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Immunology and Infection

Metodología para el Estudio de la transferencia horizontal de genes en Published: March 10, 2017 doi: 10.3791/55087
Automatic Translation
*1,2, *3, 4, 5, 6,7, 6,7, 1
1Division of Biomedical Science, Faculty of Medicine, University of Tsukuba, 2Department of Basic Biomedical Science, Universidad Europea de Madrid, 3Human Biology Program, School of Integrative and Global Majors, University of Tsukuba, 4Laboratory of Nosocomial Infections, Department of Bacteriology, Centro Nacional de MicrobiologÍa, Instituto de Salud Carlos III, 5Division of Microbiology, Department of Medicine, School of Medicine, Universidad Complutense, 6Biology of Gram-Positive Pathogens, Department of Microbiology, Institut Pasteur, Paris, France, 7ERL3526, CNRS, Paris, France
* These authors contributed equally

Summary

Se describe aquí tres protocolos diferentes para la investigación in vitro de la conjugación, transducción, transformación y natural en el Staphylococcus aureus.

Abstract

Una característica importante de la importante patógeno humano oportunista Staphylococcus aureus es su extraordinaria capacidad para adquirir rápidamente la resistencia a los antibióticos. Los estudios genómicos revelan que S. aureus lleva muchos genes de virulencia y resistencia situados en elementos genéticos móviles, lo que sugiere que la transferencia horizontal de genes (HGT) desempeña un papel crítico en la evolución S. aureus. Sin embargo, una descripción completa y detallada de la metodología utilizada para estudiar HGT en S. aureus que aún falta, especialmente en cuanto a transformación natural, que se ha informado recientemente en esta bacteria. Este trabajo describe tres protocolos que son útiles para la investigación in vitro de HGT en S. aureus: conjugación, transducción de fago, y la transformación natural. Para este objetivo, el gen CFR (cloranfenicol / resistencia florfenicol), que confiere los fenicoles, lincosamidas, oxazolidinonas, pleuromutilinas, ya la estreptogramina A (PhLOPSA) -Resistencia fenotipo, se utilizó. La comprensión de los mecanismos mediante los cuales S. aureus transfiere material genético a otras cepas es esencial para la comprensión de la rápida adquisición de resistencia y ayuda a clarificar los modos de difusión reportados en los programas de vigilancia o para predecir aún más el modo de difusión en el futuro.

Introduction

Staphylococcus aureus es una bacteria Gram-positiva comensal que habita de forma natural de la cavidad nasal y la piel de los seres humanos y animales. Esta especie bacteriana es la causa principal de las infecciones nosocomiales en los hospitales y establecimientos de salud. Además, su capacidad para desarrollar resistencia a los diferentes compuestos antimicrobianos ha hecho que el manejo de las infecciones causadas por esta bacteria en una preocupación mundial.

Se conocen dos vías principales que participan en la difusión de los fenotipos de resistencia: la diseminación clonal de genotipos resistentes y la difusión de los determinantes genéticos entre la piscina bacteriana. En el caso de S. aureus, diferentes genes de resistencia a antibióticos (así como determinantes de virulencia) se han encontrado para ser asociado con los elementos genéticos móviles (MGEs) 1. La presencia de estos elementos en el genoma de S. aureus indica que la adquisición y transferencia de genetic materiales dentro de la población bacteriana podría desempeñar un papel importante para S. aureus adaptación y evolución.

El material genético se puede intercambiar a través de tres mecanismos bien conocidos de HGT en bacterias Gram-positivas: transformación, conjugación, y la transducción de fago. La transformación implica la captación de ADN libre. Para adquirir el ADN extraño, las células bacterianas necesitan desarrollar una fase fisiológica especial: la etapa de la competencia. Cuando se alcanza esta etapa, las células competentes son capaces de transportar ADN en el citoplasma, la adquisición de nuevos determinantes genéticos. En el caso de S. aureus, la existencia de transformación natural se ha demostrado recientemente 2. En línea con esto, nuestro grupo ha arrojado luz sobre la relevancia de la expresión del factor de SigH (una transcripción secundaria críptica factor sigma) en la etapa de competencia de desarrollo y de cómo su expresión constitutiva hace S. aureus capaz de reaching la etapa de competencia, lo que permite la adquisición de fenotipos resistentes por transformación natural 2.

La conjugación es un proceso que implica la transmisión de ADN de una célula viva (donante) a otra (receptor). Tanto las células deben estar en contacto directo, permitiendo que el ADN que debe intercambiarse mientras protegida por estructuras especiales, tales como tubos o poros. La transferencia de ADN por este método requiere la maquinaria conjugativo. En S. aureus, el plásmido conjugativo prototipo es PGO1, que alberga el conjugativo TraA operón 3.

transducción de fago implica la transferencia de ADN de una célula a través de la infección del bacteriófago e implica el embalaje de ADN bacteriano, en lugar de ADN viral, en la cápside del fago. La mayoría de los aislados de S. aureus se lisogenizó por bacteriófagos 1. Tras condiciones de estrés, prophages pueden ser extirpados del genoma bacterianoey turno al ciclo lítico.

Estos son los tres mecanismos bien conocidos para la transmisión de ADN en S. aureus. Hay algunos mecanismos de transferencia adicionales, tales como "pseudo-transformación" 2 y sistemas de fagos como en la transferencia de islas de patogenicidad 4. Recientemente, un grupo informó de que "nanotubos" están involucrados en la transferencia de materiales celulares (incluyendo el ADN plásmido) entre las células vecinas 5, 6, pero un estudio de seguimiento no se ha manifestado de otros grupos hasta ahora.

Este trabajo proporciona la metodología necesaria para estudiar HGT en S. aureus, abordando las tres principales vías de transferencia de conjugación, la transducción y transformación natural. Los resultados obtenidos con estas metodologías se utilizaron para estudiar la transmisión del gen cfr (cloranfenicol / resistencia florfenicol) entre7 cepas de S. aureus. Estas tres técnicas son herramientas versátiles para la investigación de la transmisión MGE en S. aureus.

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Protocol

NOTA: Las cepas y los materiales utilizados en este trabajo se enumeran en la Tabla 1 y la Tabla de Materiales, respectivamente. En los experimentos de transmisión, N315 y COL cfr derivados -positivos fueron utilizados como donantes del gen cfr (N315-45 y COL-45). Estas cepas se obtuvieron previamente por conjugación, utilizando como donante de un cfr clínica -positivo cepa Staphylococcus epidermidis (ST2), siguiendo el protocolo de conjugación estándar (ver a continuación). Esta cepa albergaba el gen cfr en un plásmido pSCFS7 similar 7.

1. Conjugación Usando el método de filtro de apareamiento

NOTA: Una cepa de S. aureus N315 que lleva el gen cfr (N315-45) 7 (Cm R) se utilizó como donante. COL 8 o 9 Mu50 cepas (Tet R, S Cm) fueron utilizados como receptores. Doble-las colonias resistentes (Tet R, Cm R) capaces de crecer en presencia de 32 mg / L de cloranfenicol y de 8 mg / L de tetraciclina fueron considerados como transconjugantes putativos y se analizaron para determinar la presencia de cfr mediante PCR de colonias y determinar la perfil de susceptibilidad destinatario.

  1. Realizar conjugación siguiendo un protocolo previamente descrito 10 con algunas modificaciones:
    1. Preparar 5 ml de cultivo durante la noche de la donante y el receptor en medio tripticasa de caldo de soja (TSB) (con y sin 32 mg / l de cloranfenicol, respectivamente), con agitación a 37 ° C.
    2. Ajuste la densidad óptica (DO 600) de los cultivos de una noche a 1 (OD 600 = 1,0) mediante el uso de medio TSB fresco. Mezclar 0,5 ml del cultivo de donantes (N315-45) con 0,5 ml de la cultura receptora (COL o Mu50). Añadir 1 ml de PBS a la mezcla.
    3. Transferir la mezcla de bacterias en una membrana de filtro USI 0,45 micrasng de un sistema de bomba de vacío.
    4. Poner las membranas de filtro en una placa de agar sangre de oveja. Se incuba a 37 ° C durante 1 día.
      NOTA: En este paso, medio enriquecido es necesario para permitir el crecimiento de células de doble resistente.
    5. Sacar el filtro de membrana de la placa y suspender en 10 ml de solución salina tamponada con fosfato (PBS). Vortex bien para recoger todas las bacterias adheridas en la membrana.
    6. Hacer una dilución de 10 veces en serie de la suspensión bacteriana mediante el uso de TSB fresco. Placa 100 l de las muestras diluidas 0-10 -4 en agar TSB (TSA) placas suplementadas con 32 mg / l de cloranfenicol y 8 mg / L de tetraciclina para la selección de los transconjugantes. Placa 100 l de la suspensión diluida (10 -5 -10 -6) en placas de TSA con 8 mg / L de tetraciclina solo para contar el número total de receptores. Incubar las placas a 37 ° C durante 18-24 horas.
    7. Analizar las colonias resistentes a doble (transconjugantes putativos) para detectar la presencia del cfr gen mediante PCR de colonias 7 y sus perfiles de sensibilidad (antibiograma).
    8. Determinar el antibiograma mediante la medición de las concentraciones inhibitorias mínimas (MICs) de los antibióticos apropiados de acuerdo con el método de método de microdilución o la difusión de disco estándar 11. El perfil de sensibilidad de los transconjugantes debe ser idéntico al receptor, a excepción de cloranfenicol (y otros compuestos afectadas por el gen cfr). Esta determinación es esencial para descartar resistencia a la tetraciclina desarrollado por la cepa donante.

2. El fago de transducción

NOTA: El MR83a bacteriófago perteneciente a la familia Siphoviridae (laboratorio stock) se utilizó en los experimentos de transducción. N315-45 se utilizó como donante cfr para la infección del fago. N315, COL, o Mu50 cepas se utilizaron como los destinatarios. La adquisición de cfr fue determinado por el ability de la cepa receptora de crecer en presencia de 32 mg / L de cloranfenicol. Se analizaron las colonias que crecen en estas condiciones para determinar la presencia de cfr (mediante PCR de colonias) y para determinar el perfil de susceptibilidad a descartar la contaminación potencial.

  1. La amplificación de fagos en el donante
    1. Preparar un cultivo de una noche de N315-45 en 5 ml de caldo nutriente suplementado con 3,6 mM de Ca2 + (NBCaCl 2) a 37 ° C con agitación (180 rpm).
      El calcio es necesario para la infección de fagos: NOTA. Véase la Tabla de Materiales. caldo nutritivo de otras compañías podría tener problemas, tales como la precipitación de calcio.
    2. Preparar subcultivos diluyendo el cultivo durante la noche 1: 1000 en un volumen final de 10 ml de NBCaCl 2 en frascos de vidrio de 50 ml o viales de vidrio. Cultivar las bacterias durante 1 hora a 37 ° C con agitación (180 rpm).
    3. Preparar una serie de MR83a fago diluido en NBCaCl 2 medium (10 -2, 10 -3, 10 -4, 10 -5, -6 y 10). Añadir 20 l de fago diluido en el cultivo bacteriano. También hay que preparar un cultivo de control sin infección por fagos, que sirve como control positivo para el crecimiento celular bacteriano y se puede utilizar para determinar el título del fago al día siguiente.
    4. Crecer los cultivos a 37 ° C con agitación suave (100 rpm) durante la noche.
      NOTA: Las células se crecen en cierta medida cuando el fago que infecta no está en exceso; a continuación, van a entrar en fase de lisis debido a la amplificación del fago a través del ciclo lítico. La cultura sin fago mostrará pleno crecimiento, mientras que los cultivos con fago mostrarán tasas distintas de la transparencia.
    5. Seleccionar una o dos viales de cultivo despejado con la dilución más alta del fago agregado.
    6. La transferencia de los cultivos en tubos de 15 ml de centrífuga. Añadir 250 ml de cloroformo y mezclar bien invirtiendo los tubos.
    7. Centrifugar los tubos a 5.000
    8. Transferir el sobrenadante a tubos nuevos y almacenar a 4 ° C hasta su uso.
      NOTA: El fago es estable durante al menos unos pocos meses, pero el almacenamiento de la preparación de fagos por demasiado tiempo reduce la eficiencia título y la transducción.
  2. Midiendo el título del fago (ensayo de placas de fagos)
    1. Preparar agar caldo nutritivo (agar 1,5%) medio; mantenerlo caliente en un baño de agua a 55 ° C. Añadir autoclave M CaCl solución 0,5 2 al medio a una concentración final de 3,6 mM. Se vierte en placas de Petri de 90 mm (2 NBCaCl placas).
    2. Preparar un cultivo de una noche de N315 en 5 ml de NBCaCl 2 a 37 ° C con agitación; esto puede ser sustituido con el cultivo de control descrito anteriormente (etapa 2.1.3).
    3. Añadir 10 l de cultivo de una noche en 200 l de NBCaCl 2 y distribuida uniformemente sobre la placa que NBCaCl 2. Detener la difusión cuando la superficie dela placa se cubre con líquido. Deje que la placa seca.
    4. Hacer una dilución en serie 1:10 (de 10 -5 -10 -10) de fago preparado anteriormente (etapa 2.1.8) usando NBCaCl medio 2.
    5. Spot 3 l de cada dilución de fago en la placa de cubierta de bacterias.
    6. Se incuba la placa durante la noche a 30 ° C.
    7. Contar el número de placa y calcular el título de fagos utilizando la siguiente ecuación: unidad formadora de placa (pfu) / ml = número de placas x factor de dilución / volumen manchado (3 x 10 -3 ml)
  3. transducción de fago
    NOTA: La piscina fago preparado en la etapa anterior (2.1.8) se utiliza para probar la transducción del gen cfr en las cepas de S. aureus. En este experimento, las cepas N315, COL, o Mu50 se utilizan como los destinatarios.
    1. Preparar el cultivo de una noche de N315, COL, o Mu50 en 5 ml de NBCaCl 2 a 37 ° C con agitación (180 rpm).
    2. diluir tél fago en NBCaCl 2 a ~ 10 9 pfu / mL.
    3. En un vial de vidrio de 50 ml, mezclar 500 l de cultivo durante la noche, 500 l de NBCaCl fresco 2, y 1 ml de fago (~ 10 9 pfu / ml); la multiplicidad esperado de infección (MOI) no debe exceder de 1. Incubar la mezcla a 37 ° C con agitación suave (100 rpm) durante 30 min.
      NOTA: El tratamiento térmico de las células receptoras justo antes de la adición del fago (52 ° C durante 2 min para inactivar las enzimas de restricción endógenos) puede aumentar la eficiencia 12.
    4. Añadir 50 l de 20% de Na citrato de 3. Continuar agitación suave durante 30 minutos a 37 ° C.
      NOTA: Na 3 citrato de actúa como un quelante moderada de calcio.
    5. Preparar la infusión de cerebro y corazón derretido (BHI) agar (agar al 1,5%) a medio y guardarlo en un baño de agua a 55 ° C.
    6. Transfiera la mezcla bacteria-fago a un matraz de 100 ml, añadir 50 ml de agar BHI cálida suplementado con 32 mg / L chloramphenicol, y mezclar bien. Verter la mezcla en los platos de Petri de 90 mm.
      NOTA: Este método permite la detección de un pequeño número de colonias en crecimiento (transductantes putativo).
    7. Incubar la placa a 37 ° C durante 24-48 horas.
    8. probar aún más las colonias generadas (transductores) para la resistencia mediante la transferencia de las colonias en nuevas placas de agar BHI suplementado con 32 mg / L de cloranfenicol. Confirmar la presencia del gen cfr mediante PCR de colonias 7.

3. Transformación Natural

NOTA: El ensayo de transformación natural en S. aureus se llevó a cabo siguiendo el método descrito en nuestro estudio anterior 2. El derivado N315, N2-2.1 2, 7, se utilizó como receptor. En esta cepa, el locus suspiro fue duplicada de manera que se expresa constitutivamente SigH 2. para detailed procedimientos sobre cómo aislar variantes de competencia suspiro que expresan, por favor ver la descripción anterior 2. Si el marcador de resistencia a transferir no es cloranfenicol, pRIT-suspiro (Cm R) se puede utilizar para expresar suspiro, como se ha descrito anteriormente 2. Plásmido purificada o extracto de ADN de toda cfr -acquired S. aureus COL-45 7 se utiliza como el ADN donante para la transformación.

  1. Preparación de ADN del donante
    1. Cultivar COL-45 durante la noche con agitación a 37 ° C en un matraz de 300 ml que contiene 50 ml de TSB suplementado con 32 mg / L de cloranfenicol. Cultivo de E. coli que lleva HST04 pHY300 plásmido (Tet R) para extraer el plásmido para el experimento de control.
      NOTA: HST04 (DAM - / DCM -) carece de la ADN metilasa genes 13. Otras cepas convencionales con metilasas de ADN también pueden ser de usod para preparar el donante de ADN, debido a que el estado de metilación de ADN no afecta a la eficiencia de transformación. Alternativamente, pT181 plásmido purificado a partir de la cepa de S. aureus COL también se puede utilizar como un control positivo para el ensayo de transformación 2.
    2. Recoger las células por centrifugación (8.000 xg durante 10 min a 4 ° C).
    3. Extraer los plásmidos usando un kit de extracción de ADN de plásmido o un método de purificación de ADN convencionales para purificar todo el ADN.
    4. Cuantificar el ADN purificado por el espectrómetro y conservarse a 4 ° C hasta su uso.
      NOTA: Utilice una preparación de ADN fresco para el ensayo de transformación, por lo general menos de una semana de edad. preparaciones de ADN viejo reducen la eficiencia de la transformación.
  2. ensayo de transformación
    1. Cultura de la célula receptora (N2-2.1) durante la noche en 5 ml de TSB a 37 ° C con agitación.
    2. Transferir 0,5 ml de cultivo de una noche en un tubo de 1,5 ml. precipilitar las células por centrifugación (10.000 xg durante 1 min a 4 ° C).
    3. Suspender las células con 10 ml de medio CS2 en un tubo de 50 ml.
      NOTA: medio CS2 es un medio sintético completo que induce la competencia para la transformación natural en S. aureus 2 (véase la composición del medio de la Tabla de materiales). Otros medios de laboratorio estándar, tales como TSB o BHI, no son adecuados para la transformación de 2, 13.
    4. Cultivar las bacterias a 37 ° C con agitación (180 rpm) hasta que la fase exponencial tardía (aproximadamente 8 horas).
    5. Recoger las células por centrifugación (5.000 xg durante 5 min a 4 ° C).
    6. Resuspender las células en 10 ml de medio fresco CS2.
    7. Añadir 10 g de plásmido purificado o ADN del genoma (etapa 3.1.4) a la suspensión celular. Se agita a 37 ° C y 180 rpm durante 2,5 hr.
      NOTA: Los tiempos más cortos de incubación con ADN (<2,5 horas) como resultado transf menorormación frecuencias.
    8. Recoger las células por centrifugación (5.000 xg durante 5 min a 4 ° C).
    9. Resuspender las células en 10 ml de medio BHI. Mezclar la suspensión de células con 90 ml de agar BHI fundido (55 ° C) con suplemento de 32 mg / L de cloranfenicol (o 5 mg / L de tetraciclina en el experimento de control). Verter la mezcla en los platos de Petri de 90 mm. Rápidamente fría y dejar que el agar se solidifique.
    10. Las placas se incuban a 37 ° C durante 2 días.
    11. Replicar colonias generados (transformantes) mediante la transferencia de las colonias (utilizando palillos de dientes) a placas de agar BHI nuevas que contienen los antibióticos apropiados para confirmar sus características de resistencia. Confirmar el gen de resistencia adquirida (cfr o tetM) mediante PCR de colonias 7.

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Representative Results

Los resultados representados aquí han sido publicados anteriormente (adaptado de la referencia 7 con el permiso del editor). Se estudiaron las posibles vías de transmisión del gen cfr, lo que provoca de bajo nivel de resistencia linezolid y la expresión del fenotipo PhLOPSA-resistencia 14, 15 en las cepas de S. aureus, mediante la investigación de tres mecanismos de HGT.

La Figura 1 muestra los resultados obtenidos en ensayos de conjugación. El protocolo de conjugación es útil para la transmisión entre especies (A), así como la transmisión intra-especies (B), dando resultados similares utilizando el mismo vector conjugativo en diferentes donantes de conjugación. La eficiencia de conjugación se calcula como el Nº de transconjugantes (unidades formadoras de colonias, o CFU / ml) / Nº de células receptoras (CFU / ml). Las frecuencias obtenidos oscilaron entre 1 x 10 -6-1 x 10 -5, con valores similares usando S. epidermidis o S. aureus como donante.

Los resultados se resumen en la Tabla 2. cfr -acquired S. aureus fueron capaces de transferir más el gen cfr a otras cepas de S. aureus por conjugación, así como por la transducción de fago. Sin embargo, los resultados sugieren la ausencia de transformación natural para la transmisión de CFR, a pesar de que se ha detectado para un marcador de resistencia diferente (gen tetM en el plásmido pHY300).

Figura 1
Figura 1: Representación de las UFC receptores y transconjugantes obtenidos en ensayos de conjugación. Las barras claras representan el total de las cepas aisladas después de receptores18-24 horas de cultivo en medios selectivos para cepas receptoras. Las barras rellenas representan las cepas resistentes de doble totales obtenidos después de 18-24 horas de cultivo en medios selectivos para las cepas transconjugantes. (A)-especies Inter ensayo de conjugación. Staphylococcus epidermidis (SE45) se utilizó como donante CFR, y la cepa Staphylococcus aureus N315 se utilizó como receptor. La cepa transconjugante N315-45 albergaba el gen cfr inserta en un plásmido pSCFS7 similar. Esta cepa se utilizó como la fuente de CFR en los ensayos de transmisión-MRSA-a MRSA. (B) SARM-a-MRSA experimentos de conjugación. El N315-45 obtenido anteriormente fue utilizado como el donante y el COL o cepas Mu50 se utilizaron como los destinatarios. Los valores medios de dos experimentos independientes se muestran con la desviación estándar (SD). Haga clic aquí para ver una más grandeversión de esta figura.

nombre de la cepa Descripción Fuente de referencia
Cepas bacterianas
SE45 Clínicos de S. epidermidis isolatated 7
N315 pre-MRSA, KmR, ErmR 9
COLUMNA MRSA, llevando gen de resistencia a tetraciclina en pT181 plásmido 8
Mu50 MRSA, VISA 9
N315-45 derivado de la N315, que lleva cfr gen en un plásmido pSCFS7 similar obtenida de S. epidermidis por conjugación 7
COL-45 reerivative del COL, llevando cfr gen en un plásmido pSCFS7 similar obtenida de S. epidermidis por conjugación 7
RN4220-45 derivado de la RN4220, llevando cfr gen en un plásmido pSCFS7 similar obtenida de S. epidermidis por conjugación 7
N2-2.1 Suspiro celular activo derivado de N315, permitiendo competencia natural para la transformación celular 7
E. coli HST04 daños / DCM pHY300 E. coli HST04 daños / DCM (Takara) que lleva resistencia a la tetraciclina del plásmido pHY300 11
Los bacteriófagos
MR83a familia Siphoviridae laboratorio stock
MR83-45 fago MR83a el embalaje de un plásmido pSCFS7-como llevar cfr gen después de infectarión en N315-45 Este estudio

Tabla 1: Lista de las cepas utilizadas en este trabajo.

HTG Donante Recipiente Frecuencia
Conjugación N315-45 COLUMNA 1,00 x 10 -6
N315-45 Mu50 1,29 x 10 -5
transducción N315-45 COLUMNA 1,00 x 10 -11
N315-45 Mu50 3.68 x 10 -10
N315-45 N315 6.88 x 10 -10
Transformación Los plásmidos (COL-45) N2-2.1 ULD
ADN conjunto (COL-45) N2-2.1 ULD
pHY300 (control) N2-2.1 6,52 x 10 -10

Tabla 2: Frecuencias de transmisión HTG gen cfr obtenido en experimentos-MRSA-a MRSA. Transmisión conjugativo se evaluó usando la cfr derivado -positivo N315 (N315-45) como donante. La frecuencia de transmisión en estos experimentos se expresa como el Nº de células transconjugantes / receptores. La transducción se evaluó mediante el MR83a de transducción de fago, amplificado a partir de la cepa N315-45. La frecuencia de la transducción se calculó como el Nº de transductantes / pfu. transforensayos de infor- se realizaron utilizando ADN purificado (plásmido o ADN celular total) como donantes. La frecuencia de transformación se calculó como el número de células transformantes / receptores. ULD: bajo límite de detección.

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Discussion

Este trabajo describe los tres métodos principales para estudiar la HGT de los determinantes genéticos en S. aureus. Aunque la transducción y conjugación se han estudiado durante décadas, la existencia de transformación natural fue reconocida sólo recientemente 2. De este modo, S. aureus está equipado con todos los tres principales modos de HGT, y prueba de todos ellos es necesaria para aclarar las posibles vías de difusión de los determinantes genéticos. El objetivo de este trabajo es compilar protocolos completos y para proporcionar información práctica sobre las metodologías utilizadas en un trabajo publicado previamente 7. Aunque los protocolos de conjugación y transducción están disponibles, esta es la primera de papel en la que se describe un protocolo de transformación detallada.

Conjugación por el método de filtro de acoplamiento es una técnica sencilla y puede ser aplicado al estudio de la transferencia por conjugación en diferentes especies bacterianas= "xref"> 7, 10. Mediante el uso de los inóculos normalizados, receptor cuenta después de 18 a 24 hr alcanzar un valor de ~ 10 9 CFU / mL. Los recuentos de transconjugantes son variables, y los valores muestran una fuerte dependencia-cepa a otra, pero por lo general, se obtuvo una gama transconjugante de 02 10 hasta 05 10 cuando los resultados de conjugación fueron positivos. Utilizando el protocolo proporcionado aquí, el límite de detección obtenido fue <10 transconjugantes / ml. Este límite puede ser optimizado mediante la concentración de la suspensión del filtro.

El protocolo de transformación natural descrito aquí se estableció en cepas de S. aureus N315-derivados. El uso de medio de CS2 es crítica para la transformación, ya que la transformación es indetectable en otros medios de laboratorio estándar, tales como TSB y BHI 13.

El uso de plásmidos almacenados a largo plazo (por ejemplo, pT181 y pHY300) como el donante dio como resultado aproximadamente una De 10 a 50 veces la frecuencia reducida (datos no presentados), lo que sugiere que la calidad del ADN podría afectar a la frecuencia de transformación. Se sabe que los plásmidos con muescas no son adecuados para la transformación natural en B. subtilis 16.

ADN obtenido de ambos S. aureus y E. coli se puede utilizar como el donante en los ensayos de transformación natural, lo que sugiere que una barrera de restricción no inhibe la transformación natural. También se observó la misma frecuencia de transformación entre el ADN preparado a partir de E. coli HST04 (dam - / DCM -) carecen de la ADN metilasa genes y de JM109, apoyando la idea de que el estado de metilación no afecta a la frecuencia de transformación.

Cabe señalar que la frecuencia de transformación detectado mediante el uso de este protocolo fue baja (~ 10 -9 -10 -10), y las cepas transformables se limitan a derivados N315class = "xref"> 2. Es probable que la eficacia de la transformación en S. aureus podría ser la cepa específica, como también se ha informado en otras bacterias transformables 15, 16, 17. Otros estudios están en curso para mejorar la eficiencia de transformación; esto se describe en otra parte.

Transducción de fago parece ser el mecanismo HGT más prevalente en S. aureus porque la mayoría de los aislados de S. aureus se lisogenizó por bacteriófagos 18. La capacidad de infección del fago de transducción depende de la susceptibilidad del huésped y necesita ser comprobada mediante ensayo en placa. Otra limitación de la transducción de fago es el tamaño del ADN. Small DNA se puede transferir de manera eficiente, pero los fragmentos de ADN más grande que 45 kb no se pueden empaquetar en la cabeza de fagos estafilocócica 19. Sin embargo, una novela fago estafilocócica gigante tiene poco been aislado del medio ambiente, y itcould concebible poder transferir fragmentos de ADN más grandes 20.

El método de ensayo de placas descrito en este trabajo es más fácil que el protocolo convencional, en donde se utiliza-agar superior. Sin embargo, el presente método requiere que las células bacterianas se propagan de manera uniforme con el fin de detectar pequeñas placas generadas en la superficie. Para conseguir el suficiente volumen por completo, incluso la difusión, se recomienda la difusión de la suspensión bacteriana en la superficie del agar, deteniéndose cuando el líquido de manera uniforme cubre la superficie del agar. A continuación, secar las placas en el flujo de aire en una mesa de trabajo limpia. Si es necesario para evitar la lysogenization del fago de transducción, se recomienda una baja multiplicidad de infección (MOI la no debe exceder de 1). células lisogenizó se pueden distinguir por su susceptibilidad disminuida a la del fago en el ensayo de placas.

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Materials

Name Company Catalog Number Comments
Tryptic Soy Broth (TSB)  Becton Dickinson  211825
Brain Heart Infusion (BHI) Becton Dickinson  211059
Nutrient Broth No. 2 Oxoid CM0067
Sheep blood agar Eiken Chemical Co.,Ltd. E-MR96 Tryptic soy agar added with 5% (v/v) sheep blood according to the manufacturer. 
Agar powder Wako Pure Chemical Industries 010-08725
Sodium citrate (Trisodium citrate dihydrate) Wako Pure Chemical Industries 191-01785
Cellulose Ester Gridded 0.45 μL HAWG filter Merck Milipore HAWG 02500
QIAfilter Plasmid Midi kit QIAGEN 12243

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

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Inmunología No. 121, La transferencia horizontal de genes conjugación transducción transformación resistencia a los antibióticos.
Metodología para el Estudio de la transferencia horizontal de genes en<em&gt; Staphylococcus aureus</em
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Cafini, F., Thi Le Thuy, N.,… More

Cafini, F., Thi Le Thuy, N., Román, F., Prieto, J., Dubrac, S., Msadek, T., Morikawa, K. Methodology for the Study of Horizontal Gene Transfer in Staphylococcus aureus. J. Vis. Exp. (121), e55087, doi:10.3791/55087 (2017).

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