Descrito aqui é um método para exclusão genética direcionada e sem marcadores em Chlamydia trachomatis usando mutgênese de troca de floxed, FLAEM.
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Artigo de método
Descrito aqui é um método para exclusão genética direcionada e sem marcadores em Chlamydia trachomatis usando mutgênese de troca de floxed, FLAEM.
Clamídia trachomatis é um patógeno intracelular obrigatório que tem sido historicamente difícil de manipular geneticamente. O progresso definitivo na elucidação dos mecanismos que C. trachomatis usa para criar e manter um nicho intracelular privilegiado tem sido limitado devido à falta de ferramentas genéticas. Felizmente, recentemente houve vários novos avanços nas técnicas de manipulação genética. Entre elas está o desenvolvimento da mutagênese de troca acetélica relatada por fluorescência (FRAEM). Este método permite exclusão genética direcionada juntamente com a inserção de uma resistência a antibióticos de codificação de de seleção e proteína fluorescente verde (GFP). A dependência dessa estratégia pode ser complicada quando se mira genes dentro de operões policistronicos devido ao potencial de efeitos polares em genes a jusante. A troca de acetélica de floxed (FLAEM), o protocolo para o qual está descrito aqui, foi desenvolvido para aliviar os efeitos polares induzidos por. FlaEM utiliza edição de genoma Cre-loxP para remover o de seleção após exclusão direcionada por troca de algélico. As cepas resultantes contêm exclusões genéticas sem marcadores de uma ou mais sequências de codificação. Essa técnica facilita a avaliação direta da função genética e amplia o repertório de ferramentas para manipulação genética em C. trachomatis.
A clamídia trachomatis é a principal causa de doenças sexualmente transmissíveis bacterianas e representa um fardo significativo para a saúde humana. Mais de 100 milhões de pessoas são infectadas todos os anos com C. trachomatis1. Aproximadamente 70% das infecções em mulheres são assintomáticas apesar dos efeitos prejudiciais à saúde reprodutiva, como doença inflamatória pélvica, gravidez ectópica e/ou infertilidade. As sequelas da doença estão diretamente relacionadas à imunopatologia iniciada pela infecção por C. trachomatis 2. Uma vacina eficaz ainda não foi desenvolvida; portanto, compreender a função de fatores de virulência bacteriana e outros produtos genéticos bacterianos é uma questão de pesquisa importante e urgente.
Como bactérias intracelulares, invasão celular hospedeira, replicação intracelular, liberação de descendência e evasão de respostas imunológicas hospedeiras são processos críticos. C. trachomatis forma uma membrana parasitophorous vinculada ao vacuole, denominada inclusão, para o desenvolvimento intracelular. O estabelecimento da inclusão e muitos outros processos críticos são alcançados por secreção de proteínas effectoras por meio de um sistema de secreção tipo III (T3SS)3. Elucidar as funções desses efetivadores secretos foi limitado por muitos anos devido à intração genética de C. trachomatis. Ao contrário de E. coli,muitas técnicas clássicas de clonagem não são aplicáveis à Clamídia. Algumas grandes limitações envolvem eficiência de transformação, falta de repórteres de contrasseleção, como sacb e manutenção plasmática. Enquanto os plasmídeos E. coli geralmente podem ser mantidos indefinidamente com origem de replicação e pressão seletiva adequada, os plasmídeos C. trachomatis exigem mais oito quadros de leitura abertos (pgp1-8) para manutenção que são encontrados no plasmídeo pL2 nativo dentro do L2 serovar4.
Nos últimos anos, foram geradas múltiplas ferramentas genéticas que acomodam a biologia única da Clamídia, mas ainda há limitações5,6,7. A mutação química pelo tratamento metanosulfona (EMS) pode introduzir mutações missenses, ou (menos frequentemente) pode resultar em transições de nucleotídeos introduzindo um codon parada prematuro para produzir uma mutação sem sentido8. A inserção transposon é eficiente para a interrupção genética, mas a tecnologia atual na pesquisa da Clamídia é trabalhosa edemorada 9. Tanto o tratamento ems quanto as técnicas de mutagênese transposon geram mutações aleatórias e exigem métodos rigorosos de triagem para isolar as cepas mutantes. Um método para interromper genes por inserção de intronas do grupo II (por exemplo, TargeTron) permite a mutação gênese dirigida; no entanto, este método é limitado pela eficiência, e o local de inserção nem sempre é devidamente previsto10.
A mutagênese de troca acetélica relatada pela fluorescência (FRAEM) é uma estratégia usada para exclusão genética direcionada, juntamente com a inserção de um de seleção que proporciona resistência a antibióticos e um repórter de fluorescência11. No entanto, o FRAEM é complicado pelo potencial de efeitos polares induzidos por em genes a jusante, especialmente quando visam genes dentro de operões policistronicos. A troca de acetélica de floxed (FLAEM) é uma nova abordagem genética desenvolvida para aliviar os efeitos polares induzidos por anteriormente observados com o de seleção FRAEM12. FlaEM utiliza edição de genoma Cre-loxP para remover o de seleção e restaurar a expressão de genes a jusante. O de seleção contendo resistência a antibióticos e proteína fluorescente verde (GFP) é reprojetado com locais de loxP flancos. Esses locais loxP podem se recombinar na presença de Cre recombinase e resultar em excisão do do genoma13. Esta estratégia tem sido demonstrada para aliviar os efeitos polares induzidos ao mirar tmeA para exclusão12,14.
Tanto os métodos FRAEM quanto flaem utilizam o mesmo vetor suicida, pSUmC 4.0, que pode ser mantido condicionalmente através da expressão induutível de pgp6. A expressão do pgp6 já se mostrou necessária para a retenção plasmática e, portanto, é aproveitada para controlar a manutenção plasmática11,15. Quando C. trachomatis é cultivado na mídia complementada com tetraciclina anidra (aTc) para induzir a expressão pgp6, o vetor é mantido. Na ausência de aTc, o vetor está perdido. A exclusão genética direcionada é alcançada através da troca alelica do gene para a de seleção. As regiões de 3 kb diretamente rio acima e rio abaixo do gene alvo servem como braços de homologia para recombinação. Estes braços são clonados no vetor pSUmC 4.0 flanqueando o de seleção. Eventos bem-sucedidos de transformação e recombinação de C. trachomatis são observados através de relatórios de fluorescência. Expressão de mCherry na espinha dorsal vetorial e gfp dentro do de seleção produz inclusões fluorescentes vermelhas e verdes. Uma vez que o ATc é removido da mídia cultural, as inclusões somente verdes indicam eventos de recombinação bem-sucedidos com a perda do vetor suicida e a integração do de seleção no genoma bacteriano.
FlaEM representa uma extensão do FRAEM através da transformação subsequente de um vetor crerecombinase expresso, pSU-Cre, na recém-criada cepa mutante. A recombinação cre facilita a recombinação entre sites loxP e excisão do de seleção. Eventos de recombinação são indicados através de relatórios de fluorescência. O vetor pSU-Cre codifica mCherry; assim, a transformação bem sucedida é indicada pela adição de fluorescência vermelha ao GFP-expressando inclusões. O cultivo na ausência de pressão seletiva para o resulta em recombinação mediada por Cre nos locais do loxP, e a perda do é indicada por inclusões somente vermelhas. Assim como no pSUmC-4.0, a expressão induutível do pgp6 é usada para manter condicionalmente o pSU-Cre. Uma vez que a seleção de aTc e antibióticos são removidos, o plasmídeo é curado, e a cepa de exclusão sem marcadores resultante é não fluorescente. Este método aborda a questão dos efeitos polares induzidos por.
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1. Design e Montagem do pSUmC-4.0 com Homology Arms Específico para o Gene of Interest
2. Transformação de C. trachomatis com pSUmC 4.0 + Homology Arms for Gene Deletion by Allelic Exchange
3. Isolamento clonal do mutante de exclusão c. trachomatis somente verde contendo o de seleção ladeado loxP limitando diluição
4. Transformação de C. trachomatis FRAEM Mutante com pSU-Cre para iniciar remoção de de seleção ladeada loxP
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O método de exclusão de genes sem marcadores em C. trachomatis usando FLAEM depende de técnicas cuidadosas de clonagem e transformação. A recombinação acetélica bem sucedida é um primeiro passo essencial e requer a identificação e inserção de braços de homologia no vetor de clonagem pSUmC-4.0(Figura 1). Um segundo passo essencial para a exclusão genética sem marcadores é a remoção do repórter de fluorescência e de seleção de antibióticos pela edição do genoma Cre-lox, representada n...
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O protocolo descrito aqui para a geração de exclusões genéticas sem marcadores em C. trachomatis pela FLAEM permite a exclusão direcionada de genes não essenciais e elimina efeitos polares induzidos por. O protocolo conta com um design cuidadoso de braços homologia de 5' e 3' inseridos no vetor suicida pSUmC 4.0, transformação eficiente de C. trachomatis e triagem cuidadosa de cepas mutantes isoladas. A engenharia de genomas bem sucedida através deste método resulta em bactérias que não são fluorescente...
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Os autores não têm conflitos de interesse para divulgar.
Este trabalho contou com o apoio de bolsas do Serviço Público de Saúde do Instituto Nacional de Saúde, NIAID (subsídios A1065530 e Al124649), para campos k.a.
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| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| Agarose | KSE Scientific | BMK-A1705 | |
| Cloridrato de Anhidrotetraciclina | ACROS Organics | 233131000 | |
| CaCl2 Tampão | 10 mM Tris pH 7,4, 50 mM Cloreto de cálcio di-hidratado | ||
| Cloreto de cálcio di-hidratado | Sigma | C7902-500G | Adequado para cultura |
| de célulasCicloheximida | Sigma | 7698-1G | |
| dam-/dcm- Competente E. coli | New England BioLabs | C2925H | |
| DMSO | ATCC | 4-X | testado para cultura de células filtradas estéreis Sigma |
| G8415-100G | de ácido L-glutâmico | ||
| #1 | Meio RPMI 1640 suplementado com 10% (vol/vol) de soro fetal bovino inativado pelo calor (FBS). | ||
| Meio de crescimento #2 | RPMI 1640 suplementado com 10% (vol/vol) de soro fetal bovino inativado pelo calor (FBS) e 1 µ g / mL de cicloheximida | ||
| Solução salina balanceada de Hanks (HBSS) (1x) Gibco | 24020-117 | ||
| Soro bovino fetal inativado por calor qualificado One Shot (FBS) | Gibco | A38402-02 | |
| McCoy Cells | ATCC | CRL-1696 | |
| Monarch Plasmid Miniprep Kit | New England BioLabs | T1010S | Purificação |
| de DNA em pequena escalaNaH2PO4 | Sigma | S3139-250G | Fosfato de sódio monobásico |
| Na2HPO4 | Sigma | S5136-500G | Fosfato de sódio dibásico |
| NEB 10-beta Eletrocompetente E. coli Células | New England BioLabs | C3020K | |
| NEBuilder HiFi DNA assembly Kit de clonagem | Novo Inglaterra BioLabs | E5520S | Kit de montagem Gibson |
| Penicilina G sal de sódio | Sigma | P3032-10MU | Biorreagente adequado para cultura de células |
| QIAGEN Plasmid Maxi Kit | QIAGEN | 12162 | Purificação de DNA em larga escala |
| Q5 Hot Start DNA polimerase de alta fidelidade | New England BioLabs | M0515 | Fragment PCR Polimerase |
| RPMI 1640 Médio (1x) | Gibco | 11875-093 | Contendo 2mM L-glutamina |
| Sall-HF | New England BioLabs | R3138S | |
| Sbfl-HF | New England BioLabs | R3642S | |
| Selection Media #1 | RMPI 10% FBS, 1 µ g/mL de cicloheximida, 500 µ g/mL de espectinomicina e 50 ng/mL de tetraciclina anidra dissolvida em | ||
| Meio de Seleção DMSO #2 | RMPI 10% FBS, 1 µ g/mL de cicloheximida, 500 µ g/mL de espectinomicina | ||
| Meio de Seleção #3 | RPMI 10% FBS, 1 µ g/mL de cicloheximida, 50 ng/mL de aTc e 0,6 µ g/mL de solução | ||
| tampão de acetato de sódio | Sigma | S7899-100ML | 3M |
| SOC Meio de crescimento | New England BioLabs | B9020SVIAL | |
| dicloridrato de espectinomicina pentahidratado, grau de cultura celular | Alfa Aesar | J61820 | |
| Sacarose | Sigma | S1888-1KG | Biorreagente adequado para cultura |
| de célulasTampão sacarose-fosfato-glutamato (SPG) | 37,5 g de sacarose, 1,25 g de Na2< / sub>HPO4< / sub>, 0,18 g de NaH < sub>2< / sub>PO4< / sub>, 0,36 ácido glutâmico para 500 ml de água de grau de cultura de tecidos | ||
| Tris | AMRESCO | 0497-5KG | |
| Tripsina-EDTA de grau ultrapuro (1x) | Gibco | 25200-056 | 0,25% |
| Água | Sigma | W3500-500ML | Filtrado estéril, BioReagente, Adequado para cultura de células |
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