Этот протокол описывает обнаружение интегронов класса 1 и связанных с ними генных кассет в пищевых продуктах.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
Этот протокол описывает обнаружение интегронов класса 1 и связанных с ними генных кассет в пищевых продуктах.
Устойчивость к антибиотикам является одной из самых больших угроз для здоровья в 21веке. Приобретение генов резистентности путем латерального переноса генов является основным фактором в распространении различных механизмов резистентности. Среди элементов ДНК, способствующих латеральному переносу, интегоны класса 1 в значительной степени ответственны за распространение детерминант устойчивости к антибиотикам среди грамотрицательных патогенов. В общей сложности эти интегроны приобрели и распространили более 130 различных генов устойчивости к антибиотикам. В связи с продолжающимся использованием антибиотиков, интегроны класса 1 стали повсеместно использоваться в комменсалах и патогенах человека и его домашних животных. Как следствие, теперь их можно найти во всех потоках жизнедеятельности человека, где они продолжают приобретать новые гены и имеют потенциал возвращаться к человеку через пищевую цепь. В этом протоколе подробно описывается оптимизированный подход к обнаружению интегронов класса 1 и связанных с ними кассет с генами устойчивости в пищевых продуктах с использованием культивирования и ПЦР. Используя этот протокол, исследователи должны иметь возможность: собирать и подготавливать образцы для получения обогащенных культур и проводить скрининг на наличие ингронов класса 1; изолировать одиночные колонии бактерий для идентификации интегрон-положительных изолятов; выявить виды бактерий, которые содержат ингроны класса 1; и охарактеризовать эти интегроны и связанные с ними генные кассеты.
Открытие антибиотиков был одним из величайших научных достижений 20-го века. Тем не менее, использование и злоупотребление антибиотиками привело к быстрой эволюции, устойчивых к антибиотикам бактерий, и они в настоящее время представляют собой серьезную угрозу для общественного здоровья в 21-м веке. Рост бактериальных штаммов, устойчивых к большинству вариантов лечения повышает возможность мы вступаем в эпоху, когда противомикробные препараты уже не эффективны 1,2.
Генетический механизм, который придает устойчивость к антибиотику является древняя система, предшествовавшие людей и антибиотиков давление отбора миллионы лет 3. Мобильные генетические элементы, такие как плазмиды, транспозонов, геномных островов, интегративных конъюгативных элементов и интегронов может распространять гены устойчивости к антибиотикам (ARG) как внутри, так и между видами бактерий 4. Из них интегронами сыграли центральную роль в распространении ARG, несмотря наТо, что они полагаются на плазмид и транспозонов для мобилизации и введении в бактериальных геномов 5. Интегроны захватить генные кассеты, используя интегрон-интегразу, а затем выразить кассеты, используя интегрон закодированный промоутер 6,7 (рисунок 1). Интегрон гена кассеты небольшие подвижные элементы, состоящие из отдельных открытых рамок считывания (ORF), чьи продукты могут придают устойчивость к антибиотикам или дезинфицирующих средств 8. Класс 1 интегронами являются интегронами наиболее часто оправился от клинических изолятов 5, где они все вместе, приобретенных более 130 различных генов кассет устойчивость к антибиотикам 9.
Распространение класса 1 интегронов в синантропных и патогенных бактерий человека связанный генерирует потоки отходов человека, которые содержат большое количество этих генетических элементов 10. По оценкам 10 19 бактерий, которые содержат класс 1 Интегроны освобождены с помощью сточных вод каждый годп Великобритания 11. Поэтому не удивительно, что класс 1 интегронами придающие антибиотиков сопротивления в настоящее время обнаружены в микробиоты диких птиц, рыб и других 12-14 родной природы. Освобождение Интегроны обратно в окружающую среду представляет собой серьезную угрозу для общественного здоровья, так как приобретение новых кассет генов и сложных перестроек с другими мобильными элементами продолжает возникать, в частности, в очистных сооружениях и других водных 15-18. Природная среда становится плодородной вербовки новых детерминант резистентности и условно-патогенных микроорганизмов 19,20. Новые интегрон содержащих бактерии и новые АРГУМЕНТЫ можете круг обратно в человеческом сообществе через зараженную воду и пищу 21,22. Наблюдение окружающей среды аргументов является ключевой стратегией для понимания и управления устойчивостью к антибиотикам в будущем 23. В частности, внимание должно быть уделено пищевых продуктов, которые едят сырыми илислегка приготовленные, так как они представляют собой наибольшую угрозу для передачи новых мобильных элементов и патогенных микроорганизмов.
В этом протоколе, в упрощенном подходе для обнаружения, идентификации и характеризации класса 1 Интегроны и связанные с ними генетические кассеты в пищевых продуктах, изложены (рисунок 2). Использование комбинации культивирование и полимеразной цепной реакции (ПЦР), интегронами можно быстро обнаружить в сложных бактериальных сообществ и отдельных штаммов. Методы определения видов бактерий и конформации и идентичности интегрон связанный генных кассет даны. Этот метод пригоден для широкого круга растений и животных продуктов, и примеры типичных рабочих процессов приведены для каждого из этих типов пищевых продуктов.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Продукты питания, которые едят сырыми или слегка приготовленные имеют наибольшую озабоченность для здоровья человека. Примеры включают в себя салат овощи, фрукты, моллюсков и ракообразных.
1. Сбор образцов
2. Обогащенный Культура Подготовка
3. Скрининг Культуры для Интегроны
Примечание: Стандартные протоколы ПЦР используется в данном методологии, используя буферы, поставляемые с ферментом, и окончательный MgCl 2 концентрация 2,5 мм. При необходимости, Лоренц (2011) 24 наметил ПЦР оптимизации и устранения неполадок методы в ранней выпуске журнала.
4. Скрининг Моноколонии для класса 1 Интегроны
5. Геномная ДНК Добыча интегрон-положительные Моноколонии Использование бисера Избиение 25
6. Диагностические ПЦР и секвенирования ДНК
Обратите вниманиегеномной ДНК, полученной в разделе 5 будет использоваться для всех диагностических ПЦР, и, чтобы подтвердить положительный тест для класса 1 интегронов.
7. Отображение и характеристика Интегроны и кассетные массивов
ПРИМЕЧАНИЕ: Класс 1 интегронами исходящие от экосистем человека преобладают, скорее всего, наиболее распространенными интегронами во всех ваших образцов. Все эти интегронами есть недавний сингл происхождение, и, следовательно, имеют весьма консервативную последовательность ДНК 5.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Скрининг смешанных культур и бактериальных изолятов intI1
Набор праймеров HS463a / HS464 ПЦР может быть использован для обнаружения присутствия интегрон-интегразы гена класса 1, intI1 (рис 1). Это набор праймеров хорошо работает для обнаружения intI1 в смешанных культурах, а также используется для скрининга бактериальных колоний найденным распространенных пластин (рис 2). Положительные изоляты должны генерировать одну сильную полосу на 471 п.о...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Выявление интегронов и связанных с ними генов кассет потенциально важным шагом в прогнозировании возникновения новых патогенных возбудителей, отслеживание пути для патогенов в пищевой цепи человека, а также выявление новых сопротивление и вирулентности детерминанты 8,21,26. Целью данной работы было описать рациональный подход для скрининга образцов для 1 класса интегронов, характеризующие их массивы кассетные и идентификации видов бактерий, в которых они проживают. Критические шаги в протоколе привлекать хоро...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Авторы не имеют ничего разглашать соответствующую.
Благодаря Микаэла зале, Лариса Bispo и Густаво Таварес для технической помощи.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| GoTaq Colourless Mastermix | Promega | M7132 | Используется во всех ПЦР |
| РНКаза (рибонуклеаза А из поджелудочной железы крупного рогатого скота) | Sigma | R6513-10MG | Используется во всех ПЦР |
| Фермент рестрикции HinFI | Promega | R6201 | Используется для расщепления 16S рДНК ПЦР-продуктов. Фермент поставляется с оптимальным буфером и лестницей BSA |
| 100 bp GE | Healthcare | 27400701 | Используется в качестве стандартного размера на всех агарозных гелях |
| GelRed DNA краситель | Biotium | 41003 | ВНИМАНИЕ: При работе с этим материалом необходимо носить средства индивидуальной защиты |
| Guanidinium thiocyanate | Life Technologies | AM9422 | ВНИМАНИЕ: При работе с этим материалом необходимо носить средства индивидуальной защиты |
| CLS-TC Раствор | MP Biomedicals | 6540409 | Ресуспензионный раствор, используемый в начале геномной экстракции ДНК |
| Lysing Matrix E FastPrep Tubes | MP Biomedicals | 116914500 | Tube, необходимый для механического разрушения клеточных стенок бактерий. Этот код используется для упаковок по 500 туб, доступны меньшие количества. |
| Связывающая матрица | MP Biomedicals | 116540408 | разведена в соотношении 1:5 с 6 М тиоцианатом гуанидиния и использована в методе экстракции геномной ДНК. |
| Машина Fast Prep | MP Biomedicals | Количество доступных опций | MP Biomedicals имеет ряд машин FastPrep, доступных для покупки. Посетите http://www.mpbio.com для получения дополнительной информации |
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.