Procedura insercji chromosomalnej trwa łącznie tylko 2 h w ciągu 3 dni do momentu uzyskania wyniku – kolonii rosnących na selektywnym podłożu agarowym (Rysunek 1A-C). Oczekiwana liczba kolonii na płytce po transformacji zależy od szczepu: można zaobserwować od 20-30 do nawet setek kolonii, ponieważ insercja Tn7 w miejscach attTn7 jest specyficzna i wydajna9. Przenoszenie kolonii z płytki po transformacji na podłoża selektywne (Rysunek 4A) pozwala na zachowanie przekształconego szczepu i dostarcza materiału wyjściowego do przesiewania kolonii metodą PCR (Rysunek 1E oraz Rysunek 4B). Przesiewanie kolonii za pomocą PCR można ograniczyć do minimum – nie więcej niż 10 kolonii wymaga obróbki, a większość z nich powinna dać pozytywny wynik insercji. Produkt PCR dla starterów przesiewowych, ABglmS2_F_New i Tn7R (Tabela 1), ma wielkość 382 bp (Rysunek 4B ścieżka 4); kontrole negatywne dla reakcji obejmują szczep dziki A. baumannii ATCC 17978 (Rysunek 4B ścieżka 2), AB258 (Rysunek 4B ścieżka 3) oraz brak matrycy (Rysunek 4B ścieżka 5). Kolonie PCR-pozytywne reprezentują komplementowane, znakowane szczepy.
Usunięcie genu oporności na gentamicin (usuwanie markera) trwa mniej niż 3 h, jednak cały proces zajmuje 6 dni, ponieważ komórki transformowane plazmidem wycinającym muszą zostać wyselekcjonowane poprzez wysiew na podłoża selekcyjne, a następnie plazmid wycinający musi zostać usunięty z bakterii (Rysunek 1F). Wycinanie oparte na rekombinacji Flp-FRT jest precyzyjne i skuteczne i powinno skutkować powstaniem ≥20 kolonii na płytce po transformacji. Kolonie przeniesione metodą cross-patching na podłoża z karbenicyliną (selekcja oporności na β-laktamy nadawanej przez plazmid wycinający) oraz z gentamicinem (poszukiwanie utraty oporności na gentamicin) powinny być odpowiednio wszystkie oporne na karbenicylinę i wrażliwe na gentamicin. Plazmid wycinający jest usuwany z bakterii poprzez wzrost na płytkach agarowych z 5% sacharozą. Wzrost na sacharozie wymusza eliminację pFLP2ab, ponieważ gen sacB na plazmidzie sprzyja przekształcaniu sacharozy w lewany, polisacharydy toksyczne dla bakterii12,13. Wszystkie kolonie rosnące na podłożu z 5% sacharozą powinny następnie rosnąć wyłącznie na zwykłych płytkach agar LB; na płytkach z agarem z karbenicyliną nie powinno być wzrostu. Kolonie rosnące na zwykłych płytkach agar LB reprezentują szczepy pozbawione markera. Potwierdzenie utraty markera gentamicin można przeprowadzić za pomocą colony PCR z użyciem starterów Gm_F i Gm_R (Tabela 1 oraz Rysunek 5). Ta para starterów generuje amplikon o długości 525 bp tylko w kontroli pozytywnej (początkowo stworzony szczep z markerem, Rysunek 5 ścieżka 4); szczep dziki ATCC 17978 (Rysunek 5 ścieżka 2), AB258 (Rysunek 5 ścieżka 3), każda przetestowana kolonia (Rysunek 5 ścieżka 5) oraz kontrola bez matrycy (Rysunek 5 ścieżka 6) nie powinny wykazywać amplifikacji.
Po potwierdzeniu uzyskania szczepu nieoznakowanego można rozpocząć testy funkcjonalne za pomocą analizy fenotypowej. W tym przypadku oczywistym pierwszym krokiem jest oznaczenie minimalnego stężenia hamującego (MIC) dla szeregu antybiotyków: cyprofloksacyna jest znanym substratem AdeIJK, tetracyklina może być usuwana przez AdeIJK (główną pompą efflux jest AdeAB), a kanamycyna wykazuje stosunkowo niewielki wpływ na A. baumannii ATCC 179782,14. Stosując metodę mikrorozcieńczeń w bulionie zgodnie z wytycznymi CLSI15, poddano uzupełniony nieoznakowany szczep AB258::adeIJK działaniu każdego antybiotyku w obecności i przy braku 50 µM IPTG; jako kontrole uwzględniono szczep typu dzikiego ATCC 17978 oraz szczep AB258 z defektem pompy efflux RND (Tabela 2). Ogólnie rzecz biorąc, trend widoczny w wartościach MIC potwierdza oczekiwany rezultat – zmniejszoną wrażliwość szczepu AB258::adeIJK na cyprofloksacynę i tetracyklinę przy indukowanej ekspresji pompy efflux, co weryfikuje pomyślność insercji adeIJK.

Rysunek 1: Przegląd procedury. (A) Przygotowanie nocnej hodowli szczepu A. baumannii do komplementacji. (B) Komórki z nocnej hodowli są płukane wodą 3 razy via wirowanie i przechowywane w lodzie. (C) Do komórek dodaje się plazmidy dostarczające i pomocnicze, a następnie inkubuje w lodzie przez 20 min. Próbkę poddaje się elektroporacji, dodaje pożywkę LB i pozwala komórkom na regenerację przez 1 h w 37 °C. Alikwot 100 µL komórek wysiewa się na płytki agarowe LB + Gm50 i inkubuje w 37 °C przez noc. (D) Kolonie z płytki po transformacji przenosi się na płytkę agarową LB + Gm50 i hoduje przez noc w 37 °C. (E) Przeniesione kolonie przygotowuje się do PCR w celu przesiewowego wykrycia produktu amplifikacji obejmującego miejsce insercji chromosomowej. Amplifikację PCR wizualizuje się za pomocą elektroforezy w żelu agarozowym. Próbki PCR-dodatnie świadczą o pomyślnej insercji interesującego genu do chromosomu i utworzeniu szczepu znakowanego. (F) Kolonię dodatnią pod kątem gentamycyny przygotowuje się zgodnie z krokami (A-C), przeprowadzając elektroporację plazmidem pLFP2ab w celu usunięcia kasety gentamycynowej z insercji chromosomowej. Selektywne wysiewanie na agar LB + Cb200 potwierdza pobranie plazmidu. Podwójne przeniesienie na płytki agarowe LB + Cb200 i LB + Gm50 ujawnia kolonie CbR i GmS, co potwierdza utratę kasety gentamycynowej z insercji. Wzrost wybranych kolonii CbR na 5% sacharozy powoduje utratę plazmidu pLFP2ab z komórek. Kolonie z płytki z 5% sacharozą przenosi się na agar LB + Cb200 i agar LB, aby zidentyfikować pożądane kolonie CbS i GmS oraz potwierdzić utworzenie szczepu nieznakowanego. Gm50, gentamycyna 50 µg/mL; Cb200, karbenycylina 200 µg/mL; R, oporny; S, wrażliwy. Aby wyświetlić większą wersję tego rysunku, kliknij tutaj.

Rysunek 2: Plazmidy użyte w tym protokole. Ogólne mapy plazmidów (A) pUC18T-mini-Tn7T-LAC-Gm (plazmid insercyjny), (B) pTNS2 (plazmid pomocniczy) i (C) pFLP2ab (plazmid ekscyzyjny). Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.

Rysunek 3: Schemat insercji i usuwania markera. (A) Insercja. Pojedyncza witryna insercyjna Tn7 w chromosomie A. baumannii znajduje się 24 bp od końca genu glmS2. Współelektroporacja plazmidu insercyjnego i plazmidu pomocniczego umożliwia komplementację genu zainteresowania (gen wstawiony, fioletowy) wraz z resztą kasety insercyjnej (witryny FRT do ekscyzji markera, żółte; gen accC1 odpowiedzialny za oporność na gentamicinę, zielony; gen lacIq odpowiedzialny za ekspresję indukowalną, niebieski) do chromosomu. (B) Usuwanie markera. Elektroporacja komplementowanego, znakowanego szczepu insercyjnego za pomocą plazmidu ekscyzyjnego pFLP2ab umożliwia usunięcie genu oporności na gentamicinę (accC1, zielony) via rekombinację Flp-FRT (witryny FRT, żółte), co prowadzi do powstania szczepu nieznakowanego. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.

Rysunek 4: Transformacja, przenoszenie kolonii i potwierdzenie insercji za pomocą PCR kolonii. Reprezentatywny wynik (A) wzrostu kolonii po transformacji i przeniesieniu oraz (B) amplifikacji PCR kolonii z użyciem starterów ABglmS_F_New (szary) i Tn7R (pomarańczowy) w celu potwierdzenia insercji chromosomalnej. Ścieżka 1: drabina DNA o niskiej masie cząsteczkowej; ścieżka 2: ATCC 179798; ścieżka 3: AB258; ścieżka 4: AB258::adeIJK-LAC-Gm; ścieżka 5: kontrola bez matrycy. Oznaczono oczekiwany prążek o wielkości 382 bp. Należy zauważyć, że do potwierdzenia insercji chromosomalnej można było również użyć starterów specyficznych dla gentamycyny (Gm_F i Gm_R, zielone). Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.

Rysunek 5Potwierdzenie utraty markera za pomocą PCR kolonii. Reprezentatywny wynik amplifikacji metodą colony PCR z zastosowaniem starterów specyficznych dla gentamycyny (Gm_F i Gm_R) w celu potwierdzenia utraty markera antybiotykowego poprzez pFLPab-wycinanie. Ścieżka 1: drabinka DNA o niskiej masie cząsteczkowej; Ścieżka 2: ATCC 179798; Ścieżka 3: AB258; Ścieżka 4: AB258::adeIJK-LAC-Gm; ścieżka 5: AB258::adeIJK; Ścieżka 6: kontrola bez matrycy. Oznaczono oczekiwany prążek o wielkości 525 bp. Prosimy kliknąć tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej figury.
| Szczepy, plazmidy i primery | Istotne charakterystyki | Bibliografia |
| Barwienie | | |
| *A. baumannii* ATCC 17978 | Szczep typowy | ATCC |
| *A. baumannii* ATCC 17978 AB258 | ΔadeAB,ΔadeFGH,ΔadeIJK | 11 |
| Plazmidy | | |
| pUC18T-miniTn7T-Gm-LAC | GmR, AmpR | 9 |
| pUC18T-miniTn7T-Gm-LAC-adeIJK | GmR, AmpR, adeIJK | Niniejsze badanie |
| pTNS2 | AmpR | 9 |
| pFLP2ab | replikacyjna sekwencja startowa pWH1266, sacB, AmpR | 7 |
| Startery | Sekwencja (5′–3′) | |
| ABglmS_F_Nowy | CACAGCATAACTGGACTGATTTC | 7 |
| Tn7R | TATGGAAGAAGTTCAGGCTC | 7 |
| Gm_F | TGGAGCAGCAACGATGTTAC | Niniejsze badanie |
| Gm_R | TGTTAGGTGGCGGTACTTGG | Niniejsze badanie |
Tabela 1: Szczepy bakteryjne, plazmidy i primery użyte w tym protokole. Gm, gentamicyna; Amp, ampicylina; R, oporność.
| Cyprofloksacyna | Tetracyklina | Kanamycyna |
| IPTG | − | + | − | + | − | + |
| ATCC 17978 | 0.250 | nd | 0.500 | nd | 1.5 | nd |
| AB258 | 0.031 | nd | 0.063 | nd | 4 | nd |
| AB258::adeIJK | 0.016 | 0.063 | 0.031 | 0.125 | 8 | 2 |
| Krotność zmiany | | 4.01 | | 4.03 | | 0.25 |
Tabela 2: Testowanie funkcjonalności wprowadzonych genów poprzez podatność na antybiotyki. Porównanie wartości minimalnego stężenia hamującego (MIC) dla A. baumannii ATCC 17978, AB258, nieindukowanego AB258::adeIJK oraz indukowanego IPTG AB258::adeIJK przeciwko cyprofloksacynie, tetracyklinie i kanamycynie. Krotność zmiany = indukowany (+ IPTG)/nieindukowany (− IPTG); nd = nieoznaczone.