Мы опишем здесь три различные протоколы для исследования в пробирке конъюгации, трансдукции и естественной трансформации в золотистый стафилококк.
Method Article
Мы опишем здесь три различные протоколы для исследования в пробирке конъюгации, трансдукции и естественной трансформации в золотистый стафилококк.
Одной важной особенностью основных оппортунистических патогеном человека золотистый стафилококк является его исключительная способность быстро приобретают устойчивость к антибиотикам. Геномные исследования показывают , что S. стафилококк несет множество генов вирулентности и сопротивления , расположенные в мобильных генетических элементов, предполагая , что горизонтальный перенос генов (HGT) играет важную роль в эволюции золотистого стафилококка. Тем не менее, полное и подробное описание методологии , используемой для изучения HGT в золотистого стафилококка до сих пор отсутствует, особенно в отношении естественное преобразование, которое было недавно сообщалось в этой бактерии. Эта работа описывает три протокола, которые полезны для экстракорпоральное исследования ХГТ в золотистого стафилококка: конъюгации, трансдукции фагом и естественной трансформации. С этой целью, ген ЧФР (хлорамфеникол / сопротивления флорфеникол), которое дает Phenicols, Lincosamides, Оксазолидиноны, плевромутилины и стрептограминов А (PhLOPSА) -resistance фенотипом, был использован. Понимание механизмов , посредством которых золотистого стафилококка трансферты генетические материалы других штаммов имеет важное значение для осмысления быстрое приобретение сопротивления и помогает уточнить режимы распространения , представленные в программах наблюдения или для дальнейшего прогнозирования режима расширения в будущем.
Золотистый стафилококк является синантропных грамположительные бактерии , которые , естественно , населяет кожу и носовую полость человека и животных. Этот бактериальный вид является основной причиной внутрибольничных инфекций в больницах и медицинских учреждениях. Кроме того, его способность к развитию устойчивости к различным антимикробным соединений сделало управление инфекций, вызванных этой бактерией в глобальную озабоченность.
Два основных пути, участвующие в распространении фенотипов сопротивления известны: клонального распространение устойчивых генотипов и распространения генетических детерминант среди бактерий бассейна. В случае золотистого стафилококка, различных генов устойчивости к антибиотикам (а также вирулентности детерминанты) , как было установлено, связаны с мобильными генетическими элементами (МГЭС) 1. Наличие этих элементов в геноме золотистого стафилококка указывает на то, что приобретение и передача генэтический материал в популяции бактерий может играть важную роль для адаптации стафилококка S. и эволюции.
Генетический материал может быть обменен через три хорошо известных механизмов ХГТ в грам-положительных бактерий: трансформации, конъюгации и трансдукции фага. Трансформация предполагает поглощение свободной ДНК. Для того, чтобы приобрести чужеродную ДНК, бактериальные клетки необходимо разработать специальную физиологическую фазу: стадия компетенции. При достижении этой стадии компетентные клетки способны транспортировать ДНК в цитоплазму, приобретая новые генетические детерминанты. В случае золотистого стафилококка, существование естественной трансформации было недавно продемонстрировано 2. В соответствии с этим, наша группа пролить свет на актуальность экспрессии фактора Вздох (зашифрованное вторичный фактор транскрипции Sigma) в стадии развития компетентности и о том , как его экспрессия гена оказывает золотистого стафилококка , способный Reachinг стадия компетентности, которая позволяет на приобретение устойчивых фенотипов путем естественной трансформации 2.
Сопряжение представляет собой процесс, включающий передачу ДНК из одной живой клетки (донора) к другому (получателю). Обе клетки должны находиться в непосредственном контакте, позволяя ДНК, подлежащей обмену в то время как защищен специальными составами, такими как трубы или поры. Перенос ДНК с помощью этого метода требует конъюгативная машины. В золотистого стафилококка, плазмиды прототип конъюгативная является PGO1, который таит в себе конъюгативных оперона Traa 3.
Фаг трансдукция включает в себя перенос ДНК от клетки к клетке через бактериофага инфекции и подразумевает упаковку бактериальной ДНК, вместо вирусной ДНК, в фага капсида. Большинство из золотистого стафилококка изолятов lysogenized бактериофагами 1. При стрессовых условиях, профаги может быть вырезан из бактериального геномае и сдвиг в сторону литического цикла.
Это три хорошо известные механизмы передачи ДНК в золотистого стафилококка. Есть некоторые дополнительные механизмы передачи, такие как "псевдо-трансформация» 2 и фаг-подобных систем в передаче патогенности островов 4. Недавно одна группа сообщила , что "Нанотрубки" участвуют в передаче клеточных материалов ( в том числе плазмидной ДНК) между соседними клетками 5, 6, но последующие исследования не появился из других групп до сих пор.
Эта работа обеспечивает необходимую методологию для изучения HGT в золотистого стафилококка путем решения трех основных путей передачи: конъюгация, трансдукция, и естественное преобразование. Результаты , полученные с помощью этих методик были использованы для изучения передачи СМО гена (хлорамфеникол / сопротивления флорфеникол) средиЗолотистого стафилококка штаммы 7. Эти три метода являются универсальными инструментами исследования передачи MGE в золотистого стафилококка.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Примечание: штаммы и материалы , используемые в этой работе, приведены в таблице 1 и таблице материалов, соответственно. В экспериментах по передаче, N315 и COL ЧФР -позитивных производные были использованы в качестве доноров СМО гена (N315-45 и Col-45). Эти штаммы были ранее получены путем конъюгации, с использованием в качестве донора клинической -положительным Staphyloccocus CFR эпидермидис штамм (ST2), в соответствии со стандартным протоколом сопряжению (см ниже). Этот штамм таил СМО ген на pSCFS7-подобной плазмиды 7.
1. Сопряжение Использование метода Filter-ответная
Примечание: штамм золотистого стафилококка N315 , несущий ген (КФП) N315-45 7 (Cm R) использовали в качестве донора. COL 8 или Mu50 9 штаммов (TET R, S) Cm использовались в качестве реципиентов. ДвойнымКолонии , устойчивые к (Tet R, Cm R) , способны расти в присутствии 32 мг / л хлорамфеникола плюс 8 мг / л тетрациклина рассматривались в качестве предполагаемых трансконъюгантов и анализировали для определения наличия СМО с помощью ПЦР колоний и для определения получатель восприимчивость профиль.
2. Фаг Трансдукция
ПРИМЕЧАНИЕ: бактериофаг MR83a , принадлежащий к семейству Siphoviridae (лабораторный запас) был использован в экспериментах трансдукции. N315-45 был использован в качестве донора для КФП фаговой инфекции. N315, COL, или Mu50 штаммы были использованы в качестве реципиентов. Приобретение СМО была определена абility штамма-реципиента расти в присутствии 32 мг / л хлорамфеникола. Колонии , растущие в этих условиях были проанализированы , чтобы определить наличие СМО (по ПЦР колоний) и для определения профиля чувствительности , чтобы исключить возможность загрязнения.
3. Природные трансформации
Примечание: Естественный анализ трансформации в S.aureus , проводилась в соответствии с методом , описанным в предыдущем исследовании 2. Производная N315, N2-2.1 2, 7, был использован в качестве получателя. В этом штамме Вздох локус продублированы таким образом , чтобы конститутивно экспрессируют вздыхать 2. Для йеболело процедуры о том , как изолировать вздыхать экспрессирующие варианты компетентности, пожалуйста , см предыдущее описание 2. Если сопротивление маркер для передачи не хлорамфеникол, Прит-SIGH (Cm R) , могут быть использованы для экспрессии вздыхать, как описано выше 2. Плазмидной или весь экстракт ДНК из СМО -acquired золотистого стафилококка COL-45 7 используется в качестве донорной ДНК для трансформации.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Результаты , представленные здесь , были опубликованы ранее (адаптировано из ссылки 7 с разрешения издателя). Мы изучили возможные пути передачи гена ЧФР, что приводит к низкоуровневой линезолид сопротивление и экспрессию PhLOPSA сопротивления фенотипа 14, 15 штаммов золотистого стафилококка, исследуя три механизма ХГТ.
На
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Эта работа описывает три основных метода для изучения HGT генетических детерминант в золотистого стафилококка. Хотя трансдукции и конъюгации были изучены в течение многих десятилетий, существование естественной трансформации лишь недавно был признан 2. Таким образом, золотистого стафилококка оснащен всеми тремя основными режимами ХГТ, и тестирование всех из них требуется уточнить возможные пути распространения генетических детерминант. Целью данной работы является составле...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Авторам нечего раскрывать.
Эта работа была частично поддержана Takeda Science Foundation, Pfizer Academic Contribution и JSPS Postdoctoral Fellowship for Foreign Researchers (FC).
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| Триптический соевый бульон (TSB) | Бектон Дикинсон | ||
| Инфузия сердца для мозга (BHI) | Бектон Дикинсон | ||
| Питательный бульон No 2 | Оксоид | CM0067 | |
| Агар овечьей крови | Eiken Chemical Co., Ltd. | E-MR96 | Триптический соевый агар с добавлением 5% (v/v) овечьей крови по заявлению производителя. |
| Порошок агара | Wako Pure Chemical Industries | 010-08725 | |
| Цитрат натрия (дигидрат цитрата тринатрия) | Wako Pure Chemical Industries | 191-01785 | |
| Эфир целлюлозы сетчатый 0,45 μ L HAWG фильтр | Merck Milipore | HAWG 02500 | |
| QIAfilter Plasmid Midi kit | QIAGEN | 12243 |
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request Permission