우리는 mini-Tn7 기반 발현 시스템을 사용하여 Acinetobacter baumannii의 조작된 유출 결핍 균주에 유출 펌프 유전자의 단일 복제 염색체 보완을 위한 손쉬운 절차를 설명합니다. 이 정밀한 유전 도구는 유전자 발현을 제어할 수 있으며, 이는 다제내성 병원체에서 유출 펌프의 특성 분석에 핵심입니다.
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방법 논문
우리는 mini-Tn7 기반 발현 시스템을 사용하여 Acinetobacter baumannii의 조작된 유출 결핍 균주에 유출 펌프 유전자의 단일 복제 염색체 보완을 위한 손쉬운 절차를 설명합니다. 이 정밀한 유전 도구는 유전자 발현을 제어할 수 있으며, 이는 다제내성 병원체에서 유출 펌프의 특성 분석에 핵심입니다.
아시네토박터 바우마니(Acinetobacter baumannii )는 항생제에 대한 광범위한 내성으로 인해 까다로운 그람 음성 병원체로 인식되고 있습니다. 새롭고 효과적인 치료 옵션을 설계하기 위해 이러한 내성 이면의 메커니즘을 이해하는 것이 중요합니다. 불행히도, A. baumannii 에서 이러한 메커니즘을 조사할 수 있는 우리의 능력은 적절한 유전자 조작 도구의 부족으로 인해 방해를 받고 있습니다. 여기서, 우리는 기능적 RND 유형 유출 메커니즘이 결여된 A. baumannii 균주에서 단일 복제 유전자 발현을 달성하기 위해 염색체 mini-Tn7 기반 시스템을 활용하는 방법을 설명합니다. single-copy insertion 및 inducible efflux pump 발현은 매우 유리한데, 이는 high-copy number plasmid에서 RND efflux operon의 존재가 종종 박테리아 세포에 의해 잘 견디지 못하기 때문입니다. 또한, 재조합 mini-Tn7 발현 벡터를 향상된 유출 민감도를 가진 대리 A. baumannii 숙주의 염색체에 통합하면 다른 유출 펌프의 간섭을 우회하는 데 도움이 됩니다. 이 시스템은 특성화되지 않은 박테리아 유출 펌프를 조사할 뿐만 아니라 이러한 펌프를 표적으로 하는 잠재적 억제제의 효과를 평가하는 데에도 유용합니다.
아시네토박터 바우마니(Acinetobacter baumannii )는 모든 종류의 항생제에 대한 내성으로 인해 세계보건기구(WHO)의 최우선 순위 병원체입니다1. 주로 입원, 부상 또는 면역력이 저하된 사람들에게 영향을 미치는 기회 병원체입니다. A. baumannii 는 유출 펌프 를 통해 항생제를 주로 회피하며, 가장 관련성이 높은 것은 RND(Resistance-Nodulation-Division) 수출업체제품군입니다 2. 이러한 유출 펌프가 기계적으로 어떻게 작동하는지 이해하면 표적 치료 옵션을 개발할 수 있습니다.
세포 과정을 구체적으로 구별할 수 있는 한 가지 일반적인 방법은 유전자 조작을 통해서입니다. 그러나 A. baumannii 유전자 연구에 사용할 수 있는 도구는 제한적이며, 실험 설계를 더욱 혼란스럽게 하기 위해 임상 분리물은 종종 유전자 조작에서 선택에 일상적으로 사용되는 항생제에 내성이 있습니다3. 특히 유출 펌프를 연구할 때 직면하는 두 번째 장애물은 종종 알려지지 않은 요인에 의해 엄격하게 규제되어 단일 펌프로 기능을 정확하게 분리하고 귀속시키기가 어렵다는 것입니다4. 연구 도구 상자를 확장해야 할 필요성을 인식하여 선택 마커 5,6,7을 제거할 수 있는 Flp 재조합 표적(FRT) 카세트를 통합하는 mini-Tn7 기반의 단일 복제 삽입 유도 발현 시스템을 개발했습니다(그림 1). 슈도모나스 8,9,10을 위해 처음 만들어진 이 우아한 클로닝 및 발현 시스템은 A. baumannii(ATCC 17978::ΔadeIJK,Δ adeFGH,Δ adeAB: 이하 A. baumannii AB258)의 RND 유출 펌프 결핍 균주에 단일 복제 유출 펌프 보완체를 생성하는 데 사용되었으며,11. 한 번에 하나의 유출 펌프를 연구할 수 있고 높은 복제 발현으로 박테리아 세포를 압도하지 않을 수 있기 때문에(일반적으로 플라스미드 기반 발현 시스템에서 볼 수 있음) 간섭을 최소화하고 합병증을 줄이면서 각 유출 펌프의 중요한 생리학적 측면에 대해 더 잘 배울 수 있습니다.
이 논문은 mini-Tn7 시스템을 사용하여 9일 동안 수행된 일련의 복잡하지 않은 단계를 통해 A. baumannii AB258의 염색체에 삭제된 관심 유전자인 RND 유출 펌프 adeIJK를 보완하는 방법을 설명합니다7. 첫 번째 단계는 잘 보존된 glmS 유전자(그림 3A)의 단일 attTn7 삽입 부위에서 mini-Tn7 기반 삽입 플라스미드(그림 2A)에 클로닝된 삭제된 유출 펌프 유전자를 다시 도입합니다. 이 과정은 Tn7 유도 삽입에 필요한 transposase 유전자를 암호화하는 non-replicative helper plasmid (그림 2B)에 의해 촉진됩니다. 두 번째 단계는 FRT 부위 측면에 있는 겐타마이신 유전자의 Flp 재조합 효소 매개 제거를 위해 절제 플라스미드(그림 2C)를 사용하여 표시되지 않은 균주를 생성합니다(그림 3B). 이 시스템은 항생제 내성과 관련하여 RND 유출 펌프의 필수 역할과 가능한 억제제를 밝히는 데 사용되지만 관심 유전자를 조사하는 데 사용할 수 있습니다.
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1. 실험 준비
2. 문화 준비
3. 전기 유능한 셀의 준비
4. 전기천공법
5. PCR 기반 스크리닝을 위한 형질전환된 콜로니 선택
6. 콜로니 PCR에 의한 염색체 삽입 확인
7.pFLP2 ab를 이용한 GmR 마커 제거
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염색체 삽입 절차는 선택적 한천 플레이트에서 자라는 결과 콜로니를 확인하는 데 3일 동안 총 2시간밖에 걸리지 않습니다(그림 1A-C). 형질전환 플레이트에서 예상되는 콜로니의 수는 균주에 따라 달라진다: attTn7 부위에 Tn7을 삽입하는 것이 특이적이고 효율적이기 때문에 20-30개 또는 수백 개의 콜로니를 볼 수 있다9. 형질전환 플레이트 콜로니를 선택적 배지에 패치하면(그림 4A) 형질전환된 균주를 보존하고 콜로니 PCR 스크리닝을 위한 시작 물질을 제공합니다(그림 1E 및 그림 4B). PCR에 의한 콜로니의 스크리닝은 최소한으로 유지될 수 있습니다-10개 이상의 콜로니를 처리할 필요가 없...
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A. baumannii에서 유도 가능한 단일 복제 유전자 발현 시스템의 염색체 삽입을 위한 이 절차는 기술적으로 간단하고 노동 집약적이지 않지만 강조해야 할 몇 가지 중요한 단계가 있습니다. 첫째, 유능한 세포의 준비는 배지를 얼음처럼 차가운 물로 교체하는 동안 세포가 약해지기 때문에 가능한 한 얼음 위에서 수행되어야 합니다. 이상적으로는 원심분리 단계가 4°C에서 수행되지만 실온에서 원심분리가 허용됩니다. 물을 씻는 동안 세포의 취약성이 증가함에 따라 부드러운 피펫팅도 중요합니다. 둘째, 전기천공법은 이온의 존재에 민감합니다. 여러 차례의 펠릿화로 세포를 세척하고 물에 재현탁하면 배지가 완전히 제거됩니다. 또한, 플라스미드는 신선하게 정제해야 하며, 플라스미드 DNA 농도가 충분히 높은 경우 표준 키트 용출 완충액(일반적으로 TE 완충액)에서 용출될 수 있습니다. 최대 10μL까지 허용되어야 하지만 샘플의 이온 강도를 매우 낮게 유지하기 위해 100μL의 세포 현탁액에 <5μL의 플라스미드를 추가하는 것을 목표...
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이 연구는 캐나다 자연과학 및 공학 위원회(Natural Science and Engineering Council of Canada)가 AK에 제공한 디스커버리 그랜트(Discovery Grant)의 지원을 받았습니다. 그림에 사용된 회로도는 BioRender.com 로 작성됩니다.
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| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
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