Summary

Produisant des destructions de gène chez Escherichia coli par Transduction P1 avec des Cassettes de la résistance aux antibiotiques soumis à accises

Published: September 01, 2018
doi:

Summary

Nous présentons ici un protocole pour l’utilisation des préexistants de résistance aux antibiotiques-cassette suppression des constructions comme base pour l’établissement des mutants de délétion dans autres souches d’e. coli . Ces mutations de délétion peuvent être mobilisées et insérées dans le locus correspondant d’une souche à l’aide de transduction bactériophage P1.

Abstract

Une première approche pour étudier la fonction du gène inconnu chez les bactéries est de créer un knock-out de ce gène. Nous décrivons ici un protocole robuste et rapide pour transférer des mutations de délétion des gènes d’une souche d’Escherichia coli à l’autre à l’aide de transduction généralisée avec le bactériophage P1. Cette méthode nécessite que la mutation soit sélectionnable (p. ex., issu des perturbations de gène à l’aide d’insertions de cassette antibiotique). Ces cassettes antibiotiques peuvent être mobilisés à partir d’une souche de donateur et introduit dans une souche réceptrice d’intérêt à rapidement et facilement génèrent un mutant de délétion du gène. La cassette d’antibiotiques peut être conçue pour inclure des sites de reconnaissance de flippase qui permettent à l’excision de la cassette par une recombinase spécifique au site pour produire un knock-out propre avec seulement une séquence de ~ 100-base-paire-longue cicatrice dans le génome. Nous démontrer le protocole en assommant le tamA gène codant pour un facteur d’assemblage impliqué dans la biogenèse autotransporter et tester l’effet de cette knock out sur la biogenèse et fonction de deux adhésines autotransporter trimère. Bien que la délétion du gène par transduction P1 a ses limites, la facilité et la rapidité de sa mise en œuvre font une alternative intéressante aux autres méthodes de suppression de gène.

Introduction

Une première approche commune pour étudier la fonction d’un gène doit effectuer knock out mutagenèse et observer le phénotype résultant. C’est aussi nommé génétique inverse. La bactérie e. coli a été le cheval de bataille de la biologie moléculaire pour les 70 dernières années ou ainsi, en raison de la facilité de sa culture et sa susceptibilité de manipulation génétique1. Plusieurs méthodes ont été développées pour produire des destructions de gène chez e. coli, y compris le marqueur échange mutagénèse2,3 et, plus récemment, recombineering utilisant le λ rouge ou Rac ET systèmes4,5 , 6.

Dans un système largement utilisé, les séquences codantes de gènes individuels sont remplacées par une cassette de résistance aux antibiotiques qui peut plus tard être excisée du chromosome5,7. Les séquences codantes sont remplacés, par exemple par une cassette de résistance kanamycine (Kan), qui est flanquée de sites de cible (FRT) de reconnaissance flippase (FLP) de chaque côté. Les sites FRT sont reconnus par la recombinase FLP, qui intervient dans la recombinaison site-spécifique entre les sites FRT conduisant à la suppression de la cassette de Kan. De cette façon, une suppression complète de la séquence codante d’un gène donné peut être atteint, laissant derrière lui qu’une suite de cicatrice minime d’environ 100 paires de bases (PB) (Figure 1).

Juste plus de dix ans, la collection dite de Keio a été développée. Il s’agit d’une bibliothèque bactérienne basée sur un standard de laboratoire souche d’e. coli K12, où presque tous les gènes non essentiels ont été individuellement supprimés par λ recombinaison rouge7,8. Les clones au sein de cette collection chaque ont une séquence codante remplacée avec une cassette de résistance Kan soumis à accises. La collection de Keio s’est avéré pour être un outil utile pour nombreuses applications9. Une telle application est la production de mutants de délétion dans autres souches d’e. coli . La cassette Kan d’un clone de suppression donné peut être mobilisée par transduction généralement les bactériophages, telles que P110,11,12,13,14. Un stock de phage préparé à partir d’une telle souche peut alors servir à infecter un destinataire la souche e. coli d’intérêt, où à une fréquence faible mais fiable la Kan région cassette contenant peut être incorporée dans le génome du destinataire par recombinaison homologue (Figure 2). Transductants peuvent être sélectionnés pour la croissance sur le milieu contenant du Kan. Suite à cela, si le retrait de la cassette de résistance aux antibiotiques est souhaitée, la recombinase FLP peut être fournie à la souche transduites en trans. Après durcissement du plasmide contenant du FLP, qui transporte un marqueur de résistance ampicilline (Amp), clones Kan et Amp sensibles sont testées pour, et l’excision correcte de la séquence codante de type sauvage et la cassette Kan sont vérifiées par PCR sur colonie.

Ici, un protocole détaillé est présenté, décrivant chacune des étapes dans la production d’un knock-out souche e. coli , basé sur la stratégie décrite ci-dessus. À titre d’exemple, une délétion du gène tamA est démontrée. tamA , code pour une protéine β-Canon de la membrane externe qui est une partie du Transport et de montage Module (TAM), qui est impliqué dans la biogenèse de certaines protéines autotransporter et pili15,16,17. Cette souche de knock out a ensuite été utilisée pour étudier l’effet de la suppression de tamA sur la biogenèse des deux adhésines autotransporter trimère (AVA), l’adhésine Yersinia YadA et l’e. coli immunoglobuline (Ig)-liaison TAA EibD 18,,19.

Protocol

1. les souches et les plasmides Souches bactériennes Utilisation de l’ e. coli souches BW251135, JW4179 (BW25113 tamA::kan)7, BL21 (DE3)20et21de la BL21ΔABCF. Voir Table des matières pour plus d’informations. Bactériophages Utilisez le phage P1vir pour la transduction générale. Stocker le…

Representative Results

Génération d’un tamA Knock out de BL21ΔABCF : La stratégie décrite ci-dessus a déjà été utilisée pour produire une souche dérivée de BL21 (DE3), une souche de laboratoire standard utilisée pour la production de protéines, qui est optimisée pour la production de protéines de membrane externe et appelée BL21ΔABCF21. Cette souche n’a pas de quatre gènes codant pour des protéine…

Discussion

Transduction P1 est une méthode rapide, robuste et fiable pour générer des destructions de gène chez e. coli. Cela est démontré ici de transduction d’un mutant de délétion tamA d’une souche de donneur de Keio à un destinataire BL21 dérivés. Les grandes étapes dans le processus de transduction sont la production de la transduction lysate, la transduction lui-même, l’excision de la cassette de résistance Kan et la vérification de l’entrée défonçable par PCR. Au total, le processu…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Keio collection souches ont été obtenues par le projet National de BioResource (NIG, Japon) : e. coli. Nous remercions Dirk Linke (département de Biosciences, Université d’Oslo) pour son appui constant. Ce travail a été financé par le Conseil de recherche de bourse de jeune chercheur de Norvège 249793 (à Jack C. Leo).

Materials

Strains
E. coli BW25113 NIG ME6092 Wild-type strain of Keio collection
E. coli BL21(DE3) Merck 69450-3 Expression strain
E. coli BL21DABCF Addgene 102270 Derived from BL21(DE3)
E. coli JW4179 NIG JW4179-KC tamA deletion mutant
P1 vir NIG HR16 Generally transducing bacteriophage
Plasmids
pCP20 CGSC 14177 conditionally replicating plasmid with FLP
pASK-IBA2 IBA GmbH 2-1301-000 expression vector
pEibD10 N/A N/A for production of EibD; plasmid available on request
pET22b+ Merck 69744-3 expression vector
pIBA2-YadA N/A N/A for production of YadA; plasmid available on request
Chemicals
Acetic acid ThermoFisher 33209
Agar BD Bacto 214010
Agarose Lonza 50004
Ampicillin Applichem A0839
Anhydrotetracycline Abcam ab145350
anti-collagen type I antibody COL-1 Sigma C2456
Bovine collagen type I Sigma C9791
Calcium chloride Merck 102382
Chloroform Merck 102445
Di-sodium hydrogen phosphate VWR 28029
DNA dye Thermo S33102
DNA molecular size marker New England BioLabs N3232S
DNase I Sigma DN25
dNTP mix New England Biolabs N0447
ECL HRP substrate Advansta K-12045
EDTA Applichem A2937
Glycerol VWR 24388
goat anti-mouse IgG-HRP Santa Cruz sc-2005
goat anti-rabbit IgG-HRP Agrisera AS10668
HEPES VWR 30487
Isopropyl thiogalactoside VWR 43714
Kanamycin Applichem A1493
Lysozyme Applichem A4972
Magnesium chloride VWR 25108
Manganese chloride Sigma 221279
N-lauroyl sarcosine Sigma L9150
Skim milk powder Sigma 70166
Sodium chloride VWR 27808
tamA forward primer Invitrogen N/A Sequence 5'-GAAAAAAGGATATTCAGGAGAAAATGTG-3'
tamA reverse primer Invitrogen N/A Sequence 5'-TCATAATTCTGGCCCCAGACC-3'
Taq DNA polymerase New England Biolabs M0267
Tri-sodium citrate Merck 106448
Tryptone VWR 84610
Tween20 Sigma P1379
Yeast extract Merck 103753
Equipment
Agarose gel electrophoresis chamber Hoefer SUB13
Bead beater Thermo FP120A-115
CCD camera Kodak 4000R
Electroporation cuvettes Bio-Rad 165-2089
Electroporation unit Bio-Rad 1652100
Gel imager Nippon Genetics GP-03LED
Incubating shaker Infors HT Minitron
Incubator VWR 390-0482
Microcentrifuge Eppendorf 5415D
Microwave oven Samsung CM1099A
PCR machine Biometra Tpersonal
PCR strips Axygen PCR-0208-CP-C
pH meter Hanna Instruments HI2211-01
PVDF membrane ThermoFisher 88518
SDS-PAG electrophoresis chamber ThermoFisher A25977
Tabletop centrifuge Beckman Coulter B06322
Vortex mixer Scientific Industries SI-0236
Water bath GFL D3006
Wet transfer unit Hoefer TE22

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Cite This Article
Saragliadis, A., Trunk, T., Leo, J. C. Producing Gene Deletions in Escherichia coli by P1 Transduction with Excisable Antibiotic Resistance Cassettes. J. Vis. Exp. (139), e58267, doi:10.3791/58267 (2018).

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