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Fonte: Ewa Bukowska-Faniband1, Tilde Andersson1, Rolf Lood1
1 Dipartimento di Scienze Cliniche Lund, Divisione di Medicina delle Infezioni, Centro Biomedico, Università di Lund, 221 00 Lund, Svezia
Il pianeta Terra è un habitat per milioni di specie batteriche, ognuna delle quali ha caratteristiche specifiche. L'identificazione delle specie batteriche è ampiamente utilizzata nell'ecologia microbica per determinare la biodiversità dei campioni ambientali e la microbiologia medica per diagnosticare i pazienti infetti. I batteri possono essere classificati utilizzando metodi microbiologici convenzionali, come la microscopia, la crescita su supporti specifici, test biochimici e sierologici e saggi di sensibilità agli antibiotici. Negli ultimi decenni, i metodi di microbiologia molecolare hanno rivoluzionato l'identificazione batterica. Un metodo popolare è il sequenziamento del gene dell'RNA ribosomiale 16S (rRNA). Questo metodo non è solo più veloce e più accurato rispetto ai metodi convenzionali, ma consente anche l'identificazione di ceppi difficili da coltivare in condizioni di laboratorio. Inoltre, la differenziazione dei ceppi a livello molecolare consente la discriminazione tra batteri fenotipicamente identici (1-4).
L'rRNA 16S si unisce a un complesso di 19 proteine per formare una subunità 30S del ribosoma batterico (5). È codificato dal gene rRNA 16S, che è presente e altamente conservato in tutti i batteri grazie alla sua funzione essenziale nell'assemblaggio dei ribosomi; tuttavia, contiene anche regioni variabili che possono fungere da impronte digitali per particolari specie. Queste caratteristiche hanno reso il gene rRNA 16S un frammento genetico ideale da utilizzare nell'identificazione, nel confronto e nella classificazione filogenetica dei batteri (6).
Il sequenziamento del gene rRNA 16S si basa sulla reazione a catena della polimerasi (PCR) (7-8) seguita dal sequenziamento del DNA (9). La PCR è un metodo di biologia molecolare utilizzato per amplificare specifici frammenti di DNA attraverso una serie di cicli che includono:
i) Denaturazione di un modello di DNA a doppio filamento
ii) Ricottura di primer (oligonucleotidi corti) complementari al template
iii) Estensione dei primer da parte dell'enzima DNA polimerasi, che sintetizza un nuovo filamento di DNA
Una panoramica schematica del metodo è illustrata nella Figura 1.

Figura 1: Panoramica schematica della reazione PCR. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Ci sono diversi fattori che sono importanti per una reazione PCR di successo, uno dei quali è la qualità del modello di DNA. L'isolamento del DNA cromosomico dai batteri può essere eseguito utilizzando protocolli standard o kit commerciali. Particolare attenzione deve essere prestata per ottenere DNA privo di contaminanti che possono inibire la reazione PCR.
Le regioni conservate del gene rRNA 16S consentono la progettazione di coppie di primer universali (una in avanti e una inversa) che possono legarsi e amplificare la regione bersaglio in qualsiasi specie batterica. L'area di destinazione può variare in termini di dimensioni. Mentre alcune coppie di primer possono amplificare la maggior parte del gene rRNA 16S, altre amplificano solo parti di esso. Esempi di primer di uso comune sono mostrati nella Tabella 1 e i loro siti di legame sono illustrati nella Figura 2.
| Nome del primer | Sequenza (5'→3') | Avanti/indietro | Riferimento |
| 8F b) | AGAGTTTGATCCTGGCTCAG | inoltrare | -1 |
| 27F · | AGAGTTTGATCMTGGCTCAG | inoltrare | -10 |
| 515F · | GTGCCAGCMGCCGCGGTAA | inoltrare | -11 |
| 911R | GCCCCCGTCAATTCMTTTGA | inverso | -12 |
| 1391R | GACGGGCGGTGTGTRCA | inverso | -11 |
| 1492R | GGTTACCTTGTTACGACTT | inverso | -11 |
Tabella 1: Esempi di oligonucleotidi standard utilizzati nell'amplificazione dei geni rRNA 16S a).
a) Le lunghezze previste del prodotto PCR generato utilizzando le diverse combinazioni di primer possono essere stimate calcolando la distanza tra i siti di legame per il primer avanti e il primer inverso (vedi Figura 2), ad esempio la dimensione del prodotto PCR utilizzando la coppia di primer 8F-1492R è ~ 1500 bp e per la coppia di primer 27F-911R ~ 900 bp.
b) noto anche come fD1

Figura 2: Figura rappresentativa della sequenza di rRNA 16S e dei siti di legame del primer. Le regioni conservate sono colorate in grigio e le regioni variabili sono riempite con linee diagonali. Per consentire la massima risoluzione, il primer 8F e 1492R (nome basato sulla posizione sulla sequenza di rRNA) vengono utilizzati per amplificare l'intera sequenza, consentendo il sequenziamento di diverse regioni variabili del gene. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Le condizioni cicliche per la PCR(cioè la temperatura e il tempo necessari per denaturare il DNA, ricotto con primer e sintetizzato) dipendono dal tipo di polimerasi utilizzata e dalle proprietà dei primer. Si consiglia di seguire le linee guida del produttore per una particolare polimerasi.
Dopo aver completato il programma PCR, i prodotti vengono analizzati mediante elettroforesi su gel di agarose. Una PCR di successo produce una singola banda di dimensioni previste. Il prodotto deve essere purificato prima del sequenziamento per rimuovere i primer residui, i desossiribonucleotidi, la polimerasi e il tampone che erano presenti nella reazione PCR. I frammenti di DNA purificati vengono solitamente inviati per il sequenziamento ai servizi di sequenziamento commerciali; tuttavia, alcune istituzioni eseguono il sequenziamento del DNA presso le proprie strutture principali.
La sequenza di DNA viene generata automaticamente da un cromatogramma del DNA da un computer e deve essere attentamente controllata per verificare la qualità, poiché a volte è necessaria la modifica manuale. Seguendo questo passaggio, la sequenza genica viene confrontata con le sequenze depositate nel database dell'rRNA 16S. Vengono identificate le regioni di somiglianza e vengono consegnate le sequenze più simili.
1. Configurazione
2. Protocollo
Nota: Il protocollo dimostrato si applica al sequenziamento del gene rRNA 16S da una coltura pura di batteri. Non si applica agli studi metagenomici.

Figura 3: Elettroforesi su gel di agarosio di gDNA isolato da Bacillus subtilis. Corsia 1: M - marcatore di massa molecolare (dall'alto verso il basso: 10000 bp, 8000 bp, 6000 bp, 5000 bp, 4000 bp, 3500 bp, 3000 bp, 2500 bp, 2000 bp, 1500 bp, 1000 bp). Corsia 2: gDNA - DNA genomico isolato da Bacillus subtilis. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
| Componente | Concentrazione finale | Volume per reazione | Volume per x reazioni (master mix) |
| 5x tampone di reazione | 1x | 10 μL | 10 μL × x |
| 10 mM dNTPs | 200 μM | 1 μL | 1 μL × x |
| 10 μM Primer 8F | 0,5 μM | 2,5 μL | 2,5 μL × x |
| 10 μM Primer 1492R | 0,5 μM | 2,5 μL | 2,5 μL × x |
| Phusion polimerasi | 1 unità | 0,5 μL | 0,5 μL × x |
| Modello DNA * | - | 1 μL | - |
| ddH2O | - | 32,5 μL | 32,5 μL × x |
| Volume totale | 50 μL | 49 μL × x |
Tabella 2: Componenti di reazione PCR. * utilizzare il gDNA diluito 10x, 100x o 1000x dal passaggio 2.3.
| Passo | Temperatura | Ore | Cicli |
| Denaturazione iniziale | 98°C | 30 secondi | |
| Denaturazione | 98°C | 10 secondi | 25-30 |
| Ricottura | 60°C | 30 secondi | |
| Estensione | 72°C | 45 secondi | |
| Estensione finale | 72°C | 7 minuti | |
| Tenere | 4°C | ∞ |
Tabella 3: Programma PCR per l'amplificazione del gene rRNA 16S.

Figura 4: Elettroforesi su gel di agarosio di prodotti PCR amplificata utilizzando primer 8F e 1492R e gDNA come modello. Il campione di gDNA di B. subtilis (vedere Figura 3) è stato diluito 10, 100 e 1000 volte al fine di testare il miglior risultato. Corsia 1: M - marcatore di massa molecolare (dall'alto verso il basso: 10000 bp, 8000 bp, 6000 bp, 5000 bp, 4000 bp, 3500 bp, 3000 bp, 2500 bp, 2000 bp, 1500 bp, 1000bp, 750 bp, 500 bp, 250 bp). Corsia 2: Reazione PCR con modello diluito 10x. Corsia 3: Reazione PCR con modello diluito 100x. Corsia 4: Reazione PCR con modello diluito 1000x. Corsia 5: (C-) - controllo negativo (reazione senza il modello di DNA). Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
3. Analisi dei dati e risultati
Nota: Il prodotto PCR viene sequenziato utilizzando i primer avanti (qui 8F) e inverso (qui 1492R). Pertanto, vengono generati due set di sequenza di dati, uno per il primer in avanti e uno per il primer inverso. Per ogni sequenza vengono generati almeno due tipi di file: i) un file di testo contenente la sequenza del DNA e ii) un cromatogramma del DNA, che mostra la qualità del sequenziamento.

Figura 5: Esempi di risoluzione dei problemi relativi al sequenziamento del DNA. A) Un esempio di sequenza cromatografica di qualità (picchi uniformemente distanziati e non ambigui). B) Sequenza di scarsa qualità che di solito si verifica all'inizio del cromatogramma. L'area della zona grigia è considerata di bassa qualità e rimossa automaticamente dal software di sequenziamento. Più basi possono essere tagliate manualmente. C) Presenza di picchi doppi (indicati da frecce). Un nucleotide indicato dalla freccia rossa è stato letto dal sequencer come "T" (picco rosso), ma il picco blu è più forte e può anche essere interpretato come "C". D) I picchi sovrapposti indicano la contaminazione da DNA(cioè più di un modello). E) Perdita di risoluzione e i cosiddetti "picchi larghi" (contrassegnati da rettangolo) che impediscono una chiamata di base affidabile. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 6: Esempio del risultato del nucleotide BLAST. La sequenza del gene rRNA 16S da coltura pura di B. subtilis 168 è stata utilizzata come sequenza di query. Il top hit mostra l'identità al 100% (sottolineata) al ceppo B. subtilis 168, come previsto. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
La Terra ospita milioni di specie batteriche, ognuna con caratteristiche uniche. L'identificazione di queste specie è fondamentale nella valutazione dei campioni ambientali. I medici devono anche distinguere diverse specie batteriche per diagnosticare i pazienti infetti.
Per identificare i batteri, è possibile utilizzare una varietà di tecniche, tra cui l'osservazione microscopica della morfologia o della crescita su un mezzo specifico per osservare la morfologia della colonia. L'analisi genetica, un'altra tecnica per identificare i batteri, è cresciuta in popolarità negli ultimi anni, in parte a causa del sequenziamento del gene dell'RNA ribosomiale 16S.
Il ribosoma batterico è un complesso di RNA proteico costituito da due subunità. La subunità 30S, la più piccola di queste due subunità, contiene rRNA 16S, che è codificato dal gene rRNA 16S contenuto nel DNA genomico. Regioni specifiche di rRNA 16S sono altamente conservate, grazie alla loro funzione essenziale nell'assemblaggio dei ribosomi. Mentre altre regioni, meno critiche per funzionare, possono variare tra le specie batteriche. Le regioni variabili nell'rRNA 16S possono servire come impronte digitali molecolari uniche per le specie batteriche, permettendoci di distinguere ceppi fenotipicamente identici.
Dopo aver ottenuto un campione di qualità di gDNA, può iniziare la PCR del gene codificante l'rRNA 16S. La PCR è un metodo di biologia molecolare comunemente usato, costituito da cicli di denaturazione del modello di DNA a doppio filamento, ricottura di coppie di primer universali, che amplificano regioni altamente conservate del gene e l'estensione dei primer da parte della DNA polimerasi. Mentre alcuni primer amplificano la maggior parte del gene codificante l'rRNA 16S, altri ne amplificano solo frammenti. Dopo la PCR, i prodotti possono essere analizzati tramite elettroforesi su gel di agarose. Se l'amplificazione ha avuto successo, il gel dovrebbe contenere una singola banda di dimensioni previste, a seconda della coppia di primer utilizzata, fino a 1500bp, la lunghezza approssimativa del gene rRNA 16S.
Dopo la purificazione e il sequenziamento, le sequenze ottenute possono quindi essere inserite nel database BLAST, dove possono essere confrontate con le sequenze di rRNA 16S di riferimento. Poiché questo database restituisce corrispondenze basate sulla più alta somiglianza, ciò consente di confermare l'identità dei batteri di interesse. In questo video, osserverai il sequenziamento del gene rRNA 16S, tra cui PCR, analisi e modifica della sequenza del DNA, assemblaggio della sequenza e ricerca nel database.
Quando si maneggiano microrganismi, è essenziale seguire una buona pratica microbiologica, compreso l'uso di tecniche asettiche e l'uso di adeguati dispositivi di protezione individuale. Dopo aver eseguito un'appropriata valutazione del rischio per il microrganismo o il campione ambientale di interesse, ottenere una coltura di prova. In questo esempio, viene utilizzata una cultura pura di Bacillus subtilis.
Per iniziare, fai crescere il tuo microrganismo su un terreno adatto nelle condizioni appropriate. In questo esempio, Bacillus subtilis 168 viene coltivato in brodo LB durante la notte in un incubatore vibrante impostato a 200 giri / min a 37 gradi Celsius. Successivamente, utilizzare un kit disponibile in commercio per isolare il DNA genomico o il gDNA da 1,5 millilitri della coltura notturna di B. subtilis.
Per verificare la qualità del DNA isolato, mescolare prima cinque microlitri del gDNA isolato con un microlitro di colorante a carica di gel di DNA. Quindi, caricare il campione su un gel di agarose allo 0,8%, contenente reagente per la colorazione del DNA, come SYBR safe o EtBr. Successivamente, caricare uno standard di massa molecolare di un kilobase sul gel ed eseguire l'elettroforesi fino a quando il colorante anteriore è a circa 0,5 centimetri dal fondo del gel. Una volta completata l'elettroforesi su gel, visualizzare il gel su un transilluminatore a luce blu. Il gDNA dovrebbe apparire come una banda spessa, di dimensioni superiori a 10 kilobase e avere sbavature minime.
Successivamente, per creare diluizioni seriali del gDNA, etichettare tre tubi microcentrifuga come 10X, 100X e 1000X. Quindi, utilizzare una pipetta per erogare 90 microlitri di acqua distillata sterile in ciascuno dei tubi. Quindi, aggiungere 10 microlitri della soluzione gDNA al tubo 10X. Pipettare l'intero volume su e giù per garantire che la soluzione sia miscelata accuratamente. Quindi, rimuovere 10 microlitri della soluzione dal tubo 10X e trasferirlo al tubo 100X. Mescolare la soluzione come descritto in precedenza. Infine, trasferire 10 microlitri della soluzione nel tubo 100X, al tubo 1000X.
Per iniziare il protocollo PCR, scongelare i reagenti necessari sul ghiaccio. Quindi, preparare il mix master PCR. Poiché la DNA polimerasi è attiva a temperatura ambiente, la reazione impostata deve avvenire sul ghiaccio. Aliquot 49 microlitri della miscela master in ciascuno dei tubi PCR. Quindi, aggiungere un microlitro di modello a ciascuno dei tubi sperimentali e un microlitro di acqua sterile al tubo di controllo negativo, pipettando su e giù per mescolare. Successivamente, impostare la macchina PCR in base al programma descritto nella tabella. Posizionare i tubi nel termociclatore e avviare il programma.
Una volta completato il programma, esaminare la qualità del prodotto tramite elettroforesi su gel di acarosio, come dimostrato in precedenza. Una reazione di successo utilizzando il protocollo descritto dovrebbe produrre una singola banda di circa 1,5 kilobase. In questo esempio, il campione contenente gDNA diluito 100X ha prodotto il prodotto di altissima qualità. Successivamente, purificare il miglior prodotto PCR, in questo caso, il gDNA 100X, con un kit disponibile in commercio. Ora il prodotto PCR può essere inviato per il sequenziamento.
In questo esempio, il prodotto PCR viene sequenziato utilizzando primer avanti e indietro. Pertanto, vengono generati due set di dati, ciascuno contenente una sequenza di DNA e un cromatogramma di DNA: uno per il primer in avanti e l'altro per il primer inverso. In primo luogo, esaminare i cromatogrammi generati da ciascun primer. Un cromatogramma ideale dovrebbe avere picchi uniformemente distanziati con segnali di fondo scarsi o nulli.
Se i cromatogrammi mostrano doppi picchi, più modelli di DNA potrebbero essere stati presenti nei prodotti PCR e la sequenza deve essere scartata. Se i cromatogrammi contenevano picchi di colori diversi nella stessa posizione, il software di sequenziamento probabilmente ha erroneamente chiamato nucleotidi. Questo errore può essere identificato e corretto manualmente nel file di testo. La presenza di ampi picchi nel cromatogramma indica una perdita di risoluzione, che causa un conteggio errato dei nucleotidi nelle regioni associate. Questo errore è difficile da correggere e le mancate corrispondenze in uno qualsiasi dei passaggi successivi devono essere considerate inaffidabili. La scarsa qualità di lettura del cromatogramma, indicata dalla presenza di picchi multipli, di solito si verifica alle cinque estremità prime e tre prime della sequenza. Alcuni programmi di sequenziazione rimuovono automaticamente queste sezioni di bassa qualità. Se la sequenza non è stata troncata automaticamente, identificare i frammenti di bassa qualità e rimuovere le rispettive basi dal file di testo.
Utilizzare un programma di assemblaggio del DNA per assemblare le due sequenze di primer in un'unica sequenza continua. Ricorda, le sequenze ottenute utilizzando primer avanti e indietro dovrebbero parzialmente sovrapporsi. Nel programma di assemblaggio del DNA, inserire le due sequenze in formato FASTA nell'apposita casella. Quindi, fai clic sul pulsante di invio e attendi che il programma restituisca i risultati.
Per visualizzare la sequenza assemblata, fate clic su Contigs nella scheda dei risultati. Quindi, per visualizzare i dettagli dell'allineamento, selezionate Dettagli assieme. Passare al sito Web per lo strumento di ricerca di allineamento locale di base, o BLAST, e selezionare lo strumento BLAST nucleotidico per confrontare la sequenza con il database. Immettere la sequenza nella casella di testo della sequenza di query e selezionare il database appropriato nel menu a scorrimento verso il basso. Infine, fai clic sul pulsante BLAST nella parte inferiore della pagina e attendi che lo strumento restituisca le sequenze più simili dal database.
In questo esempio, il primo hit è B. subtilis ceppo 168, che mostra l'identità al 100% con la sequenza nel database BLAST. Se il risultato principale non mostra l'identità al 100% della specie o del ceppo previsto, fai clic sulla sequenza che più si avvicina alla tua query per vedere i dettagli dell'allineamento. I nucleotidi allineati saranno uniti da brevi linee verticali e i nucleotidi non corrispondenti avranno spazi vuoti tra di loro. Concentrandosi sulle regioni non corrispondenti identificate, rivedere la sequenza e ripetere la ricerca BLAST, se lo si desidera.
La Terra ospita milioni di specie batteriche, ognuna con caratteristiche uniche. L'identificazione di queste specie è fondamentale nella valutazione dei campioni ambientali. I medici devono anche distinguere le diverse specie batteriche per diagnosticare i pazienti infetti.
Per identificare i batteri, possono essere impiegate una varietà di tecniche, tra cui l'osservazione microscopica della morfologia o della crescita su un mezzo specifico per osservare la morfologia delle colonie. L'analisi genetica, un'altra tecnica per identificare i batteri, è cresciuta in popolarità negli ultimi anni, in parte a causa del sequenziamento del gene dell'RNA ribosomiale 16S.
Il ribosoma batterico è un complesso proteico di RNA costituito da due subunità. La subunità 30S, la più piccola di queste due subunità, contiene l'rRNA 16S, che è codificato dal gene 16S rRNA contenuto nel DNA genomico. Regioni specifiche dell'rRNA 16S sono altamente conservate, a causa della loro funzione essenziale nell'assemblaggio dei ribosomi. Mentre altre regioni, meno critiche per la funzione, possono variare tra le specie batteriche. Le regioni variabili nell'rRNA 16S possono fungere da impronte molecolari uniche per le specie batteriche, permettendoci di distinguere ceppi fenotipicamente identici.
Dopo aver ottenuto un campione di gDNA di qualità, può iniziare la PCR del gene codificante l'rRNA 16S. La PCR è un metodo di biologia molecolare comunemente usato, che consiste in cicli di denaturazione del modello di DNA a doppio filamento, ricottura di coppie di primer universali, che amplificano regioni altamente conservate del gene, e l'estensione dei primer da parte della DNA polimerasi. Mentre alcuni primer amplificano la maggior parte del gene codificante l'rRNA 16S, altri ne amplificano solo frammenti. Dopo la PCR, i prodotti possono essere analizzati tramite elettroforesi su gel di agarosio. Se l'amplificazione ha avuto successo, il gel dovrebbe contenere una singola banda di una dimensione prevista, a seconda della coppia di primer utilizzata, fino a 1500bp, la lunghezza approssimativa del gene 16S rRNA.
Dopo la purificazione e il sequenziamento, le sequenze ottenute possono essere inserite nel database BLAST, dove possono essere confrontate con le sequenze di rRNA 16S di riferimento. Poiché questo database restituisce corrispondenze basate sulla massima somiglianza, ciò consente la conferma dell'identità dei batteri di interesse. In questo video, osserverai il sequenziamento del gene 16S rRNA, tra cui PCR, analisi e modifica della sequenza del DNA, assemblaggio della sequenza e ricerca nel database.
Quando si maneggiano microrganismi, è essenziale seguire le buone pratiche microbiologiche, compreso l'uso di tecniche asettiche e l'uso di adeguati dispositivi di protezione individuale. Dopo aver eseguito un'appropriata valutazione del rischio per il microrganismo o il campione ambientale di interesse, ottenere una coltura di prova. In questo esempio, viene utilizzata una coltura pura di Bacillus subtilis.
Per iniziare, coltiva il tuo microrganismo su un terreno adatto nelle condizioni appropriate. In questo esempio, il Bacillus subtilis 168 viene coltivato in brodo LB durante la notte in un'incubatrice a scuotimento impostata a 200 giri/min a 37 gradi Celsius. Successivamente, utilizzare un kit disponibile in commercio per isolare il DNA genomico o il gDNA da 1,5 millilitri di coltura notturna di B. subtilis.
Per verificare la qualità del DNA isolato, mescolare prima cinque microlitri di gDNA isolato con un microlitro di colorante per il caricamento del gel di DNA. Quindi, caricare il campione su un gel di agarosio allo 0,8%, contenente un reagente di colorazione del DNA, come SYBR safe o EtBr. Successivamente, caricare uno standard di massa molecolare di un kilobase sul gel ed eseguire l'elettroforesi fino a quando il colorante anteriore si trova a circa 0,5 centimetri dal fondo del gel. Una volta completata l'elettroforesi su gel, visualizzare il gel su un transilluminatore a luce blu. Il gDNA dovrebbe apparire come una banda spessa, di dimensioni superiori a 10 kilobasi e avere una sbavatura minima.
Successivamente, per creare diluizioni seriali del gDNA, etichettare tre provette per microcentrifuga come 10X, 100X e 1000X. Quindi, utilizzare una pipetta per erogare 90 microlitri di acqua distillata sterile in ciascuna delle provette. Quindi, aggiungere 10 microlitri della soluzione di gDNA al tubo 10X. Pipettare l'intero volume su e giù per assicurarsi che la soluzione sia miscelata accuratamente. Quindi, rimuovere 10 microlitri di soluzione dalla provetta 10X e trasferirla nella provetta 100X. Miscelare la soluzione come descritto in precedenza. Infine, trasferire 10 microlitri della soluzione nella provetta 100X, nella provetta 1000X.
Per iniziare il protocollo PCR, scongelare i reagenti necessari con ghiaccio. Quindi, preparare la miscela master PCR. Poiché la DNA polimerasi è attiva a temperatura ambiente, la reazione deve avvenire sul ghiaccio. Aliquotare 49 microlitri della miscela master in ciascuna delle provette per PCR. Quindi, aggiungere un microlitro di modello a ciascuna delle provette sperimentali e un microlitro di acqua sterile alla provetta di controllo negativo, pipettando su e giù per mescolare. Successivamente, impostare la macchina PCR secondo il programma descritto nella tabella. Inserire i tubi nel termociclatore e avviare il programma.
Una volta completato il programma, esamina la qualità del tuo prodotto tramite elettroforesi su gel di agarosio, come precedentemente dimostrato. Una reazione riuscita utilizzando il protocollo descritto dovrebbe produrre una singola banda di circa 1,5 kilobase. In questo esempio, il campione contenente gDNA diluito 100X ha prodotto il prodotto di altissima qualità. Successivamente, purificare il miglior prodotto PCR, in questo caso il gDNA 100X, con un kit disponibile in commercio. Ora il prodotto PCR può essere inviato per il sequenziamento.
In questo esempio, il prodotto della PCR viene sequenziato utilizzando primer diretti e inversi. Pertanto, vengono generati due set di dati, ciascuno contenente una sequenza di DNA e un cromatogramma del DNA: uno per il primer diretto e l'altro per il primer inverso. Innanzitutto, esamina i cromatogrammi generati da ciascun primer. Un cromatogramma ideale dovrebbe avere picchi equidistanti con pochi o nessun segnale di fondo.
Se i cromatogrammi mostrano doppi picchi, è possibile che nei prodotti PCR siano presenti più modelli di DNA e la sequenza deve essere scartata. Se i cromatogrammi contenevano picchi di colori diversi nella stessa posizione, il software di sequenziamento probabilmente chiamava erroneamente nucleotidi. Questo errore può essere identificato e corretto manualmente nel file di testo. La presenza di ampi picchi nel cromatogramma indica una perdita di risoluzione, che causa un conteggio errato dei nucleotidi nelle regioni associate. Questo errore è difficile da correggere e le mancate corrispondenze in uno qualsiasi dei passaggi successivi devono essere considerate inaffidabili. Una scarsa qualità di lettura del cromatogramma, indicata dalla presenza di più picchi, di solito si verifica alle estremità cinque e tre prime della sequenza. Alcuni programmi di sequenziazione rimuovono automaticamente queste sezioni di bassa qualità. Se la sequenza non è stata troncata automaticamente, identificate i frammenti di bassa qualità e rimuovete le rispettive basi dal file di testo.
Usa un programma di assemblaggio del DNA per assemblare le due sequenze di primer in un'unica sequenza continua. Ricorda, le sequenze ottenute utilizzando primer in avanti e all'indietro dovrebbero sovrapporsi parzialmente. Nel programma di assemblaggio del DNA, inserire le due sequenze in formato FASTA nell'apposita casella. Quindi, fai clic sul pulsante di invio e attendi che il programma restituisca i risultati.
Per visualizzare la sequenza assemblata, fare clic su Contigs nella scheda dei risultati. Quindi, per visualizzare i dettagli del tracciato, selezionare i dettagli della sezione tipo. Accedere al sito Web per lo strumento di ricerca di allineamento locale di base, o BLAST, e selezionare lo strumento BLAST nucleotidico per confrontare la sequenza con il database. Immettere la sequenza nella casella di testo della sequenza di query e selezionare il database appropriato nel menu a discesa. Infine, fai clic sul pulsante BLAST nella parte inferiore della pagina e attendi che lo strumento restituisca le sequenze più simili dal database.
In questo esempio, l'hit più alto è B. subtilis ceppo 168, che mostra un'identità del 100% con la sequenza nel database BLAST. Se il risultato superiore non mostra l'identità al 100% della specie o del ceppo previsto, fai clic sulla sequenza che più si avvicina alla tua query per vedere i dettagli dell'allineamento. I nucleotidi allineati saranno uniti da brevi linee verticali e i nucleotidi non corrispondenti avranno spazi vuoti tra di loro. Concentrandosi sulle regioni non corrispondenti identificate, rivedere la sequenza e ripetere la ricerca BLAST se lo si desidera.
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