Analiza funkcji genu zazwyczaj obejmuje porównanie cech fenotypowych szczepów dzikich ze szczepami, w których interesujący nas gen został zaburzony. Po wyprodukowaniu szczepu z zaburzonym genem, egzogenne dodanie produktu genu umożliwia przywrócenie funkcjonalności.
Najczęstszą metodą uzyskiwania oczyszczonych produktów genowych wymaganych do późniejszych testów odtwórczych jest przeprowadzenie ekspresji heterologicznej w Escherichia coli1. Jednak ekspresja białek błonowych lub białek o dużej masie cząsteczkowej jest często trudna przy użyciu tego systemu1. W takich przypadkach białko docelowe jest zwykle izolowane z komórek, które natywnie syntetyzują białko w złożonej serii etapów, co może prowadzić do utraty produktu genu. Aby przezwyciężyć te problemy, opracowano prostą procedurę oczyszczania produktu genowego za pomocą metody rozerwania genów2, metody splicingu DNA opartej na PCR3 (wyznaczona dwuetapowa fuzja PCR) oraz elektroporacji do transformacji genetycznej u Streptococcus mutans. Dodanie znacznika polihistydynowego (znacznika His) do C-końca produktu genu ułatwia jego oczyszczanie za pomocą chromatografii powinowactwa do unieruchomionych metali (IMAC).
Aby wyizolować szczep wykazujący ekspresję His-tag, całe genomowe DNA interesującego nas genu (w tym szczepie z zaburzonym genem ekspresji His-taga) jest zastępowane genem markerowym opornym na antybiotyki. Procedura generowania szczepu wykazującego ekspresję His-tag jest prawie identyczna z procedurą generowania szczepu z zaburzonym genem, jak opisano wcześniej4,5. W związku z tym metody rozrywania genów i izolacji produktów genowych powinny być przeprowadzane jako eksperymenty seryjne do celów analizy funkcjonalnej.
W niniejszej pracy, sekwencja kodująca polihistydynę jest dołączona do końca 3′ genu gtfC (GenBank locus tag SMU_1005), kodując glukozylotransferazę-SI (GTF-SI) w S. mutans6. Następnie przeprowadzono badania ekspresji u gatunków paciorkowców. Osiągnięcie heterologicznej ekspresji gtfC przez E. coli jest trudne, prawdopodobnie ze względu na dużą masę cząsteczkową GTF-SI. Szczep ten nosi nazwę S. mutans His-gtfC. Schematyczna ilustracja przedstawiająca organizację kasety genu oporności na gtfC i spektynomycynę (spcr)7 loci u S. mutans typu dzikiego (S. mutans WT) i jego pochodnych jest pokazana w Rysunek 1. GTF-SI jest białkiem wydzielniczym, które przyczynia się do rozwoju próchnicotwórczego biofilmu zębowego6. W obecności sacharozy obserwuje się przylegający biofilm na gładkiej powierzchni szkła w szczepie WT S. mutans, ale nie w szczepie S. mutans zakłóconym przez gtfC (S. mutans ΔgtfC)2,5. Tworzenie biofilmu zostaje przywrócone w S. mutans ΔgtfC po egzogennym dodaniu rekombinowanego GTF-SI. Szczep, S. mutans His-gtfC, jest następnie wykorzystywany do produkcji rekombinowanego GTF-SI.