Name: Preparação e aplicação de um novo biosensor bacteriano para a detecção presuntiva de resíduo de bala (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-05-09T14:45:00.000+00:00
Duration: 7 min 9 s
Description: Aprenda a preparar biosensores bacterianos para detecção forense de resíduo de bala usando biologia sintética e espectroscopia de fluorescência. Este método oferece uma alternativa de baixo custo às técnicas tradicionais.

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Os autores desejam reconhecer os alunos da Universidade de Longwood em BIOL 324 (genética) e os alunos em CHEM 403 (Advanced Chemical laboratório resolução de problemas) que estiveram envolvidos na preparação inicial e testes dos biosensores de antimônio e chumbo. A idéia para MicRoboCop foi concebida no workshop GCAT SynBIO (verão 2014), que é financiado pela NSF e Howard Hughes Medical Institute e hospedado pela Universidade de Maryland Baltimore County. Os autores também reconhecem o financiamento recebido da escola de artes e Ciências Cook-Cole, da Universidade Longwood, e do GCAT SynBio Alumni Grant.

Nota: a síntese de E. coli expressando RFP é apresentada.
1. preparação do DNA plasmídeo de E. coli
<ol><li>Thaw e. coli contendo um plasmídeo com um gene RFP e Gene de resistência ampicilina e crescer o e. coli em placas de agar de caldo de Luria (lb) contendo 100 μg/mL ampicilina a 37 ° c por 24 h. Por exemplo, use o plasmídeo J10060 do registro de peças biológicas padrão usadas para a biologia sintética (ver tabela de materiais). O plasmídeo J10060 inclui um gene para RFP (proteína fluorescente vermelha) o controle de uma região do promotor de pBad e de um gene da resistência da ampicilina. Alternativamente, transforme E. coli (refira a etapa 3,2) com o plasmídeo antes do crescimento nas placas do agar da libra.</li>
	<li>Siga um protocolo padrão de miniprep (veja tabela de materiais) para isolar o DNA de 1 ml de uma cultura de E. coli que contenha o plasmídeo J10060. O objetivo do seguinte protocolo é remover o promotor pBad e substituí-lo com o promotor desejado para o dispositivo.</li>
	<li>Após o miniprep plasmídeo, armazene o DNA no congelador até estar pronto para a digestão.</li>
</ol>2. digestão da enzima da limitação
<ol><li>Configurar a seguinte reação em um tubo de microcentrífuga para digestão EcoRI e NheI: 10 μL de DNA plasmídeo J10060 (isolado no passo 1), 8 μL de água e 1 μL de cada uma das enzimas EcoRI e NheI pré-misturadas com 1 μL de tampão (ver tabela de materiais).</li>
	<li>Para o DNA promotor, configurar a seguinte reação em um tubo de microcentrífuga para a digestão de EcoRI e de NheI: 10 μL de seqüências recozidas do ADN do promotor (8 μL da água, e 1 μL cada um de enzimas de EcoRI e de NheI pré-misturados com 1 μL do amortecedor.<ol>
<li>Para SB-, PB-, ou TNT-RFP (veja a tabela de materiais), dissolva os oligonucleotídeos no amortecedor (30 milímetros HEPES, pH 7,5; acetato do potássio de 100 milímetros), incubar em concentrações iguais do molar, aqueça a 94 ° c por 2 minutos, e esfrie gradualmente na temperatura ambiente).</li>
	</ol>
</li>
	<li>Misture as amostras introduzindo-as suavemente para cima e para baixo com a pipeta ajustada para 10 μL.</li>
	<li>Incubar durante 30 min a 37 ° c.</li>
	<li>O calor desativar as enzimas em 80 ° c por 5 minutos.</li>
	<li>Guarde o DNA digerido no congelador até estar pronto para o próximo passo.</li>
</ol>3. ligadura e transformação
<ol><li>
Ligadura
	<ol>
<li>Usando o plasmídeo e o DNA promotor que foram duplos digeridos com EcoRI e NheI na etapa 2, configurar a mistura de reação mostrada na tabela 1 em um tubo de microcentrífuga no gelo; Adicionar a ligase de DNA T4 por último. Nota: a tabela 1 mostra uma ligadura usando uma razão molar de 1:3 vetor para inserir para os tamanhos de DNA indicados.</li>
		<li>Misture suavemente a reacção introduzindo uma pipetagem para cima e para baixo e microcentrífuga brevemente.</li>
		<li>Incubar à temperatura ambiente durante 10 min.</li>
		<li>O calor desativar em 65 ° c por 10 minutos.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Transformação
	<ol>
<li>Descongelar um tubo com 20 μL de DH5-Alpha células E. coli competentes no gelo até que os últimos cristais de gelo desapareçam.</li>
		<li>Adicionar 5 μL de DNA plasmídeo à mistura celular. Mexa com cuidado o tubo 4-5 vezes para misturar as células e o DNA.</li>
		<li>Coloque a mistura no gelo durante 2 min.</li>
		<li>Choque térmico em exatamente 42 ° c para exatamente 30 s. Não misture.</li>
		<li>Coloque no gelo por 2 min. Não misture.</li>
		<li>Pipetando 380 μL de temperatura ambiente SOC na mistura. Espalhe imediatamente sobre uma placa de agar LB contendo ampicilina (100 μg/mL) e incubar durante a noite a 37 ° c.</li>
		<li>Verifique as placas dentro de 24 h para o crescimento.</li>
		<li>Sele as placas com película de selagem e armazene no refrigerador até pronto para a etapa seguinte.</li>
	</ol>
</li>
</ol>4. PCR da colônia
<ol><li>Adicionar a um tubo de PCR (configurar 4 tubos de reação) as misturas de reação mostradas na tabela 2.</li>
	<li>Misture suavemente as reacções introduzindo pipetagem para cima e para baixo.</li>
	<li>Usando uma ponta amarela da pipeta, raspe uma colônia (ou uma região muito pequena) do E. colitransformado. Transfira um furto deste E. coli em uma placa nova de lb/Ampicillin/Agar que seja seccionada fora, e introduza então a ponta da pipeta no tubo do PCR. Agite a ponta da pipeta para misturar o E. coli com a mistura do PCR. Repita mais três vezes para colônias adicionais. Transfira os tubos do PCR a uma máquina do PCR e comece o termociclagem usando o programa mostrado na tabela 3.</li>
	<li>Funcione a electroforese do gel usando um gel do agarose de 2% em Tae para determinar que colônias têm a melhor ligadura no plasmídeo e crescem aquelas colônias em uma placa nova.</li>
	<li>Guarde as placas no frigorífico até estarem prontas para o teste. Prepare uma cultura líquida no caldo de Luria com 100 μg/mL de ampicilina adicionada para testes químicos.</li>
</ol>5. sequenciamento de DNA
<ol><li>Para cada amostra, adicionar 5 μL de plasmídeo, 4 μL do primer de sequenciamento e 3 μL de água desionizada.</li>
	<li>Coloque esta mistura em um tubo e enviá-lo para o sequenciamento de DNA (ver tabela de materiais).</li>
	<li>Analise os dados da sequência de DNA para comparar as sequências de DNA esperadas e observadas usando o software de análise de sequência de DNA para garantir que não haja mutação e que os genes foram inseridos corretamente. Nota: o uso de E. coli como sensor químico é apresentado abaixo.</li>
</ol>6. preparação de culturas de E. coli
<ol><li>Prepare LB com 100 μg/mL de ampicilina para culturas líquidas.</li>
	<li>Prepare culturas líquidas das bactérias do sensor, o controle positivo * bactérias e o controle negativo * * bactérias. Nota: * bactérias de controle positivo: E. coli contendo um plasmídeo com o gene RFP controle de um promotor constitutivo; o plasmídeo E1010 do registro de peças biológicas padrão utilizadas para a biologia sintética (ver tabela de materiais) foi utilizado neste trabalho. * * Bactérias de controle negativo: E. coli contendo um plasmídeo com o gene RFP controle de um promotor diferente, como o promotor de pbad (plasmídeo J10060 do registro de peças biológicas padrão usadas para a biologia sintética (ver tabela de Materiais)) ou um plasmídeo que não tenha o gene RFP.</li>
	<li>Coloque as culturas em uma incubadora de agitação em 37 ° c e 220 rpm por um mínimo de 8 h, máximo de 18 h. caldo nublado indica crescimento bacteriano.</li>
</ol>7. titular E. coli para verificar a função do dispositivo
Nota: uma vez que os sensores foram titulados para verificar a função, este passo não precisa ser repetido. Um controle positivo na forma de adição de chumbo, antimônio, e 2,4-DNT ou 1,3-dinitrobenzeno (1,3-DNB) pode verificar a função dos dispositivos para cada uso sem a necessidade de titulação completa.
<ol><li>Prepare uma solução conservada em estoque do (s) analyte do interesse em uma concentração de 10 ppm na água. Se a solubilidade é um problema, use uma mistura de água/metanol 50/50.</li>
	<li>Usando a tabela 4 como guia, identifique o número apropriado de tubos de cultura estéreis e coloque 2 ml do caldo cultivado (do passo 6 do protocolo) em cada tubo. Nota: a fim determinar uma escala analítica geral, faça pelo menos três níveis diferentes de um analito com as bactérias do sensor, um nível com o controle negativo, e um nível com o controle positivo. Também deve haver um tubo de cada uma das bactérias que não tem metal adicionado (outro tipo de controle negativo). Para determinar com mais precisão a faixa analítica e os limites de detecção, use uma maior variedade de concentrações de analito.</li>
	<li>Adicione a solução conservada em estoque do analito aos tubos que contêm 2 ml do caldo de carne como observado na tabela 4, coloc os tampões de pressão no tubo de cultura de modo que estejam frouxos (para permitir o fluxo de ar no tubo), e Vortex o tubo da cultura.</li>
	<li>Deixando as tampas de encaixe frouxamente nos tubos da cultura, coloc em uma incubadora de agitação em 220 rpm e em 37 ° c por pelo menos 24 h.</li>
	<li>Retire os tubos da incubadora, encaixe os tampões nos tubos firmemente, e armazene os tubos no refrigerador até que esteja pronto para a análise da fluorescência.</li>
</ol>8. usando E. coli como sensor químico para GSR
<ol><li>Usando uma limpeza baseada em etanol projetada para remover chumbo (veja tabela de materiais), limpe todas as superfícies das mãos, incluindo entre os dedos. Use uma limpeza separada para cada mão. Armazene os toalhetes em um saquinho selável apropriadamente rotulado até a análise.</li>
	<li>Para superfícies a serem testadas: Use uma limpeza à base de álcool para superfícies grandes ou um cotonete umedecido com etanol para pequenas superfícies. Nota: para demonstrar a resposta dos sensores ao GSR, o interior de um gasto. 40 cartucho do calibre do Caliber foi limpei com um cotonete umedecido etanol do algodão.</li>
	<li>Vestindo luvas limpas e usando tesouras que foram limpas com álcool, corte uma seção de aproximadamente 1 cm2 fora do centro da limpeza.</li>
	<li>Coloque a parte cortada da limpeza da mão ou o cotonete diretamente em um tubo de cultura que contenha 2 mL das bactérias do sensor, assegurando-se de que esteja submergido no caldo de carne.</li>
	<li>Proceda conforme descrito acima nas etapas 7,4 – 7,5.</li>
</ol>9. análise de fluorescência usando espectrómetro portátil (ver tabela de materiais)
<ol><li>Use um misturador vórtice para agitar os tubos.</li>
	<li>Prepare o espectrómetro para coletar a emissão da fluorescência no comprimento de onda apropriado para sua variação de RFP com um comprimento de onda da excitação de 500 nm.</li>
	<li>Use o caldo Luria para gravar um espectro em branco.</li>
	<li>Transfira cuidadosamente cada sobrenadante para uma cubeta de baixo volume e colete a intensidade da emissão.</li>
</ol>10. análise da fluorescência usando o leitor da placa 96-well (veja a tabela de materiais)
<ol><li>Use um misturador vórtice para agitar os tubos.</li>
	<li>Transferir 200 mL do caldo para um poço na placa de poço. Registre quais amostras foram em cada poço da placa.</li>
	<li>Configurar o fluorímetro para coletar a intensidade de emissão no comprimento de onda apropriado para a variante RFP.</li>
</ol>11. análise dos dados
<ol><li>Usando o sinal obtido de todos os controles negativos (bactérias negativas RFP ou bactérias do sensor sem o analito adicionado), calcule um sinal médio da fluorescência para o fundo.</li>
	<li>Subtrair o sinal de fundo médio de cada sinal de fluorescência obtido para as bactérias do sensor para obter uma intensidade de fluorescência corrigida de fundo.</li>
	<li>Estime a relação sinal-ruído (S/N) dividindo a intensidade de fluorescência corrigida pelo fundo pelo sinal de fundo médio. Se a relação S/N for maior que 3, o teste é positivo.</li>
</ol>

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</ol>

Os autores não têm interesses financeiros concorrentes ou outros conflitos de interesse para divulgar.

Modificações e resolução de problemas
O experimento descrito na tabela 4 pode ser modificado de qualquer forma adequada aos sensores que foram projetados. O aspecto mais importante de um sensor químico é avaliar sua sensibilidade e especificidade. É benéfico assegurar-se de que uma escala larga das concentrações do analito esteja analisada para determinar a escala analítica útil do sensor. Também vale a pena determinar um nível máximo de analito para as célula...

Um biosensor é qualquer dispositivo analítico que utiliza componentes biológicos (tais como proteínas, ácidos nucleicos ou organismos inteiros) que produzem uma resposta que pode ser usada para a detecção de uma substância química ou analito. Como exemplo, a indústria de mineração de carvão usou um biosensor para grande parte do século 20 para detectar a presença de gases tóxicos da mina: o canário na mina de carvão1. A resposta do organismo biológico (canário) (morte ou angústia) a um analito químico (monóxido de carbono) foi observada pelos mineiros, a fim de proteger os trabalhadores. Em um exemplo mais moderno e sofisticado, as bactérias podem ser alteradas usando técnicas de biologia sintética para responder à presença de um determinado analisador químico, exibindo uma resposta específica, como a expressão de uma proteína fluorescente.
A biologia sintética é um termo amplo que se refere à construção de dispositivos e sistemas biológicos que não existem naturalmente, ou o redesenho de sistemas biológicos existentes para uma finalidade específica2. A biologia sintética distingue-se da engenharia genética por uma metodologia padrão e pela existência de peças padronizadas (elementos genéticos de biologia sintética padrão) que podem ser usadas para sintetizar dispositivos e sistemas. Uma parte é introduzida no genoma de um dispositivo, um organismo como uma bactéria, para expressar uma certa característica que servirá como uma indicação de função. Por exemplo, em muitos dispositivos sintéticos, a expressão de uma proteína fluorescente é introduzida em um único organismo unicelulares como uma proteína do repórter. Vários dispositivos podem ser combinados em um sistema. Os genomas dos micro-organismos tais como as bactérias são fáceis de manipular desta maneira. Vários exemplos de biosensores específicos para uma ampla gama de analisadores químicos têm sido relatados na literatura na última década3,4.
Neste trabalho, o sistema MicRoboCop é apresentado como um exemplo de um biosensor projetado usando técnicas de biologia sintética com novas aplicações em química forense e ambiental. MicRoboCop é um sistema de três dispositivos separados que, quando combinados, permitirão que Escherichia coli expresse a proteína vermelha fluorescente (RFP) na presença de resíduo de bala (GSR) que foi coletado das mãos de uma pessoa ou de uma superfície. Cada um dos três dispositivos responde a um analito químico específico que seja sabido para ser um componente de GSR5. Os três analitos aos quais o sistema responde são I. 2, 4, 6-trinitrotolueno (TNT) e compostos relacionados, II. chumbo (sob a forma de íons de chumbo), e III. antimônio (também a forma de íons).
GSR consiste em muitas substâncias químicas diferentes, mas os três usados geralmente para identificar um resíduo como GSR são bário, ligação, e antimônio5. O teste probatório padrão para a identificação de GSR é usar a microscopia de elétron de exploração (sem) com fluorescência dispersiva da energia do raio X (EDX)5. O SEM-EDX permite que os analistas identifiquem a morfologia única e os componentes elementares da GSR. Atualmente, existem poucos testes presumptivos binários amplamente utilizados disponíveis. Um teste presuntivo recentemente publicado utiliza espectroscopia de mobilidade iônica (IMS), que é um equipamento especializado que pode não estar disponível em muitos laboratórios6. Há também alguns testes de cor "Spot" que podem ser usados, embora eles normalmente são usados para determinação de distância ou para identificação de GSR em buracos de bala e feridas5. Adicionalmente, tem havido alguma atenção limitada na literatura para testes eletroquímicos para GSR que empregam a análise voltamétrica, que tem a vantagem de ser potencialmente portátil de campo, ou voltametria de decapagem anódica, que é extremamente método sensível para elementos metálicos7. Há muito pouca menção na literatura de biossensores projetados especificamente para a finalidade de detectar GSR, embora alguns biossensores para outras aplicações forenses foram publicados8.
Os elementos biológicos para cada dispositivo no sistema MicRoboCop e a construção do plasmídeo são ilustrados na Figura 1. A seta curvada na Figura 1b representa a região promotora que é ativada na presença do analyte, o oval é o local de ligação ribossomal que permite a tradução da proteína do repórter, a caixa cinzenta rotulada RFP é o gene que expressa vermelho proteína fluorescente, e o octagon vermelho é o local da terminação da transcrição. Todos os três dispositivos serão usados juntos como um sistema para detectar GSR. Cada dispositivo com um promotor específico (SbRFP, PbRFP e TNT-RFP) será incubado com a amostra que está sendo testada e a fluorescência da RFP será medida. RFP só será expressado se o analisador químico apropriado está presente e ativa a região promotora. Três dispositivos que respondem a algumas das substâncias químicas presentes no GSR foram projetados e são apresentados neste trabalho.
Os promotores utilizados nos três dispositivos microbocop são um promotor sensível ao arsênico e antimônio, sbrfp9,10, um promotor sensível à chumbo, pbrfp11,12 e um promotor sensível TNT, TNT-RFP 13. porque uma busca na literatura não revelou nenhum promotor projetado responder ao bário, o promotor de TNT foi selecionado preferivelmente desde que este promotor é sensível a um número de compostos estruturalmente relacionados (em particular, 2,4-dinitrotoluene e dinitrobenzeno) que são conhecidos por ser uma parte dos compostos orgânicos deixados para trás em GSR. Este promotor foi usado com sucesso para detectar especificamente quantidades minuciosa de TNT e 2,4-dinitrotolueno (2,4-DNT) em minas terrestres enterradas13. Usando os três dispositivos juntos como um sistema, um teste positivo para GSR produzirá fluorescência em todos os três dispositivos. Um sinal de fluorescência em apenas um ou dois dispositivos indicará outra fonte ambiental da (s) analito ou no caso do promotor TNT, ativação por um composto que não é um composto orgânico deixado para trás em GSR. Ao utilizar todos os três dispositivos em conjunto, a possibilidade de resultados falsos positivos devido a fontes ambientais é minimizada. Munição sem chumbo, que está ganhando popularidade, ainda representa apenas cerca de 5% das vendas de munição nos Estados Unidos; daqui, os resultados falsos negativos devido à ausência de chumbo podem ser uma possibilidade mas há ainda uma utilidade em um sensor que use a ligação como um marcador para o GSR14. Além desta aplicação forense específica, cada dispositivo pode ser usado separadamente para fins de detecção de contaminantes ambientais.
Os protocolos apresentados incluem as técnicas de biologia sintética utilizadas para criar os dispositivos (bactérias do sensor) e as técnicas analíticas para verificar a função dos dispositivos e analisar os sinais de fluorescência obtidos. O protocolo também inclui a coleta de evidências forenses na forma de mão limpando para coletar GSR das mãos de um suspeito ou limpando para coletar GSR de uma superfície. Os resultados do dispositivo do sensor da ligação são apresentados como resultados do exemplo, junto com uma demonstração de um teste positivo para o GSR usando uma carcaça gasta do cartucho.

<table><tbody><tr><td>1,3-dinitrobenzeno, 97%</td> <td>Aldrich</td><td>D194255-25G</td><td></td></tr><tr><td>2,4-dinitrotolueno, 97%</td> <td>Aldrich</td><td>101397-5G</td><td></td></tr><tr><td>Agar</td><td>Fisher Scientific</td><td>BP1423-500</td><td></td></tr><tr><td>Ampicilina</td><td>Fisher Scientific</td><td>BP1760-5</td><td></td></tr><tr><td>Antimônio, Solução Padrão de Referência (1000ppm &plusmn; 1%/Certificado)</td><td>Fisher Scientific</td><td>SA450-100</td><td>Padrão em HNO3 Cut Smart Buffer diluído</td></tr><tr><td></td><td>New England BioLabs</td><td>B7204S</td><td></td></tr><tr><td>Duplex Buffer</td><td>Integrated DNA Technologies</td><td>11-01-03-00</td><td></td></tr><tr><td>Enzima de Restrição EcoRI-HF</td><td>New England BioLabs</td><td>R3101S</td><td></td></tr><tr><td>Etanol, grau HPLC, desnaturado</td><td>Acros Organics</td><td>AC611050040</td><td>Os solventes não precisam ser de grau HPLC, ACS ou grau de reagente funcionarão.</td></tr><tr><td>Kits de sequenciamento de DNA Eurofins Genomics SimpleSeq Kit</td><td>Eurofins Genomics</td><td>SimpleSeq Primer direto padrão</td><td></td></tr><tr><td>para PCR de colônia</td><td>Tecnologias</td><td></td> de DNA integradas <td>5'- GCCGCTTGAATTCGTCATATAT-3'</td></tr><tr><td>Primário direto para sequenciamento de DNA</td><td>Tecnologias</td><td></td> integradas de DNA <td>5'- GTAAAACGACGGCCAGTG-3'</td></tr><tr><td>Mini-kit de Plasmídeo de Alta Velocidade IBI</td><td>Science IBI Scientific</td><td>IB47101</td><td></td></tr><tr><td>LB Broth,</td> Miller <td>Fisher Scientific</td><td>BP1426-500</td><td></td></tr><tr><td>Chumbo, Solução Padrão de Referência (1000ppm &plusmn; 1%/Certificado)</td><td>Fisher Scientific</td><td>SL21-100</td><td>Padrão em lenços descartáveis de limpeza e descaroços diluídos HNO3</td></tr><tr><td>LeadOff</td><td>Hygenall</td><td>45NRCN</td><td>Vendido em latas ou embalado individualmente, qualquer lenço à base de álcool funcionará.</td></tr><tr><td>Metanol, grau HPLC</td> Os solventes <td>Fisher Scientific</td><td>A452-4</td><td>não precisam ser de grau HPLC, ACS ou grau reagente funcionarão.</td></tr><tr><td>Células competentes NEB 5-alfa E. coli</td><td>New England BioLabs</td><td>C2987I</td><td></td></tr><tr><td>Enzima de restrição NheI-HF</td><td>New England BioLabs</td><td>R3131S</td><td></td></tr><tr><td>Água livre de nuclease</td><td>New England BioLabs</td><td>B1500S</td><td></td></tr><tr><td>OneTaq 2X Master Mix com tampão padrão</td><td>New England BioLabs</td><td>M0482S</td><td></td></tr><tr><td>Plasmídeos do registro de partes biológicas padrão usadas para biologia sintética</td><td>Registro de Partes</td><td></td> Biológicas Padrão <td>http://parts.igem.org/Main_Page</td></tr><tr><td>Sequências Promotoras Tecnologias</td><td>Integradas de DNA</td><td></td><td>Promotor Sb: 5'-GCATGAATTCA 
GTCATATATGTTTTTGACTTATCC 
GCTTCGAAGAGAGAGACACTACCT 
GCAACAATCGCTAGCGCAT-3' 
3'-CGTACTTAAGCTCACTATA 
TACAAAAACTGAATAGGCGAAGC 
TTCTCTCTCTGTGATGGACGTTG 
TTAGCGATCGCGTA-5'
 
Promotor de Pb: 5'-GCATGAATTCG 
TCTTGACTCTATAGTAACTAAGGG 
 TGTATAATCGGCAACGCG 
AGCTAGCGCAT-3' 
3'-CGTACTTAAGCAGAA 
CTGAGATATCATTGATCTCCCACA 
TCTTAGCCGTTGCGCTGCGATCGC 
GTA-5'
 
Promotor TNT: 5' GCATTCTAGAT 
CAATTTATTTGAACAAGGCGGTCA 
ATTCTCTTCGATTTTATCTCTCGT 
AAAAAAACGTGATACTCATCACAT 
CGACGAAACAACGTCACTTATACA 
AAAATCACCTGCGAGAGATTAATT 
GAATTCGCAT3' 
3' CGTAAGATCTAGTTAA 
ATAAACTTGTTCCGCCAGTTAAGA 
GAAGCTAAAATAGAGAGCATTTTT 
TTGCACTATGAGTAGTGTAGCTGC 
TTTGTTGCAGTGAATGTTTTTA 
GTGGACGCTCTCTAATTAACTTAA 
GCGTA5'</td></tr><tr><td>Primer reverso para PCR de colônia</td><td>Integrated DNA Technologies</td><td></td><td>5'- GCCGCTTGAATTCGTCTAGACT- 3'</td></tr><tr><td>Primer reverso para sequenciamento de DNA</td><td>Tecnologias</td><td></td> integradas de DNA <td>5'- GGAAACAGCTATGACCATG-3'</td></tr><tr><td>T4 DNA Ligase</td><td>New England BioLabs</td><td>M0202S</td><td></td></tr></tbody></table>

preparação e aplicação de um novo biosensor bacteriano para a detecção presuntiva de resíduo de bala

Preparation and Application of a New Bacterial Biosensor for the Presumptive Detection of Gunshot Residue

MicRoboCop é um biosensor que foi projetado para uma aplicação única em química forense. O MicRoboCop é um sistema constituído por três dispositivos que, quando utilizados em conjunto, podem indicar a presença de resíduo de pólvora (GSR) produzindo um sinal de fluorescência na presença de três analitos-chave (antimônio, chumbo e componentes orgânicos da GSR). O protocolo descreve a síntese dos biossensores utilizando Escherichia coli (e. coli), e os métodos de química analítica utilizados para avaliar a seletividade e a sensibilidade dos sensores. O funcionamento do sistema é demonstrado usando GSR coletado do interior de uma carcaça gasta do cartucho. Uma vez preparados, os biossensores podem ser armazenados até que seja necessário e podem ser usados como um teste para esses principais analitos. Uma resposta positiva de todos os três analitos fornece um teste positivo presuntivo para o GSR, quando cada dispositivo individual tiver aplicações para detectar os analitos em outras amostras (por exemplo, um detetor para a contaminação da ligação na água bebendo). A principal limitação do sistema é o tempo necessário para um sinal positivo; trabalho futuro pode envolver o estudo de diferentes organismos para otimizar o tempo de resposta.

Os espectros de fluorescência para a variante RFP utilizados neste trabalho são mostrados na Figura 2. Estes dados são do dispositivo de PbRFP enquanto responde à ligação e ao dispositivo de TNT-RFP enquanto responde a dois analytes, 2,4-DNT e 1,3-DNB. Esta figura mostra o espectro de um controle negativo (nenhum analito adicionado), e os espectros em dois níveis diferentes de analito adicionado. O sinal de fluorescência máximo para a variante RFP utilizado foi observado ...

Um protocolo é apresentado usando técnicas de biologia sintética para sintetizar um conjunto de biossensores bacterianos para a análise de resíduo de pólvora, e para testar o funcionamento dos dispositivos para seu uso pretendido usando espectroscopia de fluorescência.

Preparação e aplicação de um novo biosensor bacteriano para a detecção presuntiva de resíduo de bala

MicRoboCop is a biosensor that has been designed for a unique application in forensic chemistry. MicRoboCop is a system made up of three devices that, ...

Este protocolo descreve a preparação e análise de um biosensor único que foi projetado para detectar os componentes químicos do resíduo de pólvora. O uso de biosensores para aplicações forenses é único. Representa uma alternativa de baixo custo e simples de usar para a instrumentação altamente especializada normalmente usada em laboratórios forenses.Os métodos de biologia sintética descritos podem ser usados para qualquer sistema que use partes de biologia sintética padrão. A análise química descrita é aplicável a qualquer biosensor que expresse proteína fluorescente vermelha. Demonstrando o procedimento estarão Andrea Soles e Elle Richardson, estudantes de graduação da Universidade de Longwood.Para iniciar este procedimento, adicione dez microlitadores do DNA plasmídeo J10060 anteriormente isolado a um tubo de microcentrifuge. Adicione oito microliters de água, e um microliter de cada uma das enzimas EcoRI e NHEL pré-misturadas com um microliter de buffer. Para o DNA do promotor, adicione dez microliters de sequências de DNA do promotor a um tubo de microcentrifuge fresco.Adicione oito microliters de água, e um microliter de cada uma das enzimas EcoRI e NHEL pré-misturadas com um

preparation-application-new-bacterial-biosensor-for-presumptive

Research

JoVE Journal

Chemistry

Química

Recentemente, relatou uma nova abordagem para a geração de sondas DNAzyme fluorogênicos que podem ser aplicadas para criar um simples, "mistura-e-ler" teste de fluorescência para a detecção bacteriana. Estas sondas de DNA especiais catalisar a clivagem de um cromóforo-modificado substrato DNA-RNA quimérico, na presença de mistura extracelular em bruto (CEM) produzida por uma bactéria específica, assim, traduzindo a detecção de bactérias em geração do sinal de fluorescência. Neste relatório, irá...

Detecção de bactérias utilizando DNAzymes fluorogénicas

Descreve-se um método de ensaio de sensor electroquímico para a detecção bacteriana rápida e identificação. O ensaio envolve uma matriz de sensores funcionalizada com as sondas de DNA para o RNA de captura de oligonucleótidos (rRNA) sequências específicas das espécies ribossomal. Sandwich de rRNA alvo de hibridação com a sonda de captura e uma sonda detectora de peroxidase de rábano ligada ao oligonucleótido de DNA produz uma corrente mensurável amperométrica.

Bacteriana Detecção e Identificação Utilizando sensores eletroquímicos

Fonte: Barber, A. E., et al. Preparação e aplicação de um novo biossensor bacteriano para a detecção presuntiva de resíduos de arma de fogo. J. Vis. Exp. (2019).Este vídeo demonstra a detecção de analitos específicos usando um biossensor bacteriano. Uma cultura bacteriana carregando um plasmídeo com um gene de proteína fluorescente vermelha (RFP) sob um promotor sensível ao analito é coletada. Depois de limpar completamente a superfície de teste, uma pequena seção do lenço é imersa na cultura e...

Detecção de um analito alvo usando um biossensor bacteriano

Comece com uma cultura de biossensor bacteriano suspensa em um meio.Essas bactérias modificadas produzem um fator de transcrição que, ao se ligar a um metabólito fecal específico, ativa um promotor associado a um gene repórter fluorescente.A essa cultura, adicione uma amostra de fezes humanas filtrada contendo metabólitos, como o lactato, que estão envolvidos nas interações hospedeiro-microbioma.Dilua essa mistura com um meio fresco para manter um volume de reação ideal.Incubar sem tremer para...

Detecção de Metabólitos Fecais Humanos usando um Biossensor Bacteriano

Fonte: Zhang, M. et al., Teste Rápido de Suscetibilidade Antimicrobiana por Imagem de Espalhamento Raman Estimulado da Incorporação de Deutério em uma única Bactéria. J. Vis. Experiência (2022)Este vídeo demonstra a aplicação da microscopia de espalhamento Raman estimulado para avaliar a suscetibilidade a antibióticos, acompanhando a atividade metabólica marcada com deutério. Ao monitorar sinais de carbono-deutério, o método permite a rápida detecção de populações bacterianas resistentes e...

Detecção da suscetibilidade a antibióticos bacterianos usando um microscópio de espalhamento Raman estimulado

Biossensores fagos líticos e contas de anticorpos são capazes de discriminar entre resistente à meticilina (MRSA) e bactérias estafilococos sensíveis. Os fagos foram imobilizadas por um método de Langmuir-Blodgett sobre uma superfície de um sensor de microbalança de cristal de quartzo e trabalhado como de largo espectro de estafilococos sondas. Contas de anticorpos reconhecer MRSA.

Biossensor para detecção de bactérias Staphylococcus resistente a antibióticos

Aqui, foi descrito um método para localizar bactérias em tecidos embebidos em parafina usando sondas de DNA direcionadas a rRNA 16S marcadas com DIG. Este protocolo pode ser aplicado para estudar o papel das bactérias em várias doenças, como periodontite, câncer e doenças imunológicas inflamatórias.

A detecção in situ de bactérias dentro dos tecidos de parafina-encaixados Usando um marcado com Digoxina DNA Probe Segmentação 16S rRNA

Neste trabalho, relatamos um novo método para estudar as interações da proteína-proteína usando um biossensor titulometria, baseado na tecnologia de β-lactamases de híbrido. Este método baseia-se na liberação de prótons após hidrólise da β-lactamas.

O uso de um ensaio de β-lactamase-baseado titulometria Biosensor para detectar interações biomoleculares

Um protocolo para o desenvolvimento de um biosensor eletroquímico de DNA composta por um eletrodo de carbono ácido-estável, ouro de nanopartículas-modificado, serigrafado polilático para detectar o Vibrio parahaemolyticus é apresentado.

Desenvolvimento de um Biosensor eletroquímico do DNA para detectar um patógeno de origem alimentar

Aqui, apresentamos um protocolo para a detecção e quantificação de baixas moléculas abundantes em soluções complexas usando molecular imprinting em combinação com um biossensor de capacitância.

Detecção ultra-sensível de biomarcadores usando um Imprinting Molecular baseado Biosensor capacitivo

Para facilitar a detecção rápida e precisa de Acinetobacter baumannii, apresentamos um protocolo que emprega a amplificação da polimerase recombinase (RPA) em conjunto com a endonuclease LbaCas12a para identificar infecções por A. baumannii .

Detecção rápida e específica de infecções por Acinetobacter baumannii usando um sistema baseado em amplificação da polimerase recombinase/Cas12a

Aprenda a preparar biosensores bacterianos para detecção forense de resíduo de bala usando biologia sintética e espectroscopia de fluorescência. Este método oferece uma alternativa de baixo custo às técnicas tradicionais.

Preparação e aplicação de um novo biosensor bacteriano para a detecção presuntiva de resíduo de bala

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