Descriviamo un metodo facile, rapido e relativamente poco costoso per la generazione di gene-interrotto lo streptococco mutans ceppi; Questa tecnica può essere adattata per la generazione di ceppi gene-interrotto di varie specie.
Articolo metodologico
Descriviamo un metodo facile, rapido e relativamente poco costoso per la generazione di gene-interrotto lo streptococco mutans ceppi; Questa tecnica può essere adattata per la generazione di ceppi gene-interrotto di varie specie.
Metodi tipici per la delucidazione della funzione di un gene particolare coinvolgono analisi comparative fenotipiche del ceppo selvaggio-tipo e un ceppo in cui è stato interrotto il gene di interesse. Un costrutto di DNA di rottura del gene contenente un gene marcatore di resistenza agli antibiotici adatti è utile per la generazione di ceppi gene-interrotto nei batteri. Tuttavia, metodi di costruzione tradizionali, che richiedono passaggi clonazione genica, coinvolgono protocolli lunghi e complessi. Qui, un metodo relativamente facile, rapido e conveniente per rottura del gene mirati in Streptococcus mutans è descritto. Il metodo utilizza una reazione a catena della polimerasi (PCR) per generare il costrutto di rottura e l'elettroporazione per trasformazione genetica fusione 2-step. Questo metodo non richiede una reazione enzimatica, diverso da PCR e inoltre offre una maggiore flessibilità in termini di design del costrutto rottura. L'occupazione dell'elettroporazione facilita la preparazione di cellule competenti e migliora l'efficienza di trasformazione. Il presente metodo può essere adattato per la generazione di ceppi gene-interrotto di varie specie.
Analisi di funzione del gene in genere implica un confronto fenotipico tra un ceppo selvaggio-tipo e un ceppo in cui è stato interrotto un particolare gene di interesse. Questa tecnica di rottura del gene è stata utilizzata per analisi di funzione del gene in una vasta gamma di taxa, dai batteri ai mammiferi. Un costrutto di rottura del gene è necessario per la generazione del ceppo gene-interrotto; Questo costrutto di acido desossiribonucleico (DNA) consiste del gene marcatore di resistenza agli antibiotici fuso a Monte e a valle delle regioni fiancheggianti del gene target ed è incorporato il genoma tramite ricombinazione omologa. Il ceppo di gene-interrotto può essere isolato utilizzando terreni selettivi che contengono l'antibiotico. Il metodo convenzionale utilizzato per la costruzione del ceppo gene-interrotto richiede operazioni complesse, quali l'amplificazione del gene target da reazione a catena della polimerasi (PCR), legatura del gene in un plasmide adatto, digestione con restrizione enzimi e religation per inserire il gene marcatore di resistenza agli antibiotici. Questo processo è che richiede tempo, prendendo diversi giorni a diverse settimane, a seconda dell'esito di ogni passo. Inoltre, il design dei costrutti di rottura è dipenda sui siti degli enzimi di limitazione del gene target. Per risolvere questi problemi, sono stati segnalati basati su PCR del DNA metodi d'impionbatura2 1,per la progettazione di gene-perturbato mutanti di Dictyostelium discoideum3 e Synechocystis SP. PCC68034 . Nello studio presente, è stato sviluppato un metodo per generare un ceppo streptococcico gene-interrotto in maniera relativamente rapida, facile e poco costoso, che utilizza un metodo basato su PCR modificato (designato fusione 2-step PCR) per la costruzione della perturbazione costrutto ed elettroporazione per trasformazione genetica.
La fusione di 2-step che PCR richiede DNA genomic, gene marcatore di resistenza agli antibiotici come un modello PCR e quattro coppie di opportunamente progettato gli iniettori del oligonucleotide. Nella prima fase (1st PCR), una regione di accompagnamento 1 kb a Monte del gene target, una regione di fiancheggiamento 1 kb a valle della destinazione gene e gene marcatore di resistenza agli antibiotici sono amplificati mediante PCR. Regioni 5' sia il primer reverse e il primer in avanti, per l'amplificazione della a Monte e a valle delle regioni, fiancheggianti rispettivamente, includono 15 basi complementari fino agli estremi confini del gene marcatore. 5' regioni di sia forward e reverse primer per l'amplificazione del gene marcatore Analogamente includono 15 basi complementari all'estremità inferiore della regione di fiancheggiamento a Monte del gene dell'obiettivo e l'estremità superiore della regione di fiancheggiamento a valle del gene target, rispettivamente. Di conseguenza, i tre frammenti amplificati contengono regioni sovrapposte di coppia 30-base presso il sito di fusione. Nella seconda fase (2nd PCR), PCR viene eseguita con gli iniettori PCR annidati utilizzando i tre frammenti amplificati da 1st PCR come modelli. Le regioni complementari dei modelli sono inoltre collegate tra loro tramite la 2nd PCR. Infine, il costrutto per ricombinazione omologa è stato introdotto al ceppo selvaggio-tipo di elettroporazione. Successo del gene può essere verificato mediante PCR utilizzando primers specifici. Anche se il costrutto di rottura è amplificato utilizzando ad alta fedeltà della polimerasi del DNA, ulteriori reazioni enzimatiche, come la legatura del DNA o digestione del DNA, non sono necessari per generare il costrutto. Inoltre, una regione eliminata o conservata sul genoma può essere scelti in modo flessibile secondo il disegno dell'iniettore.
Nel presente lavoro, l'eliminazione di intera regione di codificazione del gene gtfC , che codifica glucosiltransferasi in Streptococcus mutans, è stata eseguita per illustrare il metodo di rottura rapida, facile gene in una specie streptococciche. Inoltre, un gtfB-ceppo interrotta è stato generato nello stesso modo. Il glucosyltransferases codificati da sia gtfC e gtfB contribuiscono a cariogeni biofilm dentale sviluppo5,6. Le abilità che formano biofilm del selvaggio-tipo di ceppo (S. mutans WT), gtfC-interrotto ceppo (S. mutans ΔgtfC) e gtfB-ceppo perturbato (S. mutans ΔgtfB) sono stati valutati per analisi fenotipiche comparative. Questo protocollo si estende l'applicazione di un metodo in due fasi per rottura del gene ad un'altre specie e può essere modificato per gli studi di funzione del gene in una gamma più ampia di taxa.
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1. primer Design
2. Estrazione del DNA genomico da S. mutans
s3. L'amplificazione di PCR
4. Preparazione di cellule competenti e trasformazione cellulare
5. Verifica della rottura del Gene e deposito
6. L'analisi fenotipica
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La figura 2 Mostra che la dimensione di ciascun prodotto dal 1st PCR, come osservato su gel di agarosio all'1%, era in buon accordo con la dimensione prevista di circa 1 kb. La figura 3 Mostra l'analisi di elettroforesi del gel dei prodotti della 2nd PCR. La figura 4 Mostra S. mutans colonie trasformate con il costrutto di rottura e un'analisi di elettroforesi del gel d...
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Nel presente protocollo, i primers per la 1st PCR devono essere progettati per amplificare circa 1 kb a Monte e a valle delle regioni fiancheggianti del regione di destinazione nel genoma. Tali sequenze fiancheggianti lungo sono necessari per migliorare l'efficienza di ricombinazione omologa.
Le sequenze dei primer (up-reverse, giù-avanti, spcr-avanti e spcr-inversa) in questo protocollo sono stati automaticamente determinati basato sul sito d...
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Gli autori non hanno nulla a rivelare.
Questo lavoro è stato supportato dalla società Giappone per la promozione della scienza [Grant numeri 16 K 15860 a T.M. e 15 K 15777 di N.H.].
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| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Streptococus mutans | Ceppo stock in laboratorio. | Ceppo wild-type (ceppo UA159) | |
| Kit di estrazione del DNA genomico | Zymo Research | D6005 | |
| Apparato di interruzione del bead-beating | Taitec | GM-01 | |
| Geni sintetici | Eurofins Genomica Gene | di | resistenza alla spectinomicina e all'eritromicina |
| su misura Termociclatore | Astec | PC-708 | |
| Primer PCR | Eurofins Genomics | 35 basi di lunghezza | della |
| DNA polimerasi | Takara | R045A | DNA polimerasi ad alta fedeltà |
| Nippon Genetics | FG-91202 | Estrazione del DNA dal gel di agarosio | |
| Taglierina per bande di gel | Nippon Genetics | FG-830 | |
| Spettrofotometro | Beckman Coulter | DU 800 | |
| Elettroporatore | Bio-rad | 1652100 | |
| Cuvetta per elettroporazione | Bio-rad | 1652086 | 0,2 cm di spazio |
| Anaeropack | Mitsubishi Gas Chemical | A-03 | Sistema di coltura anaerobica |
| Brodo per infusione di cuore cerebrale | Becton, Dickinson | 237500 | Terreno di coltura batterica |
| Spectinomycin | Wako | 195-11531 | Antibiotici |
| Eritromicina | Wako | 057-07151 | Antibiotici |
| Saccarosio | Wako | 196-00015 | Per lo sviluppo di biofilm |
| CBB R-250 | Wako | 031-17922 | Per colorazione di biofilm |
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