Questo protocollo descrive la rilevazione delle integroni di classe 1 e delle cassette geniche ad esse associate negli alimenti.
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Articolo metodologico
Questo protocollo descrive la rilevazione delle integroni di classe 1 e delle cassette geniche ad esse associate negli alimenti.
La resistenza agli antibiotici è una delle più grandi minacce per la salute nel 21° secolo. L'acquisizione di geni di resistenza tramite trasferimento genico laterale è un fattore importante nella diffusione di diversi meccanismi di resistenza. Tra gli elementi del DNA che facilitano il trasferimento laterale, gli integroni di classe 1 sono stati in gran parte responsabili della diffusione di determinanti di resistenza agli antibiotici tra i patogeni Gram negativi. In totale, queste integroni hanno acquisito e diffuso oltre 130 diversi geni di resistenza agli antibiotici. Con l'uso continuato di antibiotici, gli integroni di classe 1 sono diventati onnipresenti nei commensali e nei patogeni dell'uomo e dei loro animali domestici. Di conseguenza, ora possono essere trovati in tutti i flussi di rifiuti umani, dove continuano ad acquisire nuovi geni e hanno il potenziale per tornare negli esseri umani attraverso la catena alimentare. Questo protocollo descrive in dettaglio un approccio semplificato per rilevare gli integroni di classe 1 e le cassette geniche di resistenza associate negli alimenti, utilizzando la coltura e la PCR. Utilizzando questo protocollo, i ricercatori dovrebbero essere in grado di: raccogliere e preparare campioni per realizzare colture arricchite e screening per integroni di classe 1; isolare singole colonie batteriche per identificare gli isolati integron-positivi; identificare le specie batteriche che contengono integroni di classe 1; e caratterizzare queste integroni e le cassette geniche associate.
La scoperta degli antibiotici è stata una delle più grandi conquiste scientifiche del 20 ° secolo. Tuttavia, l'uso e l'abuso di antibiotici ha portato alla rapida evoluzione dei batteri resistenti agli antibiotici, e questi ora rappresentare una seria minaccia per la salute pubblica nel 21 ° secolo. L'aumento di ceppi batterici resistenti alla maggior parte delle opzioni di trattamento solleva la possibilità che stiamo entrando in un'era in cui i farmaci antimicrobici non sono più efficaci 1,2.
Il macchinario genetico che conferisce resistenza agli antibiotici è un antico sistema, anticipando gli esseri umani e le pressioni di selezione antibiotici da milioni di anni 3. Elementi genetici mobili, come i plasmidi, trasposoni, isole genomiche, elementi di coniugazione integrativi e integroni possono diffondere geni resistenti agli antibiotici (ARG), sia all'interno e tra specie batteriche 4. Di questi, integroni hanno svolto un ruolo centrale nella diffusione di ARG, nonostante lafatto che si basano su plasmidi e trasposoni per la mobilitazione e l'inserimento in genomi batterici 5. Integroni catturano cassette geniche che utilizzano un integrone-integrasi, e quindi esprimono cassette utilizzando un integrone codificato promotore 6,7 (Figura 1). Integron gene cassette sono piccoli elementi mobili costituiti da singole fasi di lettura aperti (ORF) i cui prodotti possono conferire resistenza agli antibiotici e disinfettanti 8. Classe 1 integroni sono i integroni più comunemente recuperati da isolati clinici 5, dove hanno complessivamente acquisito oltre 130 diverse cassette antibiotico gene di resistenza 9.
La diffusione di classe 1 integroni in commensali e batteri patogeni umani associata genera flussi di rifiuti umani che contengono un gran numero di questi elementi genetici 10. Si stima che 10 19 batteri che contengono classe 1 integroni vengono rilasciati tramite fanghi di depurazione ogni anno in il Regno Unito 11. Non è quindi sorprendente che classe 1 integroni che conferiscono resistenza agli antibiotici sono ora rilevati nel microbiota degli uccelli selvatici, pesci e altri fauna selvatica 12-14. Rilasciando integroni indietro nell'ambiente costituisce una significativa minaccia per la salute pubblica, dal momento che l'acquisizione di nuove cassette geniche e riarrangiamenti complessi con altri elementi mobili continua a verificarsi, soprattutto negli impianti di trattamento delle acque reflue e di altri corpi idrici 15-18. L'ambiente naturale diventa un terreno di reclutamento fertile per i nuovi determinanti di resistenza e patogeni opportunisti 19,20. Batteri integrone contenente Nuovi e nuovi ARG possono fare il giro nella comunità umana attraverso acqua e cibo contaminati 21,22. Sorveglianza di ARG ambientali è una strategia chiave per la comprensione e la gestione di resistenza agli antibiotici in futuro 23. In particolare, occorre prestare attenzione agli alimenti che vengono consumati crudi opoco cotti, dal momento che questi rappresentano la più grande minaccia per la trasmissione di nuovi elementi mobili e gli agenti patogeni.
In questo protocollo, un approccio semplificato per il rilevamento, l'identificazione e la caratterizzazione di classe 1 integroni e le loro cassette geniche associate nei prodotti alimentari sono delineati (Figura 2). Utilizzando una combinazione di reazione coltura e della polimerasi a catena (PCR), integroni possono essere rapidamente individuati nelle comunità batteriche complesse e singoli isolati. I metodi per identificare le specie di batteri e la conformazione e l'identità delle cassette geniche Integron associata sono dati. Il metodo è adatto per una vasta gamma di alimenti vegetali e animali, ed esempi di workflow tipici sono fornite per ciascuno di questi tipi di alimenti.
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I prodotti alimentari che vengono consumati crudi o poco cotti sono più preoccupazione per la salute umana. Gli esempi includono insalata di verdure, frutta, frutti di mare e crostacei.
1. Raccolta dei campioni
2. Enriched Cultura Preparazione
3. Culture screening per integroni
NOTA: protocolli di PCR standard sono utilizzati in tutto questa metodologia, utilizzando tamponi forniti con l'enzima, e una concentrazione finale MgCl 2 di 2,5 mm. Se necessario, Lorenz (2011) 24 ha delineato l'ottimizzazione e la risoluzione dei problemi di PCR metodi in un numero precedente di questa rivista.
4. Proiezione di singole colonie per Classe 1 integroni
5. Le colonie singole genomico Estrazione del DNA di Integron positivi Uso Bead Beating 25
6. PCR diagnostici e sequenziamento del DNA
NOTA: IlDNA genomico preparata al punto 5 sarà utilizzato per tutte le PCR diagnostici, e per confermare il test positivo per la classe 1 integroni.
7. mappatura e caratterizzazione di integroni e cassette Array
NOTA: Classe 1 integroni provenienti da ecosistemi umani dominati sono probabilmente i integroni più comuni in tutti i campioni. Questi integroni tutti hanno un recente un'unica origine, e quindi hanno una sequenza di DNA altamente conservata 5.
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Proiezione di colture miste e isolati batterici per intI1
Primer HS463a / HS464 PCR può essere utilizzato per rilevare la presenza della classe 1 integrone-integrasi gene, intI1 (Figura 1). Questo set di primer funziona bene per la rilevazione intI1 in colture miste, ed è anche utilizzato per lo screening colonie batteriche raccolte da dispositivo di spargimento (Figura 2). Isolati positivi dovrebbero generare una singola banda forte a 471 bp ...
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L'identificazione di integroni e le loro cassette geniche associate è potenzialmente un passo fondamentale nel predire l'emergere di nuovi patogeni opportunisti, tracking percorsi per gli agenti patogeni nella catena alimentare umana, e identificando nuova resistenza e la virulenza determinanti 8,21,26. Lo scopo di questo lavoro è stato quello di descrivere un approccio semplificato per lo screening dei campioni per la classe 1 integroni, che caratterizzano le loro matrici cassette e identificare le s...
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Gli autori non hanno niente di rilevante da rivelare.
Grazie a Michaela Hall, Larissa Bispo e Gustavo Tavares per l'assistenza tecnica.
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| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| GoTaq Mastermix incolore | Promega | M7132 | Utilizzato in tutte le PCR |
| RNAsi (Ribonucleasi A da pancreas bovino) | Sigma | R6513-10MG | Utilizzato in tutte le PCR |
| Enzima di restrizione HinFI | Promega | R6201 | Utilizzato per digerire i prodotti PCR 16S rDNA. L'enzima viene fornito con un tampone ottimale e una scala BSA |
| 100 bp | GE Healthcare | 27400701 | Utilizzato come standard di dimensioni su tutti i gel di agarosio Colorazione |
| GelRed DNA | Biotium | 41003 | ATTENZIONE: È necessario indossare una protezione personale quando si maneggia questo materiale |
| Tiocianato di guanidio | Life Technologies | AM9422 | ATTENZIONE: È necessario indossare una protezione personale quando si maneggia questo materiale |
| CLS-TC Soluzione | MP Biomedicals | 6540409 | Soluzione di risospensione utilizzata all'inizio dell'estrazione del DNA genomico |
| Matrice di lisi E Provette FastPrep | MP Biomedicals | 116914500 | necessaria per la disgregazione meccanica delle pareti cellulari batteriche. Questo codice viene utilizzato per confezioni da 500 tubi, sono disponibili quantità minori. |
| Matrice legante | MP Biomedicals | 116540408 | diluita 1:5 con tiocianato di guanidinio 6 M e utilizzata nel metodo di estrazione del DNA genomico. |
| Macchina Fast Prep | MP Biomedicals | Numero di opzioni disponibili | MP Biomedicals ha un certo numero di macchine FastPrep disponibili per l'acquisto. Visita http://www.mpbio.com per maggiori informazioni |
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