Dieses Protokoll beschreibt den Nachweis von Integronen der Klasse 1 und den zugehörigen Genkassetten in Lebensmitteln.
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Methodenartikel
Dieses Protokoll beschreibt den Nachweis von Integronen der Klasse 1 und den zugehörigen Genkassetten in Lebensmitteln.
Antibiotikaresistenz ist eine der größten Bedrohungen für die Gesundheit im 21. Jahrhundert. Der Erwerb von Resistenzgenen durch lateralen Gentransfer ist ein wesentlicher Faktor für die Ausbreitung vielfältiger Resistenzmechanismen. Unter den DNA-Elementen, die den lateralen Transfer erleichtern, sind die Integrone der Klasse 1 weitgehend für die Verbreitung von Antibiotikaresistenzdeterminanten unter gramnegativen Krankheitserregern verantwortlich. Insgesamt haben diese Integrone über 130 verschiedene Antibiotikaresistenzgene erworben und verbreitet. Durch den anhaltenden Einsatz von Antibiotika sind Integrone der Klasse 1 in Kommensalen und Krankheitserregern von Menschen und ihren Haustieren allgegenwärtig geworden. Infolgedessen sind sie heute in allen menschlichen Abfallströmen zu finden, wo sie weiterhin neue Gene erwerben und das Potenzial haben, über die Nahrungskette wieder in den Menschen zurückzukehren. Dieses Protokoll beschreibt einen optimierten Ansatz für den Nachweis von Integronen der Klasse 1 und den damit verbundenen Resistenzgenkassetten in Lebensmitteln unter Verwendung von Kultivierung und PCR. Mit diesem Protokoll sollten Forscher in der Lage sein: Proben zu sammeln und vorzubereiten, um angereicherte Kulturen herzustellen und nach Integronen der Klasse 1 zu suchen; Isolierung einzelner Bakterienkolonien zur Identifizierung von Integron-positiven Isolaten; Identifizierung von Bakterienarten, die Integrone der Klasse 1 enthalten; und diese Integronen und die damit verbundenen Genkassetten zu charakterisieren.
Die Entdeckung der Antibiotika war eine der größten wissenschaftlichen Errungenschaften des 20. Jahrhunderts. Allerdings hat der Gebrauch und Missbrauch von Antibiotika, um der raschen Entwicklung von Antibiotika-resistenten Bakterien geführt, und diese nun eine ernsthafte Bedrohung für die öffentliche Gesundheit in das 21. Jahrhundert. Der Aufstieg der Bakterienstämme resistent gegen die meisten Behandlungsmöglichkeiten eröffnet die Möglichkeit, betreten wir eine Ära, in der antimikrobiellen Arzneimitteln nicht mehr wirksam sind 1,2.
Die genetische Maschinerie, die Antibiotika-Resistenz ist ein altes System, Zeit vor Menschen und antibiotischen Selektionsdruck durch Millionen von Jahren 3. Mobile genetische Elemente, wie Plasmiden, Transposons, genomische Inseln integrative konjugativen Elemente und Integrons kann Antibiotikaresistenzgenen (ARG) innerhalb und zwischen den Bakterienspezies 4 verbreiten. Von diesen wurden Integrons eine zentrale Rolle bei der Verbreitung von ARG trotz der spielte,Tatsache, dass sie verlassen sich auf Plasmide und Transposons für die Mobilisierung und das Einsetzen in bakterielle Genome 5. Integrons erfassen Genkassetten mit einem Integron-Integrase und dann zum Ausdruck Kassetten unter Verwendung eines Promotors codiert Integron 6,7 (Abbildung 1). Integron Genkassetten sind kleine mobile Elemente aus einzelnen offenen Leserahmen (ORF), deren Produkte Resistenz gegenüber Antibiotika oder Desinfektionsmittel 8. Klasse 1 Integrons die Integrons am häufigsten aus klinischen Isolaten 5, wo sie zusammen über 130 verschiedene Antibiotikaresistenzgen Kassetten 9 erfasst gewonnen.
Die Verbreitung der Klasse 1 Integrons in menschliche assoziierten kommen und pathogenen Bakterien erzeugt menschlichen Abfallströme, die eine große Zahl von diesen genetischen Elemente 10 enthalten. Schätzungsweise 10 19 Bakterien, die Klasse 1 Integrons enthalten, werden über Klärschlamm pro Jahr i freigegebenn Großbritannien 11. Es ist daher nicht verwunderlich, dass der Klasse 1 Integrons verleihen Antibiotikaresistenzen werden nun in Mikrobiota von wilden Vögel, Fische und andere einheimische Tierwelt 12-14 erkannt. Loslassen Integrons wieder an die Umgebung stellt eine erhebliche Bedrohung der öffentlichen Gesundheit, da Akquisition neuer Gen-Kassetten und komplexe Umlagerungen mit anderen mobilen Elementen auftritt weiterhin, insbesondere in Kläranlagen und anderen Gewässern 15-18. Die natürliche Umwelt wird dann zu einem fruchtbaren Rekrutierungsfeld für neue Resistenzdeterminanten und opportunistische Infektionen 19,20. Novel Integron haltigen Bakterien und neue ARG zurück in die menschliche Gemeinschaft durch verunreinigtes Wasser und Lebensmittel 21,22 umrunden. Überwachung der Umwelt ARG ist eine Schlüsselstrategie für das Verständnis und die Verwaltung Antibiotikaresistenz in der Zukunft 23. Insbesondere sollten ihr Augenmerk auf Nahrungsmittel zu achten, die roh gegessen werden oderleicht gekocht, denn diese stellen die größte Bedrohung für die Übertragung von neuen mobilen Elementen und Krankheitserreger.
In diesem Protokoll einen optimierten Ansatz zur Erfassung, Identifizierung und Charakterisierung der Klasse 1 Integrons und ihre zugehörigen Genkassetten in Lebensmitteln werden skizziert (Abbildung 2). Verwendung einer Kombination von Kultivierung und Polymerasekettenreaktion (PCR) kann Integrons schnell komplexe Bakteriengemeinschaften und individuellen Isolaten nachgewiesen werden. Verfahren zum Identifizieren der Arten von Bakterien und die Konformation und die Identität der Integron assoziierten Genkassetten werden angegeben. Das Verfahren eignet sich für eine breite Palette von pflanzlichen und tierischen Lebensmitteln, und Beispiele für typische Arbeitsabläufe sind für jede dieser Arten von Lebensmitteln gegeben.
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Lebensmittel, die roh gegessen werden oder leicht gekocht sind die größten Bedenken für die menschliche Gesundheit. Beispiele hierfür sind Salat Gemüse, Obst, Schalen- und Krustentieren.
1. Probenentnahme
2. Enriched Kultur Vorbereitung
3. Screening Kulturen für Integrons
Hinweis: Standard-PCR-Protokolle werden in dieser Methode verwendet wird, unter Verwendung von Puffern mit dem Enzym zugeführt wird, und eine abschließende MgCl 2 -Konzentration von 2,5 mM. Falls erforderlich, hat Lorenz (2011) 24 PCR-Optimierung und Methoden zur Problembehandlung in einer früheren Ausgabe dieser Zeitschrift beschrieben.
4. Screening von Einzelkolonien für Class 1 Integrons
5. Die genomische DNA Extraktion von Integron-positive Einzelkolonien Mit Bead Beating 25
6. Diagnostische PCR und DNA-Sequenzierung
HINWEIS: Derin Abschnitt 5 hergestellte genomische DNA wird für alle diagnostischen PCR verwendet werden, und um den positiven Test für Klasse 1 Integrons bestätigen.
7. Kartierung und Charakterisierung von Integrons und Kassetten-Arrays
HINWEIS: Klasse 1 Integrons von Menschen dominierten Ökosystemen ausgeh sind wahrscheinlich die häufigsten Integrons in allen Proben sein. Diese Integrons alle einen letzten einzigen Ursprung, und haben daher eine hoch konservierte DNA-Sequenz 5.
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Screening von Mischkulturen und bakteriellen Isolate intI1
Primer-Set HS463a / HS464 PCR kann verwendet werden, um das Vorhandensein von der Klasse 1 Integron-Integrase-Gen, intI1 (Abbildung 1) zu erkennen. Diese Primer-Set eignet sich gut zur Erfassung intI1 in Mischkulturen, und wird auch verwendet, um Bakterienkolonien von Verteilerhaube (Abbildung 2) geerntet Bildschirm. Positive Isolate sollte eine einzige starke Bande bei 471 bp mit dies...
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Die Identifizierung von Integrons und ihre zugehörigen Gen-Kassetten ist potentiell ein Schlüsselschritt bei der Vorhersage der Entstehung von neuen opportunistischen Erregern, Tracking Wege für Krankheitserreger in die menschliche Nahrungskette, und die Identifizierung neuer Widerstand und Virulenzdeterminanten 8,21,26. Das Ziel dieser Arbeit war es, einen optimierten Ansatz für das Screening von Proben für die Klasse 1 Integrons, Charakterisierung ihrer Kassette Arrays und Identifizierung der Bakterien-Spez...
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Die Autoren haben nichts zu offenbaren relevant.
Dank Michaela Hall, Larissa Bispo und Gustavo Tavares für technische Hilfe.
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| Name | Unternehmen | Katalognummer | Kommentare |
|---|---|---|---|
| GoTaq Colourless Mastermix | Promega | M7132 | Wird in allen PCRs |
| RNAse (Ribonuklease A aus der bovinen Bauchspeicheldrüse) | verwendet: Sigma | R6513-10MG | Wird in allen PCRs verwendet |
| HinFI-Restriktionsenzym | Promega | R6201 | Wird verwendet, um 16S rDNA, PCR-Produkte zu verdauen. Das Enzym wird mit optimalem Puffer und BSA |
| 100 bp Leiter | GE Healthcare | 27400701 | Wird als Größenstandard für alle Agarosegele verwendet |
| GelRed DNA-Färbung | Biotium | 41003 | ACHTUNG: Beim Umgang mit diesem Material muss ein persönlicher Schutz getragen werden |
| Guanidiniumthiocyanat | Life Technologies | AM9422 | ACHTUNG: Beim Umgang mit diesem Material muss ein persönlicher Schutz getragen werden |
| CLS-TC Lösung | MP Biomedicals | 6540409 | Resuspensionslösung, die zu Beginn der genomischen DNA-Extraktion verwendet wird |
| Lysing Matrix E FastPrep Röhrchen | MP Biomedicals | 116914500 | Röhrchen, das für den mechanischen Aufschluss von bakteriellen Zellwänden erforderlich ist. Dieser Code wird für Packungen mit 500 Tuben verwendet, kleinere Mengen sind verfügbar. |
| Bindungsmatrix | MP Biomedicals | 116540408 | 1:5 mit 6 M Guanidiniumthiocyanat verdünnt und in der genomischen DNA-Extraktionsmethode verwendet. |
| Fast Prep Maschine | MP Biomedicals | Anzahl der verfügbaren Optionen | MP Biomedicals bietet eine Reihe von FastPrep Maschinen zum Kauf an. Weitere Informationen finden Sie unter http://www.mpbio.com |
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