in particular, besides the gene of interest G1, the regions necessary for its replication, possibly the expression of the G1 gene, and one or more selection markers, for example a gene of resistance to an antibiotic.

b) On synthétise par tout procédé connu de mutagenèse aléatoire (de préférence: la PCR mutagène) une banque B1 de variants du gène G1. Alternativement, on synthétise, par mutagenèse site-spécifique (de préférence en utilisant un kit commercial de mutagenèse dirigée, par exemple le kit QuickChange TM de Stratagene ou le kit GeneEditorTM de Promega) un ensemble de mutants dirigés du gène G1. Eventuellement on réalise plusieurs ensembles de mutants dirigés en parallèle qu'on mélange ensuite pour créer la banque B1. Alternativement, et de préférence, on synthétise par le procédé Massive Mutagenesis une banque combinatoire B1 de nombreux mutants dirigés du gène G1 (typiquement 105 à 1010 mutants différents). On transforme cette banque dans des bactéries dut- ung(déficientes en dUTPase), introduisant dans l'ADN en synthèse un certain nombre de désoxy-uridine au lieu des désoxy-thymidines. Cette approche expérimentale utilisant des bactéries particulières est analogue à celle décrite par Kunkel dans le cadre de la mutagenèse dirigée (Kunkel, TA. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1985; 488-92). On prépare l'ADN plasmidique amplifié par la machinerie des bactéries ung-, et on récupère une banque B' 1.  b) Any known random mutagenesis method (preferably mutagenic PCR) is synthesized by a method B1 of variants of the G1 gene. Alternatively, by site-specific mutagenesis (preferably using a commercial site directed mutagenesis kit, for example the Stratagene QuickChange TM kit or the Promega GeneEditorTM kit), a set of directed mutants of the G1 gene is synthesized. Optionally, several sets of mutants directed in parallel are made and then mixed to create the bank B1. Alternatively, and preferably, Massive Mutagenesis is synthesized by a combinatorial library B1 of many directed mutants of the G1 gene (typically 105 to 1010 different mutants). This library is transformed into dut-ung bacteria (deficient in dUTPase), introducing into the DNA in synthesis a number of deoxy-uridine instead of deoxy thymidines. This experimental approach using particular bacteria is analogous to that described by Kunkel in the context of site-directed mutagenesis (Kunkel, TA Proc Natl Acad Sci USA 1985, 488-92). Amplified plasmid DNA is prepared by the machinery of ung- bacteria, and a B '1 library is recovered.

c) Dans un unique tube, on réalise un mélange contenant: - la banque B' l obtenue à l'étape b) ; - un oligonucléotide d'une taille suffisante pour l'hybridation, et donc de préférence comprise entre 6 et 100 bases, et plus préférentiellement encore comprise entre 15 et 30 bases, et homologue d'une région commune à l'ensemble des gènes de la banque B'1, de préférence une région du vecteur, lequel est unique, et non de l'insert, qui présente différents variants; - une polymérase thermostable, ou un mélange de polymérases thermostables, et 20 l'ensemble des substrats, tampons et cofacteurs permettant la polymérisation d'ADN; - éventuellement une ligase thermostable.  c) In a single tube, a mixture is produced containing: the library B '1 obtained in step b); an oligonucleotide of sufficient size for hybridization, and therefore preferably between 6 and 100 bases, and more preferably still between 15 and 30 bases, and homologous to a region common to all the genes of the B'1 library, preferably a region of the vector, which is unique, and not the insert, which has different variants; a thermostable polymerase, or a mixture of thermostable polymerases, and all the substrates, buffers and cofactors allowing the polymerization of DNA; optionally a thermostable ligase.

d) On soumet la réaction préparée en c) à un certain nombre de cycles de température (de préférence: 5 à 100 cycles) comprenant: - une phase à haute température de façon à dissocier les brins d'ADN entre eux 25 (typiquement entre 80 C et 110 C; de préférence à 95 C) ; - une phase à plus basse température de façon à ce que l'oligonucléotide s'hybride sur son site de liaison au niveau des plasmides de la banque B' l (typiquement entre 20 C et 60 C; de préférence à 50 C) ; - une phase d'élongation, typiquement à une température comprise entre 60 C et 80 C 30 (de préférence entre 65 C et 75 C), d'une durée comprise de préférence entre 0 seconde (auquel cas la polymérisation a lieu uniquement pendant la montée et la descente en température) et 100 secondes (lorsqu'on souhaite obtenir des régions recombinées relativement longues). A l'issue de la réaction d'amplification, on obtient une banque B2 contenant des plasmides recombinants.  d) The reaction prepared in c) is subjected to a number of temperature cycles (preferably 5 to 100 cycles) comprising: - a high temperature phase so as to dissociate the DNA strands between them (typically between 80 C and 110 C, preferably 95 C); a phase at a lower temperature so that the oligonucleotide hybridizes on its binding site at the level of the plasmids of the library B '1 (typically between 20 ° C. and 60 ° C., preferably at 50 ° C.); an elongation phase, typically at a temperature of between 60.degree. C. and 80.degree. C. (preferably between 65.degree. C. and 75.degree. C.), of a duration preferably of between 0 seconds (in which case the polymerization takes place only during the rise and fall in temperature) and 100 seconds (when it is desired to obtain relatively long recombined regions). At the end of the amplification reaction, a B2 library containing recombinant plasmids is obtained.

e) Etape optionnelle. On élimine par dialyse sur membrane ou toute autre technique adaptée (par exemple une extraction au phénol/chloroforme suivie d'une précipitation à l'éthanol ou à l'isopropanol ou encore l'utilisation d'un kit commercial de purification), l'essentiel des sels présents dans la banque B2.  e) Optional step. It is removed by membrane dialysis or any other suitable technique (for example phenol / chloroform extraction followed by ethanol or isopropanol precipitation or the use of a commercial purification kit). essential salts present in B2 bank.

f) On transforme par une technique adaptée la banque B2 dans des cellules d'E. colt standard ung+ ; ces bactéries possèdent une enzyme qui détruit sélectivement les brins d'ADN portant des desoxy-uridines et ceci permet de contre-sélectionner les plasmides initiaux et d'enrichir en plasmides synthétisés à l'étape c).  f) The B2 library is converted by a suitable technique into E. coli cells. standard colt ung +; these bacteria have an enzyme that selectively destroys DNA strands carrying desoxy-uridines and this allows to counter-select the initial plasmids and enrich plasmids synthesized in step c).

g) On fait pousser les cellules transformées sur un milieu de sélection correspondant au marqueur de sélection présent sur le plasmide initial.  g) The transformed cells are grown on a selection medium corresponding to the selection marker present on the initial plasmid.

h) On prépare l'ADN plasmidique des cellules qui ont poussées. On obtient ainsi une banque B2'.  h) Plasmid DNA is prepared from the cells that have grown. A B2 'bank is thus obtained.

Dans un mode de réalisation particulier, on réalise plusieurs tours de recombinaison in vitro circulaire (de préférence: 1-5) : on itère les étapes c) à h) mais à l'étape c) on utilise non pas la banque B1 mais une banque B3 qui correspond à la banque B'2 de l'étape h) qu'on aura réamplifiée par des bactéries ung-.  In a particular embodiment, several rounds of circular in vitro recombination (preferably: 1-5) are carried out: steps c) to h) are iterated but in step c) the B1 library is not used but a B3 library which corresponds to the B'2 library of step h) that will have been re-amplified by ung- bacteria.

*** Mode de réalisation 4: Recombinaison in vitro circulaire de gènes obtenus par les techniques du metagénome * * * Dans un quatrième mode de réalisation, le procédé selon l'invention est caractérisé par 25 la recombinaison in vitro de variants d'un gène obtenus par une technique dite du metagénome et par la succession des étapes suivantes: a) On constitue par une des techniques dites du metagénome disponible, une banque B1 de gènes environnementaux. Dans un premier mode de réalisation, on amplifie par PCR les gènes homologues à un gène d'intérêt connu puis on les clone dans un plasmide pour obtenir une banque B1. Dans un second mode de réalisation, on clone directement par shotgun cloning dans un plasmide adapté un ensemble de gènes environnementaux, qu'on sélectionne ensuite par un test fonctionnel pour obtenir après sélection une banque B1.  *** Embodiment 4: Circular in vitro recombination of genes obtained by metagenome techniques In a fourth embodiment, the method according to the invention is characterized by the in vitro recombination of variants of a gene. obtained by a so-called metagenome technique and by the succession of the following steps: a) One of the so-called available metagenome techniques is a B1 library of environmental genes. In a first embodiment, genes homologous to a gene of known interest are amplified by PCR and then cloned into a plasmid to obtain a B1 library. In a second embodiment, a set of environmental genes is cloned directly by shotgun cloning into a suitable plasmid, which is then selected by a functional test to obtain, after selection, a library B1.

b) Dans un unique tube, on réalise un mélange contenant: - la banque B1 obtenue à l'étape a) ; - un oligonucléotide d'une taille suffisante pour l'hybridation, et donc de préférence comprise entre 6 et 100 bases, et plus préférentiellement encore comprise entre 15 et 30 bases, et homologue d'une région commune à l'ensemble des gènes de la banque B1, de préférence une région du vecteur, lequel est unique et non de l'insert, qui présente différents variants; - une polymérase thermostable, ou un mélange de polymérases thermostables, et l'ensemble des substrats, tampons et cofacteurs permettant la polymérisation d'ADN; -éventuellement une ligase thermostable.  b) In a single tube, a mixture is produced containing: the B1 library obtained in step a); an oligonucleotide of sufficient size for hybridization, and therefore preferably between 6 and 100 bases, and more preferably still between 15 and 30 bases, and homologous to a region common to all the genes of the B1 library, preferably a region of the vector, which is unique and not the insert, which has different variants; a thermostable polymerase, or a mixture of thermostable polymerases, and all the substrates, buffers and cofactors allowing the polymerization of DNA; optionally a thermostable ligase.

c) On soumet la réaction préparée en b) à un certain nombre de cycles de température (de préférence: 5 à 100 cycles) comprenant: - une phase à haute température de façon à dissocier les brins d'ADN entre eux (typiquement entre 80 C et 110 C; de préférence à 95 C) ; - une phase à plus basse température de façon à ce que l'oligonucléotide s'hybride sur son site de liaison au niveau des plasmides de la banque B1 (typiquement entre 20 C et 20 60 C; de préférence à 50 C) ; - une phase d'élongation, typiquement à une température comprise entre 60 C et 80 C (de préférence entre 65 C et 75 C), d'une durée comprise de préférence entre 0 seconde (auquel cas la polymérisation a lieu uniquement pendant la montée et la descente en température) et 100 secondes (lorsqu'on souhaite obtenir des régions recombinées relativement longues).  c) The reaction prepared in b) is subjected to a number of temperature cycles (preferably 5 to 100 cycles) comprising: - a high temperature phase so as to dissociate the DNA strands between them (typically between 80 C and 110 C, preferably 95 C); a phase at a lower temperature so that the oligonucleotide hybridizes on its binding site at the level of the plasmids of the B1 library (typically between 20 ° C. and 60 ° C., preferably at 50 ° C.); an elongation phase, typically at a temperature of between 60 ° C. and 80 ° C. (preferably between 65 ° C. and 75 ° C.), with a duration of preferably between 0 seconds (in which case the polymerization takes place only during the rise and the descent in temperature) and 100 seconds (when it is desired to obtain relatively long recombined regions).

d) On soumet la réaction obtenue en c) à une étape de sélection des brins nouvellement synthétisés. Pour ce faire, on digère (de préférence pendant une durée comprise entre 10 minutes et 10 heures et à une température comprise entre 25 et 45 C) les plasmides produits à l'étape d) par une enzyme de restriction spécifique des ADN méthylés, de préférence une ou plusieurs enzymes appartenant au groupe des enzymes Dpnl, Nanl, NmuDI et NmuEI. Plus préférentiellement encore, on digère une demi-heure à 37 C par l'enzyme DpnI. On obtient une banque B2 enrichie en plasmides recombinants.  d) The reaction obtained in c) is subjected to a step of selecting the newly synthesized strands. For this purpose, the plasmids produced in step d) are digested (preferably for a period of between 10 minutes and 10 hours and at a temperature of between 25 and 45 ° C.) with a restriction enzyme specific for the methylated DNAs. preferably one or more enzymes belonging to the group of enzymes DpnI, Nanl, NmuDI and NmuEI. More preferably still, one digests for half an hour at 37 C with the enzyme DpnI. A B2 library enriched with recombinant plasmids is obtained.

e) Etape optionnelle. On élimine par dialyse sur membrane ou toute autre technique adaptée (par exemple une extraction au phénol/chloroforme suivie d'une précipitation à l'éthanol ou à 1'isopropanol ou encore l'utilisation d'un kit commercial de purification), l'essentiel des sels présents dans la banque B2.  e) Optional step. It is removed by membrane dialysis or any other suitable technique (for example a phenol / chloroform extraction followed by ethanol or isopropanol precipitation or the use of a commercial purification kit). essential salts present in B2 bank.

f) On transforme par une technique adaptée la banque B2 obtenue à l'étape d) (ou e)) dans des cellules (par exemple, des cellules de bactéries, de levures, de plantes, d'insectes, de mammifères ou humaines). De préférence, on transforme l'ADN obtenu à l'étape e) par électroporation de cellules d'E. coli.  f) The B2 library obtained in step d) (or e) is converted by a suitable technique into cells (for example, cells of bacteria, yeasts, plants, insects, mammals or humans) . Preferably, the DNA obtained in step e) is transformed by electroporation of E. coli cells. coli.

g) On fait pousser les cellules transformées sur un milieu de sélection correspondant au marqueur de sélection présent sur le plasmide initial.  g) The transformed cells are grown on a selection medium corresponding to the selection marker present on the initial plasmid.

h) On prépare l'ADN plasmidique des cellules qui ont poussées. On obtient ainsi une 15 banque B2'.  h) Plasmid DNA is prepared from the cells that have grown. A bank B2 'is thus obtained.

Dans un mode de réalisation particulier, on réalise plusieurs tours de recombinaison in vitro circulaire (de préférence: 1-5) : on itère les étapes b) à h) mais à l'étape b) on utilise non pas la banque B1 issue du metagénome mais la banque B2' obtenue à l'issue de l'étape h) du tour précédent.  In a particular embodiment, several rounds of circular in vitro recombination (preferably: 1-5) are carried out: steps b) to h) are iterated but in step b) the B1 library resulting from metagenome but B2 'bank obtained at the end of step h) of the previous round.

Dans un mode de réalisation particulier, la méthode de sélection utilisée ne fait pas appel à la méthylation, mais à la disparition d'un site de restriction (voir mode de réalisation 2) ou à l'utilisation de souches bactériennes particulière (voir mode de réalisation 3).  In a particular embodiment, the selection method used does not involve methylation, but the disappearance of a restriction site (see embodiment 2) or the use of particular bacterial strains (see embodiment 3).

*** Mode de réalisation 5: Recombinaison in vitro circulaire de gènes homologues extraits de différents organismes *** Dans un cinquième mode de réalisation, le procédé selon l'invention est caractérisé par la recombinaison in vitro de variants de gènes homologues extraits de différents organismes et par la succession des étapes suivantes: a) On choisit un petit nombre N1 (compris entre 2 àl000, et de préférence compris entre 3 à 50) d'organismes que l'on sait cultiver en laboratoire et dont le génome renferme pour chacun une version différente d'un même gène G1. On cultive indépendamment ces organismes, on amplifie par PCR en utilisant des amorces adaptées le gène G1 et on clone indépendamment dans N1 plasmides identiques les N1 versions du gène G1 présentes dans les N1 organismes. Par exemple, G1 peut coder une protéine thermostable et on clone G1 à partir de plusieurs organismes (tels que Thermus aquaticus, Bacillus stearothermophilus, Pyrococcus species GB-D, Thermococcus, ...) vivant dans des environnements marins très chauds. En mélangeant les N1 plasmides contenant les différentes versions de G1, on obtient une banque B1. De préférence on réalise un mélange équimolaire des plasmides.  *** Embodiment 5: Circular in vitro recombination of homologous genes extracted from different organisms *** In a fifth embodiment, the method according to the invention is characterized by the in vitro recombination of homologous gene variants extracted from different organisms and by the succession of the following stages: a) A small number N1 (between 2 to 1000, and preferably between 3 to 50) of organisms known to be cultivated in the laboratory and whose genome contains for each one is chosen. a different version of the same G1 gene. These organisms are independently cultured, amplified by PCR using primers adapted to the G1 gene, and the N1 versions of the G1 gene present in the N1 organisms are independently cloned into N1 identical plasmids. For example, G1 can encode a thermostable protein and G1 is cloned from several organisms (such as Thermus aquaticus, Bacillus stearothermophilus, Pyrococcus species GB-D, Thermococcus, etc.) living in very warm marine environments. By mixing the N1 plasmids containing the different versions of G1, one obtains a bank B1. Preferably an equimolar mixture of the plasmids is made.

b) Dans un unique tube, on réalise un mélange contenant: - la banque B1 obtenue à l'étape a) ; - un oligonucléotide d'une taille suffisante pour l'hybridation, et donc de préférence comprise entre 6 et 100 bases, et plus préférentiellement encore comprise entre 15 et 30 bases, et homologue d'une région commune à l'ensemble des gènes de la banque B1, de préférence une région du vecteur, lequel est unique et non de l'insert, qui présente différents variants; - une polymérase thermostable, ou un mélange de polymérases thermostables, et 20 l'ensemble des substrats, tampons et cofacteurs permettant la polymérisation d'ADN; - éventuellement une ligase thermostable.  b) In a single tube, a mixture is produced containing: the B1 library obtained in step a); an oligonucleotide of sufficient size for hybridization, and therefore preferably between 6 and 100 bases, and more preferably still between 15 and 30 bases, and homologous to a region common to all the genes of the B1 library, preferably a region of the vector, which is unique and not the insert, which has different variants; a thermostable polymerase, or a mixture of thermostable polymerases, and all the substrates, buffers and cofactors allowing the polymerization of DNA; optionally a thermostable ligase.

c) On soumet la réaction préparée en c) à un certain nombre de cycles de température (de préférence: 5 à 100 cycles) comprenant: - une phase à haute température de façon à dissocier les brins d'ADN entre 25 eux (typiquement entre 80 C et 110 C; de préférence à 95 C) ; - une phase à plus basse température de façon à ce que l'oligonucléotide s'hybride sur son site de liaison au niveau des plasmides de la banque B1 (typiquement entre 20 C et 60 C; de préférence à 50 C) ; - une phase d'élongation, typiquement à une température comprise entre 60 C et 80 C 30 (de préférence entre 65 C et 75 C), d'une durée comprise de préférence entre 0 seconde (auquel cas la polymérisation a lieu uniquement pendant la montée et la descente en température) et 100 secondes (lorsqu'on souhaite obtenir des régions recombinées relativement longues).  c) The reaction prepared in c) is subjected to a number of temperature cycles (preferably 5 to 100 cycles) comprising: - a high temperature phase so as to dissociate the DNA strands between them (typically between 80 C and 110 C, preferably 95 C); a lower temperature phase so that the oligonucleotide hybridizes on its binding site at the level of the plasmids of the B1 library (typically between 20 ° C. and 60 ° C., preferably at 50 ° C.); an elongation phase, typically at a temperature of between 60.degree. C. and 80.degree. C. (preferably between 65.degree. C. and 75.degree. C.), of a duration preferably of between 0 seconds (in which case the polymerization takes place only during the rise and fall in temperature) and 100 seconds (when it is desired to obtain relatively long recombined regions).

d) On soumet la réaction obtenue en c) à une étape de sélection des brins nouvellement synthétisés. Pour ce faire, on digère (de préférence pendant une durée comprise entre 10 minutes et 10 heures et à une température comprise entre 25 et 45 C) les plasmides produits à l'étape d) par une enzyme de restriction spécifique des ADN méthylés, de préférence une ou plusieurs enzymes appartenant au groupe des enzymes Dpnl, Nanl, NmuDI et NmuEI. Plus préférentiellement encore, on digère une demi-heure à 37 C par l'enzyme Dpnl. On obtient une banque B2 contenant des plasmides recombinants.  d) The reaction obtained in c) is subjected to a step of selecting the newly synthesized strands. For this purpose, the plasmids produced in step d) are digested (preferably for a period of between 10 minutes and 10 hours and at a temperature of between 25 and 45 ° C.) with a restriction enzyme specific for the methylated DNAs. preferably one or more enzymes belonging to the group of enzymes DpnI, Nanl, NmuDI and NmuEI. More preferably still, one digests for half an hour at 37 C with the enzyme DpnI. A B2 library containing recombinant plasmids is obtained.

e) Etape optionnelle. On élimine par dialyse sur membrane ou toute autre technique adaptée (par exemple une extraction au phénol/chloroforme suivie d'une précipitation à l'éthanol ou à l'isopropanol ou encore l'utilisation d'un kit commercial de purification), l'essentiel des sels présents dans la banque B2.  e) Optional step. It is removed by membrane dialysis or any other suitable technique (for example phenol / chloroform extraction followed by ethanol or isopropanol precipitation or the use of a commercial purification kit). essential salts present in B2 bank.

f) On transforme par une technique adaptée la banque B2 obtenue à l'étape d) (ou e)) dans des cellules (par exemple, des cellules de bactéries, de levures, de plantes, d'insectes, de mammifères ou humaines). De préférence, on transforme l'ADN obtenu à l'étape e) par électroporation de cellules d'E. coli.  f) The B2 library obtained in step d) (or e) is converted by a suitable technique into cells (for example, cells of bacteria, yeasts, plants, insects, mammals or humans) . Preferably, the DNA obtained in step e) is transformed by electroporation of E. coli cells. coli.

g) On fait pousser les cellules transformées sur un milieu de sélection correspondant au 20 marqueur de sélection présent sur le plasmide initial.  g) The transformed cells are grown on a selection medium corresponding to the selection marker present on the initial plasmid.

h) On prépare l'ADN plasmidique des cellules qui ont poussées. On obtient ainsi une banque B2'.  h) Plasmid DNA is prepared from the cells that have grown. A B2 'bank is thus obtained.

Dans un mode de réalisation particulier, on réalise plusieurs tours de recombinaison in vitro circulaire (de préférence: 1-5) : on itère les étapes b) à h) mais à l'étape b) on utilise non pas la banque B I issue du clonage de gènes homologues de différents organismes mais la banque B2' obtenue à l'issue du tour précédent.  In a particular embodiment, several rounds of circular in vitro recombination (preferably: 1-5) are carried out: steps b) to h) are iterated but in step b) the BI bank resulting from cloning of homologous genes of different organisms but B2 'bank obtained at the end of the previous round.

Dans un mode de réalisation particulier, la méthode de sélection utilisée ne fait pas appel à la méthylation, mais à la disparition d'un site de restriction (voir mode de réalisation 2) ou à l'utilisation de souches bactériennes particulière (voir mode de réalisation 3).  In a particular embodiment, the selection method used does not involve methylation, but the disappearance of a restriction site (see embodiment 2) or the use of particular bacterial strains (see embodiment 3).

*** Mode de réalisation 6: Recombinaison in vitro circulaire et sélection fonctionnelle ** Dans un sixième mode de réalisation particulier, on part comme précédemment de gènes obtenus soit par mutagenèse soit par les techniques du metagénome soit encore par clonage de gènes homologues dans différents organismes puis le procédé est adapté de manière évidente pour les gens de l'art afin qu'à l'issue de la dernière étape des modes de réalisation décrits précédemment, la banque de plasmides recombinants puisse être soumise à une méthode de sélection fonctionnelle in vivo ou in vitro. De préférence, la méthode de sélection utilisée est l'une des méthodes suivantes: sélection in vivo, phage display, cell-surface display, compartmentalized self-replication, in vitro compartmentation, ribosome display, mRNA-peptide fusion, mRNA display, plasmid display. Les plasmides obtenus après l'application de cette méthode de sélection fonctionnelle (et éventuel clonage) peuvent être utilisés pour une expression individuelle afin d'isoler un petit nombre de variants significativement améliorés ou employés directement pour un nouveau tour de recombinaison in vitro circulaire. De préférence, on utilise alors une méthode de sélection fonctionnelle qui a lieu directement sur les plasmides circulaires de sorte qu'on peut enchaîner de manière rapide et économique plusieurs tours de recombinaison in vitro circulaire / sélection fonctionnelle.  *** Embodiment 6: Circular in vitro recombination and functional selection ** In a sixth particular embodiment, as before, we start from genes obtained either by mutagenesis or by metagenome techniques or else by cloning homologous genes in different then the method is obviously adapted for those skilled in the art so that at the end of the last step of the embodiments described above, the recombinant plasmid library can be subjected to a method of functional selection in vivo or in vitro. Preferably, the selection method used is one of the following methods: in vivo selection, phage display, cell-surface display, compartmentalized self-replication, in vitro compartmentation, ribosome display, mRNA-peptide fusion, mRNA display, plasmid display . Plasmids obtained following the application of this functional selection method (and possible cloning) can be used for individual expression to isolate a small number of significantly improved variants or used directly for a new circular in vitro recombination round. Preferably, a functional selection method is used which takes place directly on the circular plasmids so that several rounds of circular in vitro recombination / functional selection can be linked quickly and economically.

*** Mode de réalisation 7: Recombinaison in vitro circulaire en utilisant plusieurs oligonucléotides * * Dans un septième mode de réalisation, le procédé selon l'invention est caractérisé par l'utilisation, au sein du mélange qui subit la réaction d'amplification circulaire recombinante, de plusieurs oligonucléotides s'appariant à des endroits différents le long de la séquence des plasmides à recombiner. Ceci permet d'augmenter la fréquence des évènements de recombinaisons (ie. diminuer la distance moyenne entre deux points de recombinaisons).  *** Embodiment 7: Circular in vitro recombination using several oligonucleotides * In a seventh embodiment, the method according to the invention is characterized by the use, within the mixture which undergoes the circular amplification reaction. recombinant, of several oligonucleotides pairing at different locations along the sequence of the plasmids to be recombined. This makes it possible to increase the frequency of the recombination events (ie to decrease the average distance between two recombination points).

Dans un mode de réalisation particulier, le procédé selon l'invention est caractérisé par l'utilisation, au sein du mélange qui subit la réaction d'amplification circulaire recombinante, d'un ou plusieurs oligonucléotides s'appariant à l'un des brins des plasmides à recombiner tandis qu'un ou plusieurs autres oligonucléotides s'apparient à l'autre brin. Ceci permet d'augmenter la proportion de plasmides recombinants par rapport aux plasmides parentaux dans le produit obtenu à l'issue de l'amplification.  In a particular embodiment, the process according to the invention is characterized by the use, within the mixture which undergoes the recombinant circular amplification reaction, of one or more oligonucleotides corresponding to one of the strands of the plasmids to recombine while one or more other oligonucleotides pair with the other strand. This makes it possible to increase the proportion of recombinant plasmids relative to parental plasmids in the product obtained after amplification.

ExemplesExamples

Exemple 1: Recombinaison de deux matrices mutées.  Example 1 Recombination of two mutated matrices

Un premier modèle d'étude, destiné à mesurer l'efficacité de recombinaison entre deux matrices de séquence totalement identiques exceptées deux positions, a été mis en place. Les deux matrices parentales étaient composées du gène de l'ILl5 humain inséré dans le plasmide pORF (Invivogen).  A first study model, intended to measure the recombination efficiency between two completely identical sequence matrices except for two positions, has been put in place. Both parental matrices were composed of the human IL15 gene inserted into the plasmid pORF (Invivogen).

La matrice parentale A contenait une mutation au niveau de la position 457, annulant un site de restriction BsrGI, unique sur l'ensemble du plasmide et de l'insert.  Parental matrix A contained a mutation at position 457, canceling a BsrGI restriction site, unique over the entire plasmid and insert.

La matrice parentale B contenait une mutation au niveau de la position 208, annulant un site de restriction MslI, unique sur l'ensemble du plasmide et de l'insert.  Parental matrix B contained a mutation at position 208, canceling a MsII restriction site, unique over the entire plasmid and insert.

L'oligonucléotide utilisé pour l'amorçage de la polymérisation, IL15(A), était homologue d'une région située 25 bases après l'ATG d'initiation de l'IL15. Sa séquence, de 5' vers 3', était GTATTTCCATCCAGTGCTAC (SEQ ID No 1).  The oligonucleotide used for initiation of the polymerization, IL15 (A), was homologous to a 25 base region after the IL15 initiation ATG. Its sequence, from 5 'to 3', was GTATTTCCATCCAGTGCTAC (SEQ ID No. 1).

Dans une étape préliminaire, 1,5 nmole de l'oligonucléotide IL15(A) a été phosphorylé de façon enzymatique dans un volume réactionnel de 20 l, en utilisant une quantité suffisante de phosphonucléotide kinase et de son tampon, et une concentration finale dans la réaction de 1 mM d'ATP. Le mélange réactionnel a été incubé une heure à 37 C. L'enzyme a ensuite été inactivée en incubant le mélange à une température de 65 C pendant 20 minutes.  In a preliminary step, 1.5 nmol of oligonucleotide IL15 (A) was enzymatically phosphorylated in a reaction volume of 20 L, using a sufficient amount of phosphonucleotide kinase and its buffer, and a final concentration in the reaction of 1 mM ATP. The reaction mixture was incubated for one hour at 37 ° C. The enzyme was then inactivated by incubating the mixture at 65 ° C for 20 minutes.

matrice parentale A (75 ng/ l) 1 l matrice parentale B (75 ng/ l) 1 l Oligonucléotide IL15(A) phosphorylé (dilué à 0,75 M) 1 l dNTP (25 mM) 1 l ATP (10 mM) 1 pl MgSO4 (100 mM) 1 pl Tampon 10x pfu pol 2,5 l Tth ligase 0,8 l NAD (100 mM) 0,2 pl On a ensuite réalisé le mélange réactionnel suivant: 25 dTT(1 M) 0,2 gl Pfu polymérase 0,8 gl Taq polymérase 0,5 l Eau distillée 14 l Total 25 l Un second mélange réactionnel, similaire mais ne comprenant pas d'oligonucléotide (contrôle négatif), a été réalisé en parallèle.  parental matrix A (75 ng / l) 1 l parental matrix B (75 ng / l) 1 l IL15 (A) phosphorylated oligonucleotide (diluted to 0.75 M) 1 l dNTP (25 mM) 1 l ATP (10 mM) 1 μM MgSO 4 (100 mM) 1 μ buffer 10 × pfu pol 2.5 μl T th ligase 0.8 μM NAD (100 mM) 0.2 μl The following reaction mixture was then carried out: dTT (1 M) 0.2 0.8 ml of polymerase 0.5 l Distilled water 14 l Total 25 l A second reaction mixture, similar but not including an oligonucleotide (negative control), was carried out in parallel.

Les deux mélanges réactionnels ont ensuite été soumis à une série de cinq cycles de 10 température tels que [94 C, 1 sec; 50 C, 1 sec; 68 C, 1 sec], suivis de douze cycles de température tels que [94 C, 1 sec; 50 C, 1 sec; 68 C, 20 min].  Both reaction mixtures were then subjected to a series of five temperature cycles such as [94 C, 1 sec; 50 C, 1 sec; 68 C, 1 sec], followed by twelve temperature cycles such as [94 C, 1 sec; 50 C, 1 sec; 68 C, 20 min].

l de chaque mélange réactionnel ont ensuite été prélevés et disposés dans un nouveau tube. Leur ont été ajoutés 4 l de tampon 4 (NEB), 0,5 gl d'enzyme Dpn I à 20 000u/mL (NEB), et 10,5 l d'eau distillée.   1 of each reaction mixture were then taken and placed in a new tube. 4 μl of buffer 4 (NEB), 0.5 μl of Dpn I enzyme at 20,000u / ml (NEB), and 10.5 l of distilled water were added thereto.

Après trente minutes d'incubation puis vingt minutes d'inactivation à la température (65 C), 4 l de chaque mélange réactionnel ont été prélevés et disposés sur une membrane de dialyse (Millipore).  After thirty minutes of incubation and twenty minutes of inactivation at the temperature (65 ° C.), 4 μl of each reaction mixture were taken and placed on a dialysis membrane (Millipore).

Après quinze minutes, 4 l de chaque réaction dialysée sont utilisées pour transformer des bactéries DH10B électrocompétentes en utilisant des conditions classiques. Après une période d'incubation d'une heure dans un milieu SOC ne contenant pas d'agent sélectif, les bactéries transformées ont été étalées sur une boite de pétri contenant de l'ampicilline.  After fifteen minutes, 4 μl of each dialyzed reaction is used to transform electrocompetent DH10B bacteria using standard conditions. After an incubation period of one hour in a SOC medium containing no selective agent, the transformed bacteria were spread on a petri dish containing ampicillin.

Le lendemain, 1380 colonies ont été dénombrées sur la boite de pétri correspondant au mélange réactionnel complet, alors que 6 colonies seulement ont été dénombrées sur la boite correspondant au témoin négatif. Quatre-vingt-seize colonies ont été individuellement repiquées et mises à incuber sous agitation dans 100 l de milieu liquide contenant de l'ampicilline.  The next day, 1380 colonies were counted on the petri dish corresponding to the complete reaction mixture, while only 6 colonies were counted on the box corresponding to the negative control. Ninety-six colonies were individually subcultured and incubated with shaking in 100 l of ampicillin-containing liquid medium.

Des réactions de PCR ont ensuite été réalisées sur ces cultures, en utilisant deux oligonucléotides de sens opposé, flanquant la région codante, et respectivement nommés IL15+ (CTTGGAGCCTACCTAGACTCA (SEQ ID No 2); homologue d'une région située environ 270 pb avant le codon ATG) ; et IL15-" (TGTCTCGGTGTTGACCAAAGG (SEQ ID No 3); homologue d'une région située environ 100 pb après le codon STOP). Le fragment amplifié en utilisant ces oligonucléotides avait une taille de 1079 pb.  PCR reactions were then carried out on these cultures, using two oligonucleotides of opposite direction, flanking the coding region, and respectively designated IL15 + (CTTGGAGCCTACCTAGACTCA (SEQ ID No. 2), homologous to a region located approximately 270 bp before the codon ATG); and IL15- "(TGTCTCGGTGTTGACCAAAGG (SEQ ID NO: 3), homologous to a region about 100 bp after the STOP codon.) The amplified fragment using these oligonucleotides had a size of 1079 bp.

Les fragments d'ADN amplifiés ont été individuellement soumis à la digestion par l'enzyme BsrGI d'une part et par l'enzyme Ms1I d'autre part. Les produits de digestions ont été migrés sur un gel d'agarose. De cette façon, la présence de chacun des deux sites de restriction a pu être mesurée pour chacun des 96 clones, et on a pu classer chaque clone dans l'une des quatre catégories possibles: BsrG IR Msl Is; BsrG Is Msl IR; BsrG IR Msl IR; BsrG Is Msl Is (l'exposant R signifie ici que le fragment amplifié était résistant à la digestion par l'enzyme de restriction, l'exposant S signifie que ledit fragment y était sensible). Les deux premières de ces catégories correspondaient aux matrices parentales. Les deux dernières catégories correspondaient aux clones ayant eu au moins un événement de recombinaison.  The amplified DNA fragments were individually subjected to digestion by the BsrGI enzyme on the one hand and by the Ms1I enzyme on the other hand. The digests were migrated on an agarose gel. In this way, the presence of each of the two restriction sites could be measured for each of the 96 clones, and each clone could be classified into one of four possible categories: BsrG IR Msl Is; BsrG Is Msl IR; BsrG IR Msl IR; BsrG Is Ms1 Is (the exponent R here means that the amplified fragment was resistant to digestion with the restriction enzyme, the exponent S means that said fragment was sensitive thereto). The first two of these categories corresponded to the parental matrices. The last two categories corresponded to clones that had at least one recombination event.

Les deux populations parentales BsrG IR Msl Is et BsrG Is Msl IR représentaient 44% et 32% de la population (soit respectivement 41 et 30 colonies sur 96). Les populations recombinées BsrG IR Msl IR et BsrG Is Msl Is représentent respectivement 20% et 3% de la population totale (soit respectivement 19 et 3 clones sur les 96). Leur nature précise a été vérifié par séquençage d'un échantillon statistique de ces clones recombinants.  The two parent populations BsrG IR Msl Is and BsrG Is Ms1 IR accounted for 44% and 32% of the population (41 and 30 colonies out of 96 respectively). The recombinant BsrG IR Ms1 IR and BsrG Is Ms1 Is populations represent respectively 20% and 3% of the total population (respectively 19 and 3 clones out of 96). Their precise nature was verified by sequencing a statistical sample of these recombinant clones.

Une fréquence significative de clones recombinés (23%) a donc été observée dans cet exemple expérimental, qui démontre donc la faisabilité de la technologie selon l'invention.  A significant frequency of recombinant clones (23%) was therefore observed in this experimental example, which thus demonstrates the feasibility of the technology according to the invention.

Exemple 2: Evolution d'une enzyme par évolution in vitro et recombinaison.  Example 2 Evolution of an Enzyme by In Vitro Evolution and Recombination

On part d'un plasmide contenant un gène codant pour une protéine dont on souhaite augmenter l'activité. On construit rapidement, par la technique Massive Mutagenesis (WO0216606) une banque de plasmides contenant des variants de ce gène d'intérêt, porteurs chacun de diverses mutations ponctuelles. On exprime ces gènes et on les crible de façon à isoler une fraction de plasmides positifs contenant des gènes codant des protéines ayant une activité améliorée. La séquence précise de ces gènes n'est pas connue, mais on sait que leurs séquences sont assez similaires, et identiques au gène de départ mises à part diverses mutations ponctuelles. On dilue ce mélange P1 de plasmides positifs jusqu'à une concentration voisine de 100 ng/gl.  We start from a plasmid containing a gene coding for a protein whose activity we wish to increase. A library of plasmids containing variants of this gene of interest, each carrying a variety of point mutations, is rapidly constructed by Massive Mutagenesis (WO0216606). These genes are expressed and screened to isolate a fraction of positive plasmids containing genes encoding proteins with improved activity. The precise sequence of these genes is not known, but we know that their sequences are quite similar, and identical to the original gene apart from various point mutations. This P1 mixture of positive plasmids is diluted to a concentration in the region of 100 ng / g.

On choisit un oligonucléotide amorce Al complémentaire de la région située ailleurs que sur le gène d'intérêt, de préférence au niveau du vecteur plasmidique. On synthétise cet oligonucléotide puis on phosphoryle 1,5 nmole de l'oligonucléotide Al dans un volume réactionnel de 20 l, en utilisant une quantité suffisante de phosphonucléotide kinase et de son tampon, et une concentration finale dans la réaction de 1 mM d'ATP. Le mélange réactionnel est ensuite incubé une heure à 37 C. L'enzyme kinase est ensuite inactivée en incubant le mélange à une température de 65 C pendant 20 minutes.  A primer oligonucleotide A1 complementary to the region located elsewhere than on the gene of interest is preferably chosen, preferably at the level of the plasmid vector. This oligonucleotide is synthesized and then 1.5 nmol of the oligonucleotide Al is phosphorylated in a reaction volume of 20 l, using a sufficient amount of phosphonucleotide kinase and its buffer, and a final concentration in the reaction of 1 mM ATP. . The reaction mixture is then incubated for one hour at 37 ° C. The kinase enzyme is then inactivated by incubating the mixture at a temperature of 65 ° C. for 20 minutes.

Mélange de matrices parentales P1 (100 ng/ l) 2 l Oligonucléotide Al phosphorylé (dilué à 0,75 M) 1 l dNTP (25mM) 1 l ATP (10 mM) 1 l MgSO4 (100 mM) 1 gl Tampon 10x pfu pol 2,5 l Tth ligase 0,8 l NAD (100 mM) 0, 2 l dTT (1 M) 0,2 l Pfu polymérase 0,8 l Taq polymérase 0,5 gl Eau distillée 14 l Total 25 l Le mélange réactionnel est ensuite soumis à une série de cinq cycles de température tels que [94 C, 1 sec; 50 C, 1 sec; 68 C, 1 sec], suivie de douze cycles de température tels que [94 C, 1 sec; 50 C, 1 sec; 68 C, 20 min].  Mixture of parental matrices P1 (100 ng / l) 2 l phosphorylated Al oligonucleotide (diluted to 0.75 M) 1 l dNTP (25 mM) 1 l ATP (10 mM) 1 l MgSO4 (100 mM) 1 gl Buffer 10x pfu pol 2.5 l Tth ligase 0.8 l NAD (100 mM) 0.2 1 dTT (1 M) 0.2 l Pfu polymerase 0.8 l Taq polymerase 0.5 g Distilled water 14 l Total 25 l The reaction mixture is then subjected to a series of five temperature cycles such as [94 C, 1 sec; 50 C, 1 sec; 68 C, 1 sec], followed by twelve temperature cycles such as [94 C, 1 sec; 50 C, 1 sec; 68 C, 20 min].

Après ces cycles de température, 25 ul du mélange réactionnel sont prélevés et disposés dans un nouveau tube. Leur sont ajoutés 4 l de tampon 4 (NEB), 0,5 l d'enzyme Dpn I à 20 000 u/mL (NEB), et 10,5 gl d'eau distillée. Après trente minutes d'incubation et vingt minutes d'inactivation thermique (65 C), 4 l du mélange réactionnel sont prélevés et disposés sur une membrane de dialyse (Millipore). Après quinze minutes, 4 On réalise ensuite le mélange réactionnel suivant: 15 l de chaque réaction dialysée sont utilisés pour transformer des bactéries DH10B électrocompétentes en utilisant des conditions classiques. Après une période d'incubation d'une heure dans un milieu SOC ne contenant pas d'agent sélectif, les bactéries transformées sont étalées sur une boîte de pétri contenant de l'ampicilline et mises à incuber à 37 C. Le lendemain, on récupère la boîte de pétri et on y prélève 940 colonies qu'on met individuellement à incuber dans 10 plaques à 96 puits pendant trois heures sous agitation dans 100 gl de milieu liquide contenant de l'ampicilline de façon à permettre l'expression protéique. On prend soin de placer deux témoins dans des puits de localisation connue: un milieu de culture seul et un milieu de culture contenant un clone porteur du plasmide d'intérêt initial, qui produira donc une enzyme présentant l'activité de base. Après expression, on teste individuellement l'activité enzymatique de la protéine d'intérêt présente dans chaque puit et on la compare à celle de chacun des deux contrôles. On récupère les clones dont l'activité enzymatique est mesurée comme significativement supérieure à celle du clone initial.  After these temperature cycles, 25 μl of the reaction mixture are taken and placed in a new tube. 4 μl of buffer 4 (NEB), 0.5 μl of Dpn I enzyme at 20,000 μ / ml (NEB), and 10.5 μl of distilled water are added thereto. After thirty minutes of incubation and twenty minutes of thermal inactivation (65 C), 4 l of the reaction mixture are removed and arranged on a dialysis membrane (Millipore). After 15 minutes, the following reaction mixture is then carried out: 15 μl of each dialyzed reaction is used to transform electrocompetent DH10B bacteria using standard conditions. After an incubation period of one hour in a SOC medium containing no selective agent, the transformed bacteria are spread on a petri dish containing ampicillin and incubated at 37 C. The next day, we recover the petri dish and 940 colonies are taken and individually incubated in 96-well plates for three hours under agitation in 100 μl of liquid medium containing ampicillin to allow protein expression. Care is taken to place two controls in wells of known localization: a culture medium alone and a culture medium containing a clone carrying the plasmid of initial interest, which will therefore produce an enzyme having the basic activity. After expression, the enzymatic activity of the protein of interest present in each well is individually tested and compared with that of each of the two controls. Clones whose enzymatic activity is measured as significantly greater than that of the initial clone are recovered.

Exemple 3: Recombinaison de gènes naturels partageant un certain degré d'homologie.  Example 3 Recombination of natural genes sharing a certain degree of homology.

On clone dans un même plasmide contenant un gène marqueur de résistance à l'ampicilline un ensemble de gènes homologues issus d'organismes différents. On dilue ce mélange P 1 jusqu'à une concentration de 100 ng/ l. La concentration des matrices parentales P 1 s'entend en quantité d'ADN total par gl (par exemple, dans le cas d'un mélange équimolaire de 4 gènes, on introduit 100/4 = 25 ng/ l de chacun des gènes).  A set of homologous genes from different organisms is cloned into the same plasmid containing an ampicillin resistance marker gene. This mixture P 1 is diluted to a concentration of 100 ng / l. The concentration of parental matrices P 1 is in total DNA amount per gl (for example, in the case of an equimolar mixture of 4 genes, 100/4 = 25 ng / l of each of the genes is introduced).

On choisit un oligonucléotide amorce Al complémentaire de la région située ailleurs que sur les gènes d'intérêt, de préférence au niveau du vecteur plasmidique. On synthétise cet oligonucléotide puis on phosphoryle 1,5 nmole de l'oligonucléotide Al dans un volume réactionnel de 20 l, en utilisant une quantité suffisante de phosphonucléotide kinase et de son tampon, et une concentration finale dans la réaction de 1 mM d'ATP. Le mélange réactionnel est ensuite incubé une heure à 37 C.  A primer oligonucleotide A1 complementary to the region located elsewhere than on the genes of interest, preferably at the level of the plasmid vector, is chosen. This oligonucleotide is synthesized and then 1.5 nmol of the oligonucleotide Al is phosphorylated in a reaction volume of 20 l, using a sufficient amount of phosphonucleotide kinase and its buffer, and a final concentration in the reaction of 1 mM ATP. . The reaction mixture is then incubated for one hour at 37 ° C.

L'enzyme kinase est ensuite inactivée en incubant le mélange à une température de 65 C pendant 20 minutes.  The kinase enzyme is then inactivated by incubating the mixture at 65 C for 20 minutes.

On réalise ensuite le mélange réactionnel suivant: Mélange de matrices parentales P1 (100 ng/gl) 2 l Oligonucléotide Al phosphorylé (dilué à 0, 75 M) 1 gl dNTP (25mM) ATP (10 mM) MgSO4 (100 mM) Tampon 10x pfu pol Tth ligase NAD (100 mM) dTT (1 M) Pfu polymérase Taq polymérase Eau distillée 1 l 1 l 1 l 2,5 l 0,8 l 0,2 gl 0,2 pl 0,8 l 0,5 l 14 gl Total 25 l Le mélange réactionnel est ensuite soumis à une série de cinq cycles de témpérature tels que [94 C 1 sec; 50 C 1 sec; 68 C 1 sec], suivis de douze cycles de température tels 15 que [94 C 1 sec; 50 C 1 sec; 68 C 20 min].  The following reaction mixture is then carried out: Mixture of parental matrices P1 (100 ng / gl) 2 l phosphorylated Al oligonucleotide (diluted to 0.75 M) 1 gl dNTP (25 mM) ATP (10 mM) MgSO4 (100 mM) Buffer 10x pfu pol Tth ligase NAD (100 mM) dTT (1 M) Pfu polymerase Taq polymerase Distilled water 1 l 1 l 1 l 2,5 l 0,8 l 0,2 gl 0,2 pl 0,8 l 0,5 l 14 g Total 25 l The reaction mixture is then subjected to a series of five temperature cycles such as [94 C 1 sec; 50 C 1 sec; 68 C 1 sec], followed by twelve temperature cycles such as [94 C 1 sec; 50 C 1 sec; 68 C 20 min].

Après ces cycles de température, 25 l du mélange réactionnel sont prélevés et disposés dans un nouveau tube. Leur sont ajoutés 4 l de tampon 4 (NEB), 0,5 l d'enzyme DpnI à 20 000 u/mL (NEB), et 10,5 l d'eau distillée. Après trente minutes d'incubation et vingt minutes d'inactivation thermique (65 C), 4 l du mélange réactionnel sont prélevés et disposés sur une membrane de dialyse (Millipore). Après quinze minutes,4 l de chaque réaction dialysée sont utilisés pour transformer des bactéries DH10B électrocompétentes en utilisant des conditions classiques. Après une période d'incubation d'une heure dans un milieu SOC ne contenant pas d'agent sélectif, les bactéries transformées sont étalées sur une boîte de pétri contenant de l'ampicilline et mises à incuber à 37 C.  After these temperature cycles, 25 l of the reaction mixture are taken and placed in a new tube. 4 μl of buffer 4 (NEB), 0.5 μl of DpnI enzyme at 20,000 μ / ml (NEB), and 10.5 μl of distilled water are added thereto. After thirty minutes of incubation and twenty minutes of thermal inactivation (65 C), 4 l of the reaction mixture are removed and arranged on a dialysis membrane (Millipore). After fifteen minutes, 4 μl of each dialyzed reaction is used to transform electrocompetent DH10B bacteria using standard conditions. After an incubation period of one hour in a SOC medium containing no selective agent, the transformed bacteria are spread on a petri dish containing ampicillin and incubated at 37 ° C.

Le lendemain, on récupère la boîte de pétri et on y prélève, au titre de contrôle qualité, 48 colonies qu'on met individuellement à incuber pendant trois heures sous agitation dans 100 l de milieu liquide contenant de l'ampicilline. On prépare l'ADN plasmidique de ces 48 clones et on séquence la région d'intérêt en utilisant des oligonucléotides appropriés. L'analyse des séquences obtenues doit montrer que la banque construite par recombinaison in vitro de variants d'un gène issus d'organismes différents contient des gènes présentant plusieurs recombinaisons entre les variants initiaux.  The next day, the petri dish is recovered and 48 colonies are collected for quality control purposes and are individually incubated for three hours under stirring in 100 l of liquid medium containing ampicillin. The plasmid DNA of these 48 clones is prepared and the region of interest is sequenced using appropriate oligonucleotides. The analysis of the sequences obtained must show that the library constructed by in vitro recombination of variants of a gene from different organisms contains genes with several recombinations between the initial variants.

Plusieurs centaines ou plusieurs milliers des gènes recombinés sont ensuite testés en aveugle (c'est-à-dire sans que leur séquence soit préalablement connue) en utilisant un test d'activité. Les gènes présentant une modification de la propriété étudiée sont ensuite séquencés et caractérisés plus complètement.  Several hundreds or thousands of the recombinant genes are then blinded (i.e. without their sequence being previously known) using an activity test. Genes with a modification of the studied property are then sequenced and characterized more completely.

Légendes des figures.Legends of the figures.

Figure 1. Principe de la recombinaison in vitro circulaire.  Figure 1. Principle of circular in vitro recombination.

Un ensemble de plasmides parents (pl, p2), sont identiques pour leur partie vecteur (origine de réplication, gène de résistance à un antibiotique,... ; trait plein) et portent comme insert des versions différentes (ayant un certain degré de similarité de séquence) d'un gène d'intérêt (hachures). Pour simplifier le schéma, on a choisit d'illuster un cas où il n'y aurait que 2 plasmides parents; en réalité, il peut y avoir un grand nombre de plasmides parents différents. Cet ensemble de plasmides est amplifié avec des cycles d'élongation très courts en utilisant un seul oligonucléotide amorce. Les produits recombinés obtenus (la descendance: p3, p4, p5, p6) ont tous la portion commune des plasmides de départ (traits pleins) et leurs inserts (hachures) combinent les inserts des plasmides de départ. Ainsi, par exemple, le gène d'intérêt de p3 a une séquence qui est la juxtaposition du début de la séquence de l'insert de pl et de la fin de la séquence issue de p2. Pour le plasmide p4, il y a également une recombinaison unique entre pl et p2 mais l'ordre est inversé. Les plasmides p5 et p6 illustrent les types de produits qui peuvent être obtenus lorsqu'il y a deux événements de recombinaison, avec des séquences de type (début de l'insert de pl partie centrale de l'insert de p2 fin de l'insert de pl) et (début de l'insert de p2 partie centrale de l'insert de pl fin de l'insert de p2) réciproquement. Il est possible suivant ce principe d'obtenir un nombre très élevé de produits différents suivant la position des recombinaisons et leur nombre.  A set of parent plasmids (pl, p2) are identical for their vector part (origin of replication, antibiotic resistance gene, ... solid line) and carry as insert different versions (having a certain degree of similarity sequence) of a gene of interest (hatching). To simplify the diagram, we chose to illustrate a case where there are only 2 parent plasmids; in reality, there may be a large number of different parent plasmids. This set of plasmids is amplified with very short elongation cycles using a single primer oligonucleotide. The recombined products obtained (progeny: p3, p4, p5, p6) all have the common portion of the starting plasmids (solid lines) and their inserts (hatching) combine the inserts of the starting plasmids. Thus, for example, the gene of interest of p3 has a sequence which is the juxtaposition of the beginning of the sequence of the pl insert and the end of the sequence from p2. For plasmid p4, there is also a unique recombination between p1 and p2 but the order is reversed. Plasmids p5 and p6 illustrate the types of products that can be obtained when there are two recombination events, with sequences of the type (beginning of the insert of the central part of the insert of p2 end of the insert of pl) and (beginning of the insert of p2 central part of the insert pl pl end of the insert of p2) reciprocally. It is possible according to this principle to obtain a very large number of different products depending on the position of the recombinations and their number.

Figure 2. Principe de la recombinaison circulaire par élongation à cycles courts.  Figure 2. Principle of circular recombination by short cycle elongation.

(b) On part dans cet exemple de quatre plasmides parents pl, p2, p3 et p4 différents d'un unique oligonucléotide amorce complémentaire ou partiellement complémentaire d'un brin de ces quatre plasmides.  (b) In this example, four parent plasmids p1, p2, p3 and p4 differ from a single primer oligonucleotide complementary to or partially complementary to one strand of these four plasmids.

(c) On ajoute une polymérase thermostable, éventuellement une ligase thermostable et des désoxyribonucléotide triphosphate dans un tampon adapté et on soumet le mélange à un thermocyclage. Lors du premier cycle, l'oligonucléotide amorce s'hybride avec pl et une portion de pl est copiée, générant un fragment de plasmide complémentaire d'un brin de pl. Au second cycle, après s'être détachée, cette portion de plasmide s'hybride avec p2 et après polymérisation une molécule recombinée complémentaire d'un fragment d'un brin de pl et d'un fragment d'un brin de p2 est obtenue. Au troisième cycle, après s'être détachée, cette molécule s'hybride avec p3 et on obtient une molécule recombinée complémentaire d'un fragment d'un brin de pl, d'un fragment d'un brin de p2 et d'un fragment d'un brin de p3. A l'issue d'un quatrième cycle de dénaturation, hybridation, élongation, un plasmide complet est obtenu, qui recombine pl, p2, p3 et p4.  (c) Thermostable polymerase, optionally thermostable ligase and deoxyribonucleotide triphosphate are added to a suitable buffer and the mixture is thermocycled. In the first cycle, the primer oligonucleotide hybridizes with p1 and a portion of p1 is copied, generating a plasmid fragment complementary to a strand of p1. In the second cycle, after detaching, this portion of plasmid hybridizes with p2 and after polymerization a complementary recombinant molecule of a fragment of a strand of p1 and a fragment of a strand of p2 is obtained. In the third cycle, after being detached, this molecule hybridizes with p3 and a recombinant molecule complementary to a fragment of a strand of p1, a fragment of a strand of p2 and a fragment is obtained. one strand of p3. At the end of a fourth cycle of denaturation, hybridization, elongation, a complete plasmid is obtained, which recombines pl, p2, p3 and p4.

Figure 3. Recombinaison circulaire de mutants ponctuels.  Figure 3. Circular recombination of point mutants.

(a) On réalise des mutants dirigés ponctuels d'un plasmide unique à l'aide des oligonucléotides 1, 2, 3 et 4.  (a) Point-directed mutants of a single plasmid were made using oligonucleotides 1, 2, 3 and 4.

(b) On obtient une collection de 4 mutants simples.  (b) A collection of 4 simple mutants is obtained.

(c) Le procédé selon l'invention permet de recombiner ces mutants simples pour obtenir des mutants doubles, triples et quadruples. Le mélange produit contient également des plasmides sauvages ainsi que des mutants simples.  (c) The method according to the invention makes it possible to recombine these simple mutants to obtain double, triple and quadruple mutants. The product mixture also contains wild-type plasmids as well as simple mutants.

Claims (27)

Revendications.Claims. 1- Procédé de production in vitro de polynucléotides d'intérêt recombinés à partir d'au moins 2 polynucléotides d'intérêt différents, caractérisé en ce qu'il comprend: a) préparer un mélange comprenant des molécules polynucléotidiques circulaires comprenant chacunes un desdits polynucléotides d'intérêt différents, et au moins un oligonucléotide amorce s'hybridant à une région conservée dans lesdites molécules polynucléotidiques circulaires; b) soumettre le mélange à plusieurs cycles d'élongation comprenant chacun une phase d'élongation, et la durée d'élongation pour au moins un des cycles est adaptée pour que l'élongation soit interrompue au niveau desdits polynucléotides d'intérêt; ledit procédé résultant en la production de molécules polynucléotidiques circulaires nouvellement synthétisées comprenant des polynucléotides d'intérêt recombinés.  In vitro production process for polynucleotides of interest of at least two different polynucleotides of different interest, characterized in that it comprises: a) preparing a mixture comprising circular polynucleotide molecules each comprising one of said polynucleotides, different interest, and at least one primer oligonucleotide hybridizing to a conserved region in said circular polynucleotide molecules; b) subjecting the mixture to several elongation cycles each comprising an elongation phase, and the elongation time for at least one of the cycles is adapted so that the elongation is interrupted at said polynucleotides of interest; said method resulting in the production of newly synthesized circular polynucleotide molecules comprising recombinant polynucleotides of interest. 2- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le procédé comprend en outre une étape c) de sélection les molécules polynucléotidiques circulaires nouvellement synthétisées.  2. Method according to claim 1, characterized in that the method further comprises a step c) of selecting the newly synthesized circular polynucleotide molecules. 3- Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le nombre de polynucléotides d'intérêt différents est compris entre 2 et 1011, de préférence entre 2 et 106.  3- Method according to claim 1 or 2, characterized in that the number of polynucleotides of different interest is between 2 and 1011, preferably between 2 and 106. 4- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les étapes d'élongation ont des durées comprises entre 0 s et 100 s, et de préférence comprises entre 0 s et 5 s.  4. Process according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the elongation steps have durations between 0 s and 100 s, and preferably between 0 s and 5 s. 5- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que lesdites lesdits polynucléotidiques d'intérêt présentent une identité de séquence supérieure à 50%, et de préférence supérieure à 85%.  5. Method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that said polynucleotides of interest have a sequence identity greater than 50%, and preferably greater than 85%. 6- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que lesdites molécules polynucléotidiques circulaires sont doublebrin, de préférence un plasmide.  6. Process according to any one of claims 1 to 5, characterized in that said circular polynucleotide molecules are double-stranded, preferably a plasmid. 7- Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que lesdites molécules polynucléotidiques circulaires ne diffèrent essentiellement que par les polynucléotides d'intérêt.  7- Method according to claim 6, characterized in that said circular polynucleotide molecules differs essentially only by the polynucleotides of interest. 8- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit oligonucléotide amorce a une taille comprise entre 6 et 100 bases, et de préférence entre 15 et 25 bases.  8- Method according to any one of the preceding claims, characterized in that said primer oligonucleotide has a size of between 6 and 100 bases, and preferably between 15 and 25 bases. 9- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le procédé met en oeuvre un seul oligonucléotide amorce.  9- Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the method uses a single oligonucleotide primer. 10- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le 10 procédé met en oeuvre deux oligonucléotides amorces ou plus, de préférence entre deux et 5 oligonucléotides amorces.  10. Process according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the process uses two or more primer oligonucleotides, preferably between two and five primer oligonucleotides. 11- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'oligonucléotide amorce s'hybride sur lesdites molécules polynucléotidiques circulaires en dehors des polynucléotides d'intérêt.  11- Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the primer oligonucleotide hybridizes on said circular polynucleotide molecules outside the polynucleotides of interest. 12- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élongation est réalisée par une polymérase thermostable, de préférence sélectionnée parmi le groupe des DNA polymérases Taq, Pfu, Vent, Pfx, KD ou un mélange de celles-ci.  12- Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the elongation is carried out by a thermostable polymerase, preferably selected from the group of DNA polymerases Taq, Pfu, Vent, Pfx, KD or a mixture thereof. this. 13- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce 20 qu'une DNA ligase thermostable (de préférence: la Taq Ligase, la Tth Ligase ou l'Amp Ligase) est ajoutée dans ledit mélange.  13. A process as claimed in any one of the preceding claims, characterized in that a thermostable DNA ligase (preferably: Taq Ligase, Tth Ligase or Amp Ligase) is added to said mixture. 14- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'oligonucléotide amorce est phosphorylé.  14- Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the primer oligonucleotide is phosphorylated. 15- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la sélection c) est effectuée par digestion des molécules polynucléotidiques circulaires résultant de l'étape b) par une ou plusieurs enzymes spécifiques de l'ADN méthylé, de préférence sélectionnées parmi le groupe suivant: Dpnl, NanII, NmuDI, NmuEI.  15- Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the selection c) is carried out by digestion of the circular polynucleotide molecules resulting from step b) by one or more specific enzymes of the methylated DNA, preferably selected from the following group: DpnI, NanII, NmuDI, NmuEI. 16- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les molécules polynucléotidiques circulaires initiales de l'étape a) ont été amplifiés dans des souches ung- et que la sélection c) est effectuée en transformant des souches ung+ par des molécules polynucléotidiques circulaires résultant de l'étape b).  16- Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the initial circular polynucleotide molecules of step a) have been amplified in ung- strains and that the selection c) is carried out by transforming ung + strains by circular polynucleotide molecules resulting from step b). 17- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit oligonucléotide amorce présente une ou plusieurs bases mésappariées qui supprime(nt), dans les molécules polynucléotidiques circulaires nouvellement synthétisées, un site de restriction d'une endonucléase présent dans les molécules polynucléotidiques circulaires initiales de l'étape a), et en ce que la sélection c) est effectuée par la digestion des molécules polynucléotidiques circulaires initiales par ladite enzyme de restriction.  17. The method as claimed in claim 1, wherein said primer oligonucleotide has one or more mismatched bases which remove, in the newly synthesized circular polynucleotide molecules, a restriction site of an endonuclease present in the initial circular polynucleotide molecules of step a), and in that selection c) is performed by digesting the initial circular polynucleotide molecules with said restriction enzyme. 18- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 17, caractérisé en ce que lesdits polynucléotides d'intérêt sont issues du clonage homologue d'un gène dans plusieurs organismes différents.  18- Method according to any one of claims 1 to 17, characterized in that said polynucleotides of interest are derived from the homologous cloning of a gene in several different organisms. 19- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 17, caractérisé en ce que lesdits polynucléotides d'intérêt sont produits par clonage direct - par les techniques 15 dites du metagénome - d'ADN issu d'une source environnementale.  19. A method according to any one of claims 1 to 17, characterized in that said polynucleotides of interest are produced by direct cloning - by so-called metagenome techniques - of DNA from an environmental source. 20- Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 17, caractérisé en ce que lesdits polynucléotides d'intérêt sont produits par une technique de mutagenèse.  20- Method according to any one of claims 1 to 17, characterized in that said polynucleotides of interest are produced by a mutagenesis technique. 21- Procédé selon la revendication 20, caractérisé en ce que la technique de mutagenèse utilisée est la mutagenèse aléatoire, la mutagenèse dirigée ou la Massive Mutagenesis 20 .  21- Method according to claim 20, characterized in that the mutagenesis technique used is random mutagenesis, site-directed mutagenesis or Massive Mutagenesis 20. 22- Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 17, caractérisé en ce que les molécules polynucléotidiques circulaires résultant de l'étape c) sont soumises à nouveau à l'étape b) de la revendication 1.  22. A method according to any one of claims 2 to 17, characterized in that the circular polynucleotide molecules resulting from step c) are subjected again to step b) of claim 1. 23- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits polynucléotides d'intérêt recombinés résultants sont ensuite soumis à une étape de criblage à bas-débit, hautdébit ou ultra-haut-débit.  23. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that said resultant recombined polynucleotides of interest are then subjected to a low-throughput, high-throughput or ultra-high-throughput screening step. 24- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits polynucléotides d'intérêt recombinés résultants sont soumis à une étape de sélection fonctionnelle.  24. A method according to any one of the preceding claims, characterized in that said resulting recombined polynucleotides of interest are subjected to a functional selection step. 25- Procédé selon la revendication 24, caractérisé en ce que la méthode de sélection fonctionnelle est sélectionnée parmi les techniques suivantes: sélection à la surface d'un ribosome ribosome display , sélection à la surface d'un phage phage display , sélection à la surface d'une cellule cell-surface display , sélection à la surface d'un plasmide plasmid display , fusion ARNm-peptide, compartimentation in vitro, auto-réplication compartimentée, et sélection in vivo.  25. A method according to claim 24, characterized in that the functional selection method is selected from the following techniques: selection on the surface of a ribosome ribosome display, selection on the surface of a phage phage display, selection on the surface. of a cell-surface display cell, selection on the surface of a plasmid display plasmid, mRNA-peptide fusion, in vitro compartmentalization, compartmentalized self-replication, and selection in vivo. 26- Banque de séquences polynucléotidiques d'intérêt recombinées produites par le procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes.  A library of polynucleotide sequences of recombinant interest produced by the method of any one of the preceding claims. 27- Banque protéique issue de l'expression d'une banque selon la revendication 26.  27- Protein bank derived from the expression of a library according to claim 26.
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