Die Gewinnung hochwertiger DNA ist ein grundlegender Schritt der Molekularbiologie, der für nachgelagerte Anwendungen wie PCR, Ganzgenomsequenzierung und andere genomische Studien unerlässlich ist. Für Mycobacterium, eine Gattung, die sowohl pathogene Arten wie Mycobacterium tuberculosis (M. tuberculosis) als auch nicht-pathogene Umweltarten wie Mycobacterium smegmatis (M. smegmatis) umfasst, kann die DNA-Gewinnung aufgrund ihrer dicken, lipidreichen und hydrophoben Zellwände 1,2,3 schwierig sein. Diese harte Zellwand erfordert den Einsatz spezieller Lyseverfahren, um die Zellen zu stören und genomische DNA effektiv freizusetzen.
Die Cetyltrimethylammoniumbromid-(CTAB)-Methode hat sich als zuverlässig erwiesen, um hochwertige DNA verschiedener mykobakterieller Artenzu isolieren 4,5. CTAB, ein kationisches Tensid, bindet an Polysaccharide und andere Zellkomponenten und erleichtert deren Entfernung während des Extraktionsprozesses6. Selbst bei schwierigen Proben gewährleistet das CTAB-basierte Protokoll die effiziente Isolierung intakter und reiner DNA, insbesondere in Kombination mit enzymatischer Lyse, Wärmebehandlung und organischen Lösungsmittelextraktionen 7,8. Die CTAB-Methode spielte eine entscheidende Rolle bei der effizienten DNA-Extraktion aus mykobakteriellen Arten, insbesondere für die Forschung zur Ganzgenomsequenzierung, Metagenomik und molekularer Diagnostik, die reines und hochwertiges DNA-Eingabematerialbenötigt 9,10. Im Vergleich zu anderen DNA-Extraktionstechniken wie Bead-Beating oder kommerziellen Kits bietet das hier vorgestellte CTB-Protokoll einen deutlichen Vorteil bei der Erhaltung der DNA-Integrität, ein wesentlicher Faktor für Long-Read-Sequenzierung und epigenetische Anwendungen. Während frühere Studien geringere DNA-Erträge bei CTAB im Vergleich zu mechanischen Störungsmethoden berichtet haben, betonen sie auch seine Fähigkeit, DNA-Scheren zu minimieren und die DNA-Integritätzu erhalten. Um Einschränkungen in Reinheit und Ertrag zu beheben, wurde das aktuelle Protokoll mit verkürzten Inkubationszeiten und verbesserter Konsistenz über verschiedene Probentypen optimiert. Diese Verfeinerung wurde durch Erkenntnisse von Opperman et al. gestützt, die zeigten, dass CTAB-extrahierte DNA aus Mycobacterium avium-Kulturen eine ausreichende Konzentration und Qualität für nachgelagerte Anwendungen wie 16S-rRNA-Sequenzierung und Linienprobe-Assays aufweist, was die Anwendung des CTB-Protokolls als vielseitiges und skalierbares Werkzeug für mykobakterielle Forschung unterstützt, insbesondere in Studien, die intakte genomische DNA für fortgeschrittene molekulare Analysen erfordern13. Zusätzlich erfordert Next-Generation-Sequenzierung (NGS) in der Regel 100–1000 ng hochwertiger genomischer DNA14, und im Fall von Long-Read-Sequenzierung, wie der PacBio-Sequenzierung, ≥5 μg hochwertiger DNA15, daher bleibt CTAB bei großen Mengen hochwertiger und unversehrter DNA eine effektiveMethode 16.
Die Entwicklung effizienter, konsistenter und wirkungsvoller DNA-Extraktionsmethoden aus schwer zu lysierenden Mikroben ist notwendig, um Reproduzierbarkeit und Zuverlässigkeit in verschiedenen Laboren sicherzustellen, insbesondere für die Stammerkennung und epidemiologische Studien 5,7. Dieses Protokoll liefert Details zur Extraktion von Ganzgenom-DNA aus Mykobakterien mittels der CTAB-Methode. Das aktuelle Protokoll zielt darauf ab, Forschern zu ermöglichen, konsistente und zuverlässige Ergebnisse in ihren molekularbiologischen Arbeitsabläufen zu erzielen, indem die Fallstricke angegangen und die Herausforderungen durch die markante mykobakterielle Zellwand17 überwunden werden.