Dereplication antibiotico utilizzando la piattaforma di resistenza agli antibiotici

Haley  L. Zubyk; Georgina Cox; Gerard  D. Wright

doi:10.3791/60536

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Articolo metodologico

Dereplication antibiotico utilizzando la piattaforma di resistenza agli antibiotici

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DOI:

10.3791/60536

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17 ottobre 2019

Haley L. Zubyk¹ , Georgina Cox² , Gerard D. Wright¹

¹Department of Biochemistry and Biomedical Sciences, M.G. DeGroote Institute for Infectious Disease Research, McMaster University, ²Department of Molecular and Cellular Biology, University of Guelph

In questo articolo

Sommario

Descriviamo una piattaforma che utilizza una libreria di Escherichia coli resistente agli antibiotici isogenici per la dereplicazione degli antibiotici. L'identità di un antibiotico prodotto da batteri o funghi può essere dedotta dalla crescita di E. coli che esprime il suo rispettivo gene di resistenza. Questa piattaforma è economicamente efficace ed efficiente in termini di tempo.

Abstract

Una delle principali sfide nella ricerca di nuovi antibiotici da estratti di prodotti naturali è la riscoperta di composti comuni. Per affrontare questa sfida, la dereplicazione, che è il processo di identificazione dei composti noti, viene eseguita su campioni di interesse. I metodi per la dereplicazione, ad esempio la separazione analitica seguita dalla spettrometria di massa, richiedono molto tempo e richiedono molto tempo. Per migliorare il processo di dereplicazione, abbiamo sviluppato la piattaforma di resistenza agli antibiotici (ARP). L'ARP è una libreria di circa 100 geni di resistenza agli antibiotici che sono stati clonati individualmente in Escherichia coli. Questa raccolta di ceppi ha molte applicazioni, tra cui un metodo facile e conveniente per la dereplicazione antibiotica. Il processo prevede la fermentazione di microbi che producono antibiotici sulla superficie di piatti Petri rettangolari contenenti mezzo solido, consentendo così la secrezione e la diffusione di metaboliti secondari attraverso il mezzo. Dopo un periodo di fermentazione di 6 giorni, la biomassa microbica viene rimossa e una sottile sovrapposizione di agar viene aggiunta alla parabola Petri per creare una superficie liscia e consentire la crescita dei ceppi dell'indicatore E. coli. La nostra collezione di ceppi ARP viene poi appuntata sulla superficie del piatto Petri che contiene antibiotici. La piastra viene successivamente incubata durante la notte per consentire la crescita di E. coli sulla superficie della sovrapposizione. Solo i ceppi contenenti resistenza a un antibiotico (o classe) specifico crescono su questa superficie consentendo una rapida identificazione del composto prodotto. Questo metodo è stato utilizzato con successo per l'identificazione dei produttori di antibiotici noti e come mezzo per identificare quelli che producono nuovi composti.

Introduzione

Dalla scoperta della penicillina nel 1928, i prodotti naturali derivati da microrganismi ambientali hanno dimostrato di essere una ricca fonte di composti antimicrobici¹. Circa l'80% degli antibiotici del prodotto naturale sono derivati da batteri del genere Streptomyces e altri actinomycetes, mentre il restante 20% è prodotto da specie fungine¹. Alcuni degli scaffold antibiotici più comuni utilizzati nella clinica, come i lactam, le tetracicline, i rifamycin e gli amminocolici, erano originariamente isolati dai microbi². Tuttavia, a causa dell'aumento dei batteri multifarmacoresistenti (....