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Valutazione della frequenza delle mutazioni nei batteri utilizzando il test della beta-glucosidasi

October 30th, 2025

In This Article

Abstract

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Fonte: Stefan, A., et al. I molteplici benefici della co-espressione proteica in Escherichia coli. J. Vis. Exp. (96), (2015).

Questo video mostra la valutazione della frequenza di mutazione nei batteri utilizzando un test della beta-glucosidasi. Le colture batteriche che esprimono una DNA polimerasi carente nella correzione di bozze vengono raccolte nel corso delle generazioni successive. Gli errori di replicazione causati da una ridotta correzione di bozze possono attivare un gene beta-glucosidasi soppresso. Dopo la centrifugazione e la permeabilizzazione, viene aggiunto un substrato e viene misurata l'attività enzimatica per quantificare la frequenza delle mutazioni tra i campioni.

Protocol

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1. Isolamento di cotrasformanti di Escherichia coli o E. coli

  1. Preparare cellule elettrocompetenti del ceppo di E. coli appropriato da trasformare. Trasferire in 1 ml di terreno Luria-Bertani (LB) (triptone, estratto di lievito, cloruro di sodio o NaCl rispettivamente a 10, 5 e 10 g/L) una singola colonia del ceppo prescelto e incubare a 37 °C in condizioni di agitazione a 180 giri/min. Diluire la precoltura 1:500 in 25 ml di terreno LB fresco e incubare la coltura a 37 °C.
  2. Nella fase logaritmica (0,6 O.D.), centrifugare la sospensione cellulare a 5.000 x g per 20 minuti e risospendere il pellet in acqua glicerica sterile ghiacciata al 10% in metà del volume di coltura originale. Ripetere questo passaggio 4 volte, dimezzando ogni volta il volume di risospensione. Infine, risospendere il pellet in glicerolo/acqua e dividere la sospensione cellulare in aliquote da 50 μl. Conservare le aliquote a -80 °C fino a 6 mesi.
  3. Sciogliere il plasmide desiderato in acqua sterile integrata con acido etilendiamminotetraacetico 0,5 mM (EDTA). Scongelare su ghiaccio un'aliquota di cellule elettrocompetenti e mescolare con una quantità appropriata (2,5-5 ng) di vettore. Erogare la miscela in una cuvetta da 0,1 cm adatta all'elettroporazione e applicare 1,8 kV.
  4. Trasferire immediatamente le cellule elettroporate in 1 ml di brodo super ottimale con terreno di repressione dei cataboliti (SOC) (terreno LB integrato con glucosio allo 0,2% p/v, 10 mM di cloruro di magnesio o MgCl2, 2,5 mM di cloruro di potassio o KCl), incubare per 1 ora sotto agitazione e infine trasferire 100 μl di aliquote in piastre di Petri contenenti agar LB con l'antibiotico appropriato. Incubare per una notte (O/N) a 37 °C.
  5. Purifica i trasformanti strisciando singole colonie su piastre di Petri.
  6. Preparare le celle elettrocompetenti dei trasformanti primari e ripetere i passaggi da 1.1 a 1.5 per trasformarsi con ulteriori plasmidi.
  7. Preparare le scorte di glicerolo dei co-trasformanti. Trasferire una singola colonia in LB integrata con gli antibiotici appropriati, incubare a 37 °C sotto agitazione e, in fase logaritmica (0,6 O.D.), centrifugare la sospensione cellulare a 5.000 x g per 20 min. Risospendere il pellet in terreno antibiotico LB contenente il 15% v/v di glicerolo. Erogare in aliquote e conservare a – 80 °C.

2. Analisi mutazionale di popolazioni co-esprimenti la subunità ε wild-type della DNA polimerasi III di E. coli e la variante mutagena εD12A

  1. Trasferire una singola colonia di E. coli TOP10 contenente i vettori pBAD-ε e pGOOD1-εD12A in 1 ml di terreno antibiotico LB. Incubare O/N a 37 °C.
  2. Diluire la precoltura 1:250 in 3 matracci contenenti terreno fresco (10 ml), aggiungere gli induttori appropriati (arabinosio, isopropil β-d-1-tiogalattopiranoside (IPTG) o arabinosio e IPTG, 1 mM ciascuno) e incubare a 37 °C per 8 ore. Preparare in parallelo colture non indotte.
  3. Raccogliere aliquote da 1 ml, quindi diluire 1:500 in nuovi matracci contenenti terreno fresco (10 ml) integrato o meno con gli induttori appropriati. Incubare O/N a 37 °C.
  4. Ripetere i passaggi 2.2 e 2.3 e raccogliere aliquote da 1 ml.
  5. Determinare il numero di generazioni che si sono verificate in ogni lingua. Trasferimento su piastre LB, 100 μl di appropriate diluizioni seriali di inoculo e coltura. Incubare O/N a 37 °C. Contare le colonie sulle piastre LB e calcolare il log del numero di cellule presenti nell'inoculo (logI) e nella coltura alla fine della crescita (logC). Per determinare il numero di generazioni, utilizzare la formula: (logC– logI)/0.301.
  6. Centrifugare a 5.000 x g per 20 minuti e risospendere le cellule in 1 ml di 50 mM di tris(idrossimetil)amminometano cloridrato (Tris-HCl), pH 7,6, 50 mM di NaCl. Per permeabilizzare le cellule, aggiungere 2-3 gocce di cloroformio e agitare per 20 secondi.
  7. Determinare l'attività della β-glucosidasi di ciascuna aliquota in una micropiastra a 96 pozzetti, utilizzando p-nitrofenil-β-D-glucopiranoside (PNPGluc) come substrato. Aggiungere a ciascun pozzetto 100 μl di cellule permeabilizzate e 100 μl di substrato (16 mg/ml di soluzione madre in acqua o H2O). Fare attenzione ad evitare bolle d'aria nei pozzi. Leggere l'assorbanza a 420 nm, utilizzando un lettore di micropiastre e l'apposito filtro.

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Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
AgarSigma-AldrichE 1296 
AmpicillinaSigma-AldrichCodice: A9518 
CloroformioSigma-Aldrich288306 
EDTASigma-AldrichEDS 
GliceroloSigma-AldrichG5516 
IPTGSigma-AldrichI5502 
KclSigma-AldrichP9541 
L-arabinosioSigma-AldrichA3256 
MgCl₂Sigma-AldrichMotore M2670 
NaClSigma-Aldrich31434 
PMSFSigma-AldrichP7626 
PNP-glucSigma-AldrichN7006 
TetraciclinaSigma-Aldrich87128 
Base TrizmaSigma-AldrichT1503 
TriptoneSigma-Aldrich95039 
Estratto di lievitoFluka70161 
Cuvette 0,1 cmBioRad1652089Per elettroporazione
Centrifuga 5415REppendorf  
Centrifuga Allegra 21RBeckman  
Apparecchio per cromatografia GradiFracPharmacia Biotech  
Elettroporazione Gene Pulser IIBioRad  
Lettore di micropiastre 550Biorad  
MiniProtean 3 celleBioRad  
AlimentatoreBioRad  

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Mutation FrequencyBeta Glucosidase AssayDNA Polymerase ProofreadingBacterial CultureCentrifugationPermeabilizationEnzyme ActivityMicroplate ReaderColony CountingSerial Dilution

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