Ekstrakcja wysokiej jakości DNA to fundamentalny etap biologii molekularnej, niezbędny do dalszych zastosowań, takich jak PCR, sekwencjonowanie całego genomu i inne badania genomowe. W przypadku Mycobacterium, rodzaju obejmującego zarówno gatunki patogenne, takie jak Mycobacterium tuberculosis (M. tuberculosis), jak i niepatogenne gatunki środowiskowe, takie jak Mycobacterium smegmatis (M. smegmatis), ekstrakcja DNA może być trudna ze względu na ich grube, bogate w lipidy i hydrofobowe ściany komórkowe 1,2,3. Ta wytrzymała ściana komórkowa wymaga stosowania specjalistycznych metod lizy do rozbicia komórek i skutecznego uwalniania DNA genomowego.
Metoda bromku cetylotrymetylamoniowego (CTAB) okazała się skuteczna w izolowaniu wysokiej jakości DNA z różnych gatunków mykobakterii 4,5. CTAB, kationowy surfaktant, wiąże się z polisacharydami i innymi składnikami komórki, ułatwiając ich usunięcie podczas procesu ekstrakcji6. Nawet przy trudnych próbkach protokół oparty na CTAB zapewnia efektywną izolację nienaruszonego i czystego DNA, szczególnie w połączeniu z lizą enzymatyczną, obróbką cieplną oraz ekstrakcją rozpuszczalnikami organicznymi 7,8. Metoda CTAB odegrała kluczową rolę w efektywnej ekstrakcji DNA z gatunków mykobakterii, szczególnie w badaniach związanych z sekwencjonowaniem całego genomu, metagenomiką oraz diagnostyką molekularną, które wymagają czystego i wysokiej jakości materiału wejściowego DNA 9,10. W porównaniu z innymi technikami ekstrakcji DNA, takimi jak bead-beating czy komercyjne zestawy, przedstawiony tutaj protokół CTAB oferuje wyraźną przewagę w zachowaniu integralności DNA, co jest kluczowym czynnikiem dla długoodczytowego sekwencjonowania i zastosowań epigenetycznych. Chociaż wcześniejsze badania wykazały niższe wydajności DNA przy CTAB w porównaniu do metod zakłócania mechanicznego, podkreślają one również jego zdolność do minimalizowania ścinania DNA i utrzymania integralności DNA11,12. Aby zniwelować ograniczenia czystości i wydajności, obecny protokół został zoptymalizowany, skracając czas inkubacji i poprawiając spójność w różnych typach próbek. To udoskonalenie potwierdziły wyniki Oppermana i in., którzy wykazali, że DNA ekstrahowane przez CTAB z hodowli Mycobacterium avium ma wystarczające stężenie i jakość do dalszych zastosowań, takich jak sekwencjonowanie rRNA 16S i testy liniowe, co dodatkowo wspiera zastosowanie protokołu CTAB jako wszechstronnego i skalowalnego narzędzia w badaniach mykobakterii, szczególnie w badaniach wymagających nienaruszonego DNA genomowego do zaawansowanych analiz molekularnych13. Dodatkowo, sekwencjonowanie nowej generacji (NGS) zazwyczaj wymaga 100-1000 ng wysokiej jakości DNAgenomowego 14, a w przypadku sekwencjonowania długiego odczytu, takiego jak sekwencjonowanie PacBio, wymaga ≥5 μg wysokiej jakości DNA15, dlatego gdy potrzebne są duże ilości wysokiej jakości i nienaruszonego DNA, CTAB pozostaje efektywną metodą16.
Ustanowienie efektywnych, spójnych i skutecznych metod ekstrakcji DNA z mikroorganizmów trudnych do rozlewu jest konieczne, aby zapewnić powtarzalność i wiarygodność we wszystkich laboratoriach, szczególnie w zakresie identyfikacji szczepów i badań epidemiologicznych 5,7. Protokół ten zawiera szczegóły dotyczące ekstrakcji DNA całego genomu z mykobakterii metodą CTAB. Obecny protokół ma na celu umożliwienie badaczom osiągania spójnych i wiarygodnych wyników w procesach pracy biologii molekularnej poprzez eliminowanie pułapek i pokonywanie wyzwań związanych z charakterystyczną ścianą komórkową mykobakterii17.