Este protocolo describe la detección de integrones de clase 1 y sus casetes de genes asociados en productos alimenticios.
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Artículo de método
Este protocolo describe la detección de integrones de clase 1 y sus casetes de genes asociados en productos alimenticios.
La resistencia a los antibióticos es una de las mayores amenazas para la salud enel siglo XXI. La adquisición de genes de resistencia a través de la transferencia lateral de genes es un factor importante en la propagación de diversos mecanismos de resistencia. Entre los elementos del ADN que facilitan la transferencia lateral, los integrones de clase 1 han sido en gran medida responsables de la propagación de los determinantes de la resistencia a los antibióticos entre los patógenos Gram negativos. En total, estos integrones han adquirido y diseminado más de 130 genes diferentes de resistencia a los antibióticos. Con el uso continuo de antibióticos, los integrones de clase 1 se han vuelto omnipresentes en comensales y patógenos de los seres humanos y sus animales domésticos. Como consecuencia, ahora se pueden encontrar en todos los flujos de desechos humanos, donde continúan adquiriendo nuevos genes y tienen el potencial de regresar a los humanos a través de la cadena alimentaria. Este protocolo detalla un enfoque simplificado para la detección de integrones de clase 1 y sus casetes de genes de resistencia asociados en productos alimenticios, mediante cultivo y PCR. Con este protocolo, los investigadores deberían ser capaces de: recolectar y preparar muestras para hacer cultivos enriquecidos y detectar integrones de clase 1; aislar colonias bacterianas individuales para identificar aislados positivos para integrones; identificar las especies bacterianas que contienen integrones de clase 1; y caracterizar estos integrones y sus casetes de genes asociados.
El descubrimiento de los antibióticos fue uno de los mayores logros científicos del siglo 20. Sin embargo, el uso y abuso de antibióticos ha llevado a la rápida evolución de las bacterias resistentes a los antibióticos, y estos ahora representan una seria amenaza para la salud pública en el siglo 21. El surgimiento de cepas bacterianas resistentes a la mayoría de las opciones de tratamiento plantea la posibilidad de que estamos entrando en una era en que los medicamentos antimicrobianos ya no son eficaces 1,2.
La maquinaria genética que confiere resistencia a los antibióticos es un sistema antiguo, anterior a los seres humanos y las presiones de selección de antibióticos por millones de años 3. Elementos genéticos móviles, tales como plásmidos, transposones, islas genómicas, elementos y integrones conjugativos integradores pueden difundir los genes de resistencia a antibióticos (ARG), tanto dentro como entre las especies bacterianas 4. De éstos, los integrones han jugado un papel central en la propagación de ARG, a pesar de lahecho de que se basan en plásmidos y transposones para la movilización y la inserción en los genomas bacterianos 5. Los integrones capturan casetes de genes usando un integrón-integrasa, y luego expresan casetes utilizando un integrón codificado promotor 6,7 (Figura 1). Integrón gen casetes son pequeños elementos móviles que consisten en cuadros individuales abiertos de lectura (ORF), cuyos productos pueden conferir resistencia a los antibióticos o desinfectantes 8. 1 integrones de clase son los integrones más comúnmente recuperados de aislados clínicos 5, donde han adquirido colectivamente más de 130 diferentes casetes de genes de resistencia a antibióticos 9.
La difusión de la clase 1 integrones en comensales y patógenos bacterias humanas asociadas genera corrientes de desechos humanos que contienen un gran número de estos elementos genéticos 10. Se estima que 10 19 bacterias que contienen integrones de clase 1 se liberan a través de los lodos de depuradora cada año in el Reino Unido 11. Por lo tanto, no es sorprendente que la clase 1 integrones que confieren resistencias a antibióticos están siendo detectados en la microbiota de las aves silvestres, peces y otra fauna nativa 12-14. Liberar integrones de nuevo en el medio ambiente plantea un importante problema de salud pública, ya que la adquisición de nuevos cassettes genéticos y reordenamientos complejos con otros elementos móviles persiste, especialmente en las plantas de tratamiento de aguas residuales y otros cuerpos de agua 15-18. El entorno natural, entonces se convierte en un campo de reclutamiento fértil para nuevos determinantes de resistencia y patógenos oportunistas 19,20. Bacterias que contiene integrón-Novel y nuevas ARGs pueden rodear de nuevo en la comunidad humana a través del agua y alimentos contaminados 21,22. Vigilancia de ARGs ambientales es una estrategia clave para la comprensión y el manejo de la resistencia a los antibióticos en el futuro 23. En particular, se debe prestar atención a los alimentos que se comen crudos oligeramente cocidos, ya que estos presentan la mayor amenaza para la transmisión de nuevos elementos móviles y agentes patógenos.
En este protocolo, un enfoque simplificado para la detección, identificación y caracterización de integrones de clase 1 y de sus cassettes genéticos asociados en los productos alimenticios se indica (Figura 2). Usando una combinación de cultivo y reacción en cadena de polimerasa (PCR), integrones se pueden detectar rápidamente en comunidades bacterianas complejas y aislamientos individuales. Se dan métodos para la identificación de las especies de bacterias y la conformación y la identidad de los casetes de genes integrón-asociado. El método es adecuado para una amplia variedad de alimentos vegetales y animales, y los ejemplos de los flujos de trabajo típicos se indican para cada uno de estos tipos de alimentos.
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Los productos alimenticios que se consumen crudos o ligeramente cocidos son de mayor preocupación para la salud humana. Los ejemplos incluyen ensalada de verduras, frutas, mariscos y crustáceos.
1. Recogida de muestras
2. Preparación Enriquecido Cultura
3. Los cultivos de cribado para integrones
NOTA: protocolos de PCR estándar se utilizan a lo largo de esta metodología, utilizando tampones suministrados con la enzima, y una concentración final de MgCl2 de 2,5 mM. Si es necesario, Lorenz (2011) 24 ha descrito métodos de optimización y solución de problemas de la PCR en un número anterior de esta revista.
4. Proyección del Individual colonias de integrones de clase 1
5. Las colonias individuales de ADN genómico La extracción de integrón positivos Uso Bead Vencer a 25
6. PCR de diagnóstico y secuenciación de ADN
NOTA: LaADN genómico preparado en la sección 5 se utiliza para todas las PCR de diagnóstico, y para confirmar el resultado positivo de la clase 1 integrones.
7. Mapeo y caracterización de integrones y cassettes Arrays
NOTA: Clase 1 integrones que emanan de los ecosistemas dominados por el hombre es probable que sean los integrones más comunes en todas sus muestras. Estos integrones todos tienen un solo origen reciente, por lo que tienen una secuencia de ADN altamente conservadas 5.
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Proyección de cultivos mixtos y aislamientos bacterianos para intI1
Conjunto de cebadores HS463a / HS464 PCR se puede utilizar para detectar la presencia del gen de la integrasa integrón de clase 1, intI1 (Figura 1). Este conjunto de cebadores funciona bien para detectar intI1 en cultivos mixtos, y también se utiliza para detectar colonias de bacterias recogidas de placas separadas (Figura 2). Aislamientos positivos deberían generar una sola b...
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La identificación de los integrones y sus cassettes genéticos asociados es potencialmente un paso clave en la predicción de la aparición de nuevos agentes patógenos oportunistas, el seguimiento de las vías para los patógenos en la cadena alimentaria humana, y la identificación de una nueva resistencia y virulencia determinantes 8,21,26. El objetivo de este trabajo fue describir un enfoque simplificado para el cribado de muestras para la clase 1 integrones, caracterizando sus matrices de cassette y la identifi...
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Los autores no tienen nada relevante a revelar.
Gracias a Michaela Hall, Larissa Bispo y Gustavo Tavares para la asistencia técnica.
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| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| GoTaq Mastermix Incoloro | Promega | M7132 | Utilizado en todas las PCR |
| ARNasa (Ribonucleasa A del páncreas bovino) | Sigma | R6513-10MG | Utilizado en todas las PCR |
| Enzima de restricción HinFI | Promega | R6201 | Se utiliza para digerir productos de PCR de ADNr 16S. La enzima viene con un tampón óptimo y una escalera BSA |
| de 100 bp | GE Healthcare | 27400701 | Se utiliza como estándar de tamaño en todos los geles de agarosa |
| Tinción de ADN GelRed | Biotium | 41003 | PRECAUCIÓN: Se debe usar protección personal al manipular este material |
| Tiocianato de guanidinio | Life Technologies | AM9422 | PRECAUCIÓN: Se debe usar protección personal al manipular este material |
| CLS-TC Solución | MP Biomedicals | 6540409 | Solución de resuspensión utilizada al comienzo de la extracción de ADN genómico |
| Lysing Matrix E Tubos FastPrep | MP Biomedicals | 116914500 Tubo necesario para la disrupción mecánica de las paredes celulares bacterianas. Este código se utiliza para paquetes de 500 tubos, hay cantidades más pequeñas disponibles. | |
| Matriz de unión | MP Biomedicals | 116540408 | diluida 1:5 con tiocianato de guanidinio 6 M y utilizada en el método de extracción de ADN genómico. |
| Máquina de preparación rápida | MP Biomedicals | Número de opciones disponibles | MP Biomedicals tiene una serie de máquinas FastPrep disponibles para comprar. Para más información, visita http://www.mpbio.com |
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