$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
بعد التسلسل المبكر للأنواع المسببة للأمراض15و16و17و18 وsaprophytic 19Leptospira ، يلقي تعدين البيانات للجينوم الضوء على عدة جوانب من مسببات الأمراض اللبتوسبيرية. في معظم الحالات، تم استكشاف وظيفة البروتين باستخدام النظير المؤتلف من البروتينات المفترضة المكشوفة سطح اللبتوسبيرال والمضاربة اللاحقة من وظيفة البروتين الأصلي20،21،22،23،24،25،26.
إن توليد المسوخ، وتقييم النمط الظاهري لكل منها، هما عنصران رئيسيان في التحليل الجينومي الوظيفي. المحاولات الأولية لتوليد المسوخ في Leptospira spp. تحققت عن طريق موتاجينيسيس الإرسال والاستقبال العشوائي27،28،29،30؛ ومع ذلك، بعد تحليل مستفيض وشاق للاستدلال على هوية الجينات المعطلة، لوحظ أن 15٪ فقط من جميع الجينات في L. interrogans سيروفار مانيلا تعطلت27. وتحققت الضربة القاضية الجينات المستهدفة كذلك عن طريق إعادة التركيب متجانسة باستخدام البلازميدات الانتحارية لتقديم كاسيت مقاومة المضادات الحيوية محاطة الأسلحة متجانسة داخل الهدف المطلوب31,32.
من خلال تطبيق هذه التقنيات ، تم استكشاف العديد من جوانب البيولوجيا الأساسية اللبتوسبيرية والفوعة31،33،34،35،36،37. تطوير كولاي -اللبتوسبيرا ناقلات المكوك المترافق، pMaOri 11،سمح بتسليم مكونات لإسكات الجينات الظهارية.
وقد تبين سابقا أن كسر حبلا مزدوجة الناجمة عن Cas9 قاتلة لسبتوسبيرا spp. وكديل لذلك، البديل غير نشطة تحفيزيا من الانزيم، dCas9، يمكن استخدامها لتحقيق إسكات الجينات في كل من الأنواع saprophytic ومسببة للأمراض4،5. باستخدام pMaOri.dCas9 البلازميد باعتباره العمود الفقري للربط كاسيت SGRNA, يمكن الحصول على إسكات الجينات محددة ومستقرة بسبب التعبير عن كل من dCas9 وsgRNA; DCas9 ملزمة SGRNA سيقود البروتين إلى الهدف المطلوب من قبل واتسون كريك قاعدة الاقتران.
لإسكات الجينات كاملة، يجب أن تصمم protospacer على أساس حبلا قالب من الجين المطلوب بحيث الاقتران قاعدة من SgRNA يحدث مع حبلا الترميز. استنادا إلى متوسط محتوى C + G بنسبة 35٪ في Leptospira spp.، فإن PAM 5'-NGG-3 'سيحدث على الأقل 3 مرات كل 100 نقطة أساس. لذلك، فإن أي جين تقريبا داخل جينوم ليبتوسبيرا يحتوي على واحد على الأقل PAM. ومع ذلك، إذا لم يتم العثور على عزر NGG، يمكن تقييم عزر NAG البديل.
تقنيات إسكات الجينات السابقة ، مثل أصابع الزنك و TALE (المفعول الشبيه بمنشط النسخ) ، اعتمدت على بناء بروتين واحد مختلف لكل هدف ، مما يجعل هذه التقنيات شاقة ومكلفة38. في حالة CRISPRi ، فإن المكون المتغير هو sgRNA ، مما يجعل من الضروري تغيير 20 نقطة أساس فقط في نهاية 5. وقد لوحظ إسكات الجينات كاملة ومستقرة ومستهدفة ليس فقط في Leptospira spp.4,5, ولكن أيضا في البكتيريا الأخرى8,39,40,41.
تطوير وسائل الإعلام هان13 يفضل انتعاش المسوخ عن طريق الحد بشكل كبير من وقت الحضانة لتشكيل مستعمرة والسماح Leptospira أن تنمو في 37 سC. ومع ذلك ، خلال خطوة اقتران ، لا ينصح استخدامه لأن الإشريكية القولونية يمكن أن تتكاثر بقوة في هذه الوسائط والتغلب على النسبة المقصودة 1:1 بين الخلايا المانحة والمتلقية. في هذه المرحلة ، EMJH زائد DAP هو الخيار الأفضل ، لأن E. coli تكرار سيئة في هذه الوسائط. ومن الجدير بالذكر أن بعض المختبرات جعل EMJH المكملة في المنزل، والتي يمكن أن تحتوي على مكونات إضافية التي قد تدعم أيضا نمو خلايا الإشريكية القولونية.
تم تحسين بروتوكول اقتران المعروضة هنا ل L. interrogans سيروفار كوبنهاغني سلالة Fiocruz L1-130، وثبت أيضا أن تكون فعالة في تحويل سلالة المسببة للأمراض معزولة مؤخرا من عينات التربة5. وتشير المحاولات الأولية مع مختلف الأنواع من الأنواع Serovars L. borgpetersenii انخفاض كفاءة اقتران مع البروتوكول الموصوف. وهكذا، عند العمل مع أنواع مختلفة / سيروفارس من Leptospira،ينبغي تحديد الظروف المثلى للتحضان تجريبيا، مع الأخذ بعين الاعتبار المانحة: نسب الخلية المتلقي، وكثافات الخلية الأولية، وسائل الإعلام والتوقيت اقتران (24 و 48 ساعة). من المعقول أن نفترض أن أنواع اللبتوسبيرا المختلفة وال سيروفارس ستتصرف بشكل مختلف مع بروتوكولات اقتران مختلفة.
على الرغم من أن مستعمرات اللبتوسبيرا saprophytic سهلة نسبيا لتصور على لوحات، يمكن أن تكون المستعمرات المسببة للأمراض أكثر صعوبة لمراقبة. عادة، باستخدام وسائل الإعلام هان تكملها مع 0.4٪ مصل الأرنب وspectinomycin، يمكن ملاحظة المستعمرات العابرة في اليوم 10. في تجربتنا، المستعمرات موجودة في البداية كهالة شفافة على سطح وسائل الإعلام. في بروتوكول الفيديو ، تظهر المستعمرات الأكثر كثافة ، بعد 14 يوما من النمو ، نظرا لأنه كان من الصعب تصوير المستعمرات الشفافة. في هذه المرحلة، يمكن أن يساعد تدوير اللوحة لتحقيق حدوث ضوء مختلف والتحول بين الخلفيات البيضاء والداكنة في تحديد المستعمرات.
للتحقق من صحة متحولة، immunoblotting يقدم نهجا مباشرا. ومع ذلك ، لأن الأجسام المضادة ليست متاحة دائما ضد البروتينات المستهدفة ، يمكن اتباع استراتيجيات بديلة للتحقق من صحة إسكات الجينات. الكم عكس النسخ PCR (qRT-PCR) باستخدام التمهيديات للجين الهدف والتحكم التأسيسي فعال للتحقق من صحة إسكات الجينات منذ dCas9 الموجهة sgRNA هو المسؤول عن انسداد النسخ الجيني. إذا كان الجين المستهدف يشفر شريط بروتين محدد بوضوح في المواد الهلامية البروتينية ، يمكن أن تظهر SDS-PAGE إسكاتا ، وفقا لجين lipL32 إسكات5. إذا تم إسكات جينات التمثيل الحيوي LPS ، يمكن استخدام تلطيخ LPS ؛ في حالة إسكات الجينات ترميز للإنزيمات مع ركائز محددة جيدا، المقايسات الحركية مع الركائز الكروموجينية هي استراتيجيات صالحة؛ β-galactosidase إسكات في L. biflexa تم التحقق من صحة باستخدام X-غال و ONPG (ortho-Nitrophenyl-β-galactoside)ركائز 4.
بعد تأكيد إسكات الجينات، يمكن تصميم التجارب لزيادة تقييم النمط الظاهري. ويمكن إجراء المقايسات الملزمة في حالة إسكات الالتصاقات البكتيرية؛ أكدت المقايسات تحدي المصل دور LigA وLigB في بقاء المصل التي عرضها اللبتوسبيراالمسببة للأمراض5. ويمكن أيضا أن تستخدم المسوخ لتطعيم الحيوانات لتقييم توهين الفوعة. في هذه الحالة ، يجب مقارنة الحيوانات التي تم تلقيحها بالمتحولة بالحيوانات المصابة بالخلايا التي تحتوي على pMaOri.dCas9 فقط.
في الختام، يصف البروتوكول الحالي تطبيق CRISPRi لإسكات الجينات في أنواع اللبتوسبيرا المسببة للأمراض باستخدام وسائل الإعلام HAN لتسهيل الانتعاش متحولة في غضون 10 أيام. إسكات الجينات جنبا إلى جنب مع التحليل الجينومي الوظيفي سوف يحسن فهمنا للآليات المسببة للأمراض من Leptospira, ويؤدي في نهاية المطاف إلى وضع استراتيجيات وقائية أفضل لمكافحة الأمراض.