JoVE Logo

Iniciar sesión

Se requiere una suscripción a JoVE para ver este contenido. Inicie sesión o comience su prueba gratuita.

En este artículo

  • Resumen
  • Resumen
  • Introducción
  • Protocolo
  • Resultados
  • Discusión
  • Divulgaciones
  • Agradecimientos
  • Materiales
  • Referencias
  • Reimpresiones y Permisos

Resumen

Aquí se describe un método para la eliminación de genes dirigida y sin marcadores en Chlamydia trachomatis mediante mutagénesis de intercambio alélico de casete floxed, FLAEM.

Resumen

La clamidia trachomatis es un patógeno intracelular obligatorio que ha sido históricamente difícil de manipular genéticamente. El progreso definitivo en la esclarecimiento de los mecanismos que C. trachomatis utiliza para crear y mantener un nicho intracelular privilegiado se ha limitado debido a la falta de herramientas genéticas. Afortunadamente, recientemente ha habido varios avances nuevos en las técnicas de manipulación genética. Entre ellos se encuentra el desarrollo de mutagénesis de intercambio alélico reportada por fluorescencia (FRAEM). Este método permite la eliminación de genes dirigida junto con la inserción de un casete de selección que codifica resistencia a los antibióticos y proteína fluorescente verde (GFP). La confianza en esta estrategia puede ser complicada cuando se dirige a genes dentro de operines policistricos debido al potencial de efectos polares en genes aguas abajo. Mutagénesis de intercambio alélico de casete floxed (FLAEM), el protocolo para el que se describe aquí, fue desarrollado para aliviar los efectos polares inducidos por casete. FLAEM utiliza la edición del genoma Cre-loxP para eliminar el casete de selección después de la eliminación dirigida por intercambio alélico. Las cepas resultantes contienen eliminaciones genéticas sin marcadores de una o más secuencias de codificación. Esta técnica facilita la evaluación directa de la función génica y amplía el repertorio de herramientas para la manipulación genética en C. trachomatis.

Introducción

La clamidia trachomatis es la principal causa de enfermedad bacteriana de transmisión sexual y representa una carga significativa para la salud humana. Más de 100 millones de personas se infectan cada año con C. trachomatis1. Aproximadamente el 70% de las infecciones en las mujeres son asintomáticas a pesar de los efectos perjudiciales para la salud reproductiva, como la enfermedad inflamatoria pélvica, el embarazo ectópico o la infertilidad. La secuencia de la enfermedad está directamente relacionada con la inmunopatología iniciada por la infección por C. trachomatis 2. Aún no se ha desarrollado una vacuna eficaz; por lo tanto, comprender la función de los factores de virulencia bacteriana y otros productos genéticos bacterianos es una cuestión de investigación importante y urgente.

Como bacterias intracelulares, la invasión de células huésped, la replicación intracelular, la liberación de progenie y la evasión de las respuestas inmunológicas del huésped son procesos críticos. C. trachomatis forma una vacuola ligada a la membrana parasitoforo, denominada inclusión, para el desarrollo intracelular. Establecimiento de la inclusión y muchos otros procesos críticos se logran mediante la secreción de proteínas efectoras a través de un sistema de secreción tipo III (T3SS)3. Elaludar las funciones de estos efectores secretados fue limitada durante muchos años debido a la intractabilidad genética de C. trachomatis. A diferencia de E. coli, muchas técnicas clásicas de clonación no son aplicables a la clamidia. Algunas limitaciones importantes implican la eficiencia de la transformación, la falta de reporteros de contraselección como sacB y mantenimiento de plásmidos. Mientras que los plásmidos de E. coli generalmente pueden mantenerse indefinidamente con un origen de replicación y una presión selectiva adecuada, C. trachomatis plásmido requiere ocho marcos de lectura abiertos adicionales (pgp1-8) para el mantenimiento que se encuentran en el plásmido pL2 nativo dentro del l2 serovar4.

En los últimos años se han generado múltiples herramientas genéticas que acomodan la biología única de La clamidia, pero todavía hay limitaciones5,6,7. La mutagénesis química por tratamiento de metanosulfonato etílico (EMS) puede introducir mutaciones erróneas, o (con menos frecuencia) puede dar lugar a transiciones de nucleótidos que introducen un codón de parada prematuro para producir una mutación sin sentido8. La inserción de transposon es eficiente para la interrupción de genes, pero la tecnología actual en la investigación de la clamidia es laboriosa y requiere mucho tiempo9. Tanto el tratamiento del SME como las técnicas de mutagénesis de transposón generan mutaciones aleatorias y requieren métodos de detección rigurosos para aislar las cepas mutantes. Un método para interrumpir genes mediante la inserción de intrones de grupo II (por ejemplo, TargeTron) permite la mutagénesis dirigida; sin embargo, este método está limitado por la eficiencia, y el sitio de inserción no siempre se predice correctamente10.

Mutagénesis de intercambio alélico reportada por fluorescencia (FRAEM) es una estrategia utilizada para la eliminación de genes dirigido según la inserción de un casete de selección que proporciona resistencia a los antibióticos y un reportero de fluorescencia11. Sin embargo, la FRAEM se complica por el potencial de los efectos polares inducidos por casetes en genes aguas abajo, especialmente cuando se dirige a genes dentro de operons policistricos. La mutagénesis del intercambio alélico de casete floxed (FLAEM) es un novedoso enfoque genético desarrollado para aliviar los efectos polares inducidos por casete observados previamente con el casete de selección FRAEM12. FLAEM utiliza la edición del genoma De xalo para eliminar el casete de selección y restaurar la expresión de genes aguas abajo. El casete de selección que contiene resistencia a los antibióticos y proteína fluorescente verde (GFP) se ha rediseñado con sitios loxP flanqueantes. Estos sitios loxP pueden recombinarse en presencia de Cre recombinase y dar lugar a la escisión del casete del genoma13. Esta estrategia se ha demostrado para aliviar los efectos polares inducidos por el casete al apuntar a tmeA para la eliminación12,14.

Los métodos FRAEM y FLAEM utilizan el mismo vector suicida, pSUmC 4.0, que se puede mantener condicionalmente mediante la expresión inducible de pgp6. Anteriormente se ha demostrado que la expresión de pgp6 es necesaria para la retención de plásmidos y, por lo tanto, se aprovecha para controlar el mantenimiento del plásmido11,15. Cuando C. trachomatis se cultiva en medios complementados con tetraciclina anhidra (aTc) para inducir la expresión pgp6, se mantiene el vector. En ausencia de aTc, el vector se pierde. La eliminación de genes dirigida se logra mediante el intercambio alélico del gen para el casete de selección. Las regiones de 3 kb directamente aguas arriba y aguas abajo del gen dirigido sirven como brazos homológicos para la recombinación. Estos brazos se clonan en el vector pSUmC 4.0 que flanquea el casete de selección. Los eventos exitosos de transformación y recombinación de C. trachomatis se observan a través de informes de fluorescencia. La expresión de mCherry en la columna vertebral vectorial y gfp dentro del casete de selección producen inclusiones fluorescentes rojas y verdes. Una vez que aTc se elimina de los medios de cultivo, las inclusiones de solo verde indican eventos de recombinación exitosos con la pérdida del vector suicida y la integración del casete de selección en el genoma bacteriano.

FLAEM representa una extensión de FRAEM a través de la transformación posterior de un vector cúdita-expresión de la recombinación Cre, pSU-Cre, en la cepa mutante recién creada. Cre recombinase facilita la recombinación entre los sitios loxP y la escisión del casete de selección. Los eventos de recombinación se indican mediante informes de fluorescencia. El vector pSU-Cre codifica mCherry; por lo tanto, la transformación exitosa se indica mediante la adición de fluorescencia roja a gfp-expresando inclusiones. El cultivo en ausencia de presión selectiva para el cassette da como resultado una recombinación mediada por Cre en los sitios loxP, y la pérdida del cassette se indica mediante inclusiones solo rojas. Al igual que con pSUmC-4.0, la expresión inducible de pgp6 se utiliza para mantener condicionalmente pSU-Cre. Una vez que se retiran las selecciones de aTc y antibióticos, el plásmido se cura y la cepa de eliminación sin marcadores resultante no es fluorescente. Este método aborda el problema de los efectos polares inducidos por casete.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocolo

1. Diseño y montaje de pSUmC-4.0 con armas de homología específicas para el gen de interés

  1. Identificar las regiones de 3 kb directamente aguas arriba y aguas abajo del gen destinado a la eliminación para servir como los brazos homtológicos de 5' y 3' para la recombinación homóloga(Figura 1).
  2. Diseñar imprimaciones PCR a 1) amplificar el brazo homológico de 3 kb 5' a partir del ADN genómico clamímico y 2) contienen un voladizo de 15 a 30 bp específico de pSUmC-4.0 cuando se digiere en el sitio de la enzima restricción Sall. Asegúrese de que las regiones de imprimación superpuestas con pSUmC-4.0 tengan temperaturas de fusión de 55 oC y de que las temperaturas de fusión de la horquilla para toda la imprimación sean <35 oC.
  3. Diseñar imprimaciones PCR a 1) amplificar el brazo homológico de 3 kb 3' a partir del ADN genómico clamidia y 2) contienen un voladizo de 15 a 30 bp específico de pSUmC-4.0 cuando se digiere en el sitio de la enzima de restricción SbfI. Asegúrese de que las regiones de imprimación superpuestas con pSUmC-4.0 tengan temperaturas de fusión de 55 oC y de que las temperaturas de fusión de la horquilla para toda la imprimación sean <35 oC.
  4. Diseñar imprimadores de cribado PCR que amplificarán la inserción de cada brazo de homología en el vector pSUmC-4.0 después de una reacción de ensamblaje de ADN16. Diseñe estas imprimaciones para recocido s 500 bp fuera de los sitios de restricción para permitir una fácil visualización de un producto PCR incluso si la inserción no tuvo éxito(Figura 1).
  5. Amplificar los brazos de homología de 3 kb 5' y 3' del ADN genómico clamídial recién extraído por PCR en una o dos reacciones para producir suficiente fragmento para el ensamblaje posterior del ADN. Siga el protocolo del fabricante de la polimerasa de ADN para una configuración de reacción específica y condiciones de ciclismo.
  6. Verifique que ambos productos PCR tengan el tamaño correcto y que las reacciones no contengan bandas contaminantes. Ejecutar 5 l de cada reacción de PCR en un gel de agarosa de ADN al 1%.
  7. Purificar y concentrar los fragmentos de PCR mediante la extracción de fenol/cloroformo y la precipitación de etanol.
    1. Agrupa todas las reacciones de PCR de 3' en un tubo de 1,5 ml y lleva a un volumen final de 200 l con H2O sin nucleasas. Repita este proceso para las reacciones de PCR de 5'.
    2. Añadir 200 l de fenol a cada tubo y vórtice durante 30–60 s. Girar cada tubo en una microcentrífuga a >21.000 x g durante 20 minutos a temperatura ambiente (RT).
    3. Transfiera la capa superior de fase acuosa de cada tubo a un nuevo tubo de 1,5 ml, agregue una décima parte del volumen de acetato de sodio de 3 M a cada tubo y, a continuación, deslice para mezclar.
    4. Añadir 3 volúmenes de 100% etanol a cada tubo y flick para mezclar. Incubar ambos tubos a -80oC durante 20 min.
    5. Peletele el ADN girando cada tubo a >21,000 x g durante 5 min en RT. Deseche el sobrenadante.
    6. Lavar el pellet de ADN con 100 ml de etanol al 70 %. Gire cada tubo a >21.000 x g durante 5 min en RT. Deseche el sobrenadante.
    7. Lave el pellet de ADN de nuevo con 100 ml de etanol al 100%. Gire cada tubo a >21.000 durante 5 min en RT. Deseche el sobrenadante.
    8. Deje que el pellet se seque completamente al aire, luego resuspenda suavemente el ADN en 12 sl de H2O sin nucleasas moviendo para mezclar.
  8. Digerir 500 ng del vector pSUmC-4.0 en una reacción de 20 l con 1 unidad de Sall y 1 unidad de SbfI según el protocolo de fabricación. Incubar la reacción durante aproximadamente 3 h o durante la noche para asegurar la digestión completa del vector.
  9. Purificar y concentrar la columna vertebral digerida por extracción de fenol/cloroformo y precipitación de etanol como se describió anteriormente (paso 1.7.1–1.7.9).
  10. Combine el vector pSUmC-4.0 digerido y los productos de PCR del brazo homtológico de 5' y 3' en una proporción de 0,01 pmol pSUmC-4.0 a 0,09 pmol cada brazo homtológico. Montar los fragmentos en una reacción de ensamblaje de ADN de acuerdo con el protocolo de la fabricación.
  11. Transformar 50 l de E. coli electrocompetente con 1 l de la reacción de ensamblaje del ADN. Placar la E. coli transformada en placas de agar LB que contengan 100 g/ml de espectromicina esparciendo 150 ml por placa. Incubar las placas a 37oC durante la noche.
  12. Al día siguiente, las colonias de pantalla para la fluorescencia verde y roja utilizando un microscopio invertido de epifluorescencia. Se esperan un total de 5-30 colonias por placa de agar.
  13. Escoge de 5 a 10 colonias para inocular 4 ml de caldo LB complementado con espectromicina de 100 g/ml. Incubar cultivos a 37oC durante la noche con agitación a 250 rpm.
  14. Usando los cultivos nocturnos de E. coli, realice purificación de ADN a pequeña escala. Eluye el ADN con 50 l de H2O libre de nucleasas.
  15. Confirme la inserción de cada brazo de homología en el vector pSUmC-4.0 utilizando las imprimaciones de cribado PCR (diseñadas en el paso 1.4) para amplificar cada inserción. Si el ensamblaje de ADN es exitoso, se debe observar un producto de PCR de 4 kb en un gel de agarosa de ADN del 1% para las regiones del brazo de 5' y 3'. Un producto PCR de 1 kb indica una falta de inserción.
    NOTA: Si la inserción de los brazos de homología no tiene éxito en una reacción de ensamblaje de doble fragmento, realice dos reacciones de montaje para insertar el brazo de 5' y luego 3' brazo, individualmente. Digerir el vector con sólo Sall antes de ensamblar con el brazo de 5', luego digerir el vector con SbfI para ensamblar el brazo de 3'.
  16. Transformar presa-/dcm- competente E. coli con 200 ng de pSUmc-4.0 montado con ambos brazos de homología. Placar las bacterias transformadas en placas de agar LB que contienen 100 g/ml de espectromicina mediante la propagación de 25 ml por placa. Incubar las placas a 37oC durante la noche. Se esperan un total de 20-200 colonias.
  17. Busque las placas en busca de colonias fluorescentes rojas y verdes como se describe en el paso 1.13.
  18. Establecer un cultivo para una purificación de ADN a gran escala mediante la inoculación de 100 ml de caldo LB que contiene 100 g/ml de espectromicina con colonias rojas y verdes. Incubar el cultivo a 37oC durante la noche con agitación a 250 rpm.
  19. Cosecha el cultivo y purifica el ADN usando una purificación de ADN a gran escala.
    1. Resuspenda el ADN plásmido purificado en 100 ml de NF-H2O. Un rendimiento total de ADN de al menos 2 g/l es ideal para la transformación de C. trachomatis.
    2. Secuenciar las regiones del brazo de homología de 5' y 3' para asegurar el correcto montaje en pSUmC-4.0 antes de transformar C. trachomatis.

2. Transformación de C. trachomatis con pSUmC 4.0 + Homology Arms for Gene Deletion by Allelic Exchange

  1. Células McCoy de semilla, fibroblastos de ratón utilizados estándarmente para el cultivo de clamidia,en dos placas de 6 pozos (1 x 106 células/pozo) con medios de crecimiento #1. Incubar las placas a 37oC con un 5% deCO2 hasta que la monocapa sea confluente (aproximadamente 24 h).
  2. En un tubo de 1,5 ml, agregue un volumen de cuerpos elementales C. trachomatis WT serovar L2 que sea suficiente para infectar 12 pozos de una placa de 6 pocillos en un MOI de 2. Peletar los EBs a >20,000 x g durante 30 min, luego deseche el sobrenadante.
  3. Inicie la transformación clamidia mediante la resustitución suave de los EBs en 600 ml de tampón CaCl2, y luego agregue 24 g de pSUmC-4.0 + brazos homtológicos al tubo. Mezcle suavemente la solución moviendo. Incubar el tubo a RTfor 30 min y mover para mezclar cada 10 min.
  4. Añada la solución de transformación a 24 ml de la solución salina equilibrada (HBSS) de Hanks y mezcle pipeteando suavemente. Transfiera 2 ml del inóculo a cada pozo de células Confluentes de McCoy en las 6 placas de pozo e infecte por centrifugación a 900 x g durante 1 h a 20 oC.
  5. Retire el inóculo y sustitúyalo por medios de crecimiento RPMI de 2 ml/bien #2. Incubar las placas a 37oC con 5% co2.
  6. Después de un mínimo de 7 h, pero no más de 12 h, reemplace el soporte por 2 ml/bien de los medios de selección #1. Continuar la incubación a 37oC durante 48 h desde el momento de la infección.
  7. Cosecha y pasa las bacterias a una nueva monocapa de células McCoy.
    1. Usando un rascador de celdas, raspe suavemente la monocapa de McCoy para levantar las células en los medios. Transfiera el material de cada pozo a un tubo de 2 ml. Peletel el material celular a >20.000 x g en una microcentrífuga durante 30 min a 4 oC.
    2. Retire y deseche el sobrenadante. Resuspenda el pellet celular en 1 ml de HBSS pipeteando suavemente.
    3. Reventar los restos celulares a 200 x g durante 5 min a 4 oC. Transfiera el sobrenadante a un pozo fresco de células McCoy confluentes. Añadir 1 ml adicional de HBSS a cada pocal para un volumen total de 2 ml/bien.
    4. Infectar por centrifugación a 900 x g durante 1 h a 20oC. Sustituya el inóculo por un medio de selección #1 inmediatamente después de la infección.
  8. Continúe pasando la bacteria a una nueva monocapa de células McCoy (sección 2.7) cada 48 h durante tres o más pasajes hasta que se detecten inclusiones rojas y verdes utilizando un microscopio invertido de epifluorescencia 24 h después de la infección (24 hpi).
  9. Una vez detectadas las inclusiones rojas y verdes, continúe paseando la monocapa (sección 2.7) utilizando medios de selección #2.
  10. Continuar el paso de la monocapa hasta que se detecten inclusiones sólo verdes 24 hpi (pasaje #3 o posterior), lo que indica la pérdida del vector pSUmC-4.0 y la incorporación del casete de selección loxP en el genoma.
  11. Elija un pozo de inclusiones solo verdes para enriquecer se enriquece con el passaging. Cosecha y congela cualquier otro pozo que también contenga inclusiones de solo verde en tampón de sacarosa-fosfato-glutamato (SPG).
    1. Para enriquecer las inclusiones sólo verdes, pasar la monocapa de un pozo de una placa de 6 pozos como se hace en el paso 2.7, pero después de peletizar los restos celulares (paso 2.7.3), transferir el sobrenadante en un cónico con 12 ml de HBSS. Utilice este inóculo para infectar dos 6 placas de pozo agregando 2 mL por pozo, luego gire las placas a 900 x g durante 60 min a 20 oC.
    2. Para congelar pozos adicionales, cosechar la monocapa como en el paso 2.7.1, pero resuspender los pellets en 1 mL de AAP en lugar de HBSS. Reventar los restos celulares (paso 2.7.3) y transferir el sobrenadante en un criotubo de 1,5 ml. Congele el material a -80 oC.
  12. Después de enriquecer las inclusiones de solo verde a un MOI de 0.5–1.0 (uno a dos pasajes más después de la detección), cosecha las monocapas en SPG como se describe en el paso 2.11.2. Obtener alícuotas de 50 ml en tubos de 1,5 ml y congelar a -80 oC.
  13. Bacterias de titer green-only para determinar la inclusión, formando unidades / L, de acuerdo con un protocolo de valoración estándar17.

3. Aislamiento Clonal de C. trachomatis Desovainado binario que contiene el casete de selección flanqueado loxP limitando la dilución

  1. Sembrar una placa de cultivo de tejido de 384 pozos con 50 ol de células McCoy a 2.000 células/bien en media de crecimiento #1. Incubar a 37oC con un 5 % deCO2 durante 24 h o hasta que confluente.
  2. Diluir una alícuota de bacterias sólo verdes en HBSS para lograr 50 EBs por 20 ml. Transfiera el inóculo diluido a una bandeja de depósito.
    1. Retire el medio de la placa de pozo 384 moviendo firmemente toda la placa boca abajo en un contenedor de residuos. Con una pipeta multicanal, añada 50 s de C. trachomatis inoculum a cada pocil. Infectar por centrifugación a 900 x g durante 1 h a 20oC.
      NOTA: Tenga en cuenta no mover tan fuerte que la monocapa se separa. Si las células son sobre-confluentes, se separarán más fácilmente.
  3. Retire el inóculo parpadeando y sustitúyalo por medios de crecimiento de 50 l/pozos #2. Incubar placas a 37oC con 5% co2.
    NOTA: En esta etapa, la integración del casete de selección en el genoma es estable, por lo que ya no es necesaria la selección de antibióticos con espectinomicina.
  4. Después de incubar la placa durante 5-12 días, identifique pozos individuales con inclusiones fluorescentes verdes utilizando un microscopio invertido de epifluorescencia o una plataforma de cribado de alto contenido.
  5. Cosecha pozos con inclusiones sólo verdes raspando la monocapa con una punta p-10 y transfiriendo todo el contenido del pozo a un tubo que contiene 2 ml de HBSS. Mezcle suavemente y aplique los 2 ml de inóculo a una monocapa McCoy confluente fresca en una placa de 6 pocillos para la infección.
    NOTA: Al identificar pozos individuales con inclusiones, las inclusiones estarán en un clúster debido a la expansión de la inclusión inicial. Si un pozo tiene varios clústeres, es probable que más de un EB haya infectado inicialmente ese pozo. Estos pozos no deben ser cosechados, y en algunos casos, pueden ser necesarias múltiples rondas de aislamiento clonal por dilución en serie.
  6. Infectar la placa de 6 pocillos por centrifugación a 900 x g durante 1 h a 20 oC. Sustituya el inóculo por un medio de crecimiento de 2 ml/pozo #2. Incubar a 37oC con 5 %co2 durante 48 h.
  7. Repita los pasos 2.11–2.13 para enriquecer, congelar y titer poblaciones clonales.
  8. Confirmar la eliminación de genes dirigidos de C. trachomatis aislados clonalmente utilizando qPCR como se describió anteriormente12.

4. Transformación de C. trachomatis FRAEM Mutante con pSU-Cre para iniciar la eliminación de loxP Flanked Selection Cassette

  1. Repita el proceso de transformación en una placa de 6 pozos como se describió anteriormente (pasos 2.1–2.8) utilizando el mutante FRAEM aislado clonalmente, vector pSU-Cre y medios de selección #3.
    NOTA: Una transformación exitosa se indica mediante inclusiones que son fluorescentes rojas y verdes.
    1. Pasar la monocapa hasta que se detecten inclusiones sólo rojas utilizando un microscopio invertido de epifluorescencia, que indica la pérdida del casete de selección (dos a tres pasajes). Continúe pase la monocapa hasta que las inclusiones solo rojas se enriquezcan a un MOI de 0,5.
  2. Aislar clonalmente inclusiones sólo de color rojo limitando la dilución en una placa de pozo 384 como se describió anteriormente (pasos 3.1–3.8); sin embargo, utilice los medios de selección #3 para todos los pasos.
  3. Enriquecer las poblaciones clonales mediante el paso hasta un MOI de 0,1. Una vez enriquecidos, sustituya los medios de sección por medios de crecimiento #2 para iniciar la pérdida del vector pSU-Cre (aproximadamente de tres a cuatro pasajes).
  4. Aislar clonalmente bacterias no fluorescentes (pasos 3.1–3.8); sin embargo, escanee manualmente la placa con un microscopio de campo brillante para detectar inclusiones. Enriquecer y congelar bacterias (paso 2.11–2.12).
  5. Pantalla para la cepa mutante utilizando PCR cuantitativo en tiempo real, hincha occidental y secuenciación de ADN del genoma completo como se describió anteriormente12.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Resultados

El método para la eliminación de genes sin marcadores en C. trachomatis utilizando FLAEM depende de técnicas cuidadosas de clonación y transformación. La recombinación alélica exitosa es un primer paso esencial y requiere la identificación e inserción de brazos de homología en el vector de clonación pSUmC-4.0 (Figura 1). Un segundo paso esencial para la eliminación de genes sin marcadores es la eliminación del reportero de fluorescencia y el casete de selección de anti...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discusión

El protocolo descrito aquí para la generación de deleciones de genes sin marcadores en C. trachomatis por FLAEM permite la eliminación dirigida de genes no esenciales y elimina los efectos polares inducidos por casete. El protocolo se basa en el diseño cuidadoso de los brazos de homología de 5' y 3' insertados en el vector suicida pSUmC 4.0, la transformación eficiente de C. trachomatis, y la detección cuidadosa de cepas mutantes aisladas. La ingeniería exitosa del genoma a través de este méto...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Divulgaciones

Los autores no tienen conflictos de intereses que revelar.

Agradecimientos

Este trabajo fue apoyado por subvenciones del Servicio de Salud Pública del Instituto Nacional de Salud, NIAID (becas A1065530 y Al124649), a K.A. Fields.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materiales

NameCompanyCatalog NumberComments
AgaroseKSE ScientificBMK-A1705Molecular Biology Grade
Anhydrotetracycline hydrochlorideACROS Organics233131000
CaCl2 Buffer10 mM Tris pH 7.4, 50 mM Calcium Chloride Dihydrate
Calcium Chloride DihydrateSigmaC7902-500GSuitable for cell culture
CycloheximideSigma7698-1G
dam-/dcm- Competent E. coliNew England BioLabsC2925H
DMSOATCC4-XSterile filtered cell culture tested
Glutamic acidSigmaG8415-100GL-Glutamic acid
Growth Media #1RPMI 1640 media supplemented with 10 % (vol/vol) heat-inactivated fetal bovine serum (FBS).
Growth Media #2RPMI 1640 media supplemented with 10 % (vol/vol) heat-inactivated fetal bovine serum (FBS) and 1 µg/mL cycloheximide
Hanks' Balanced Salt Solution (HBSS) (1x)Gibco24020-117
Heat Inactivated Fetal Bovine Serum Qualified One Shot (FBS)GibcoA38402-02
McCoy CellsATCCCRL-1696
Monarch Plasmid Miniprep KitNew England BioLabsT1010SSmall scale DNA purification
NaH2PO4SigmaS3139-250GSodium phosphate monobasic
Na2HPO4SigmaS5136-500GSodium phosphate dibasic
NEB 10-beta Electrocompetent E. coli CellsNew England BioLabsC3020K
NEBuilder HiFi DNA assembly Cloning KitNew England BioLabsE5520SGibson Assembly Kit
Penicillin G sodium saltSigmaP3032-10MUBioreagent suitable for cell culture
QIAGEN Plasmid Maxi KitQIAGEN12162Large scale DNA purification
Q5 Hot Start High-Fidelity DNA PolymeraseNew England BioLabsM0515Fragment PCR Polymerase
RPMI 1640 Medium (1x)Gibco11875-093Containing 2mM L-glutamine
Sall-HFNew England BioLabsR3138S
Sbfl-HFNew England BioLabsR3642S
Selection Media #1RMPI 10 % FBS, 1 µg/mL cycloheximide, 500 µg/mL spectinomycin, and 50 ng/mL anhydrous tetracycline dissolved in DMSO
Selection Media #2RMPI 10 % FBS, 1 µg/mL cycloheximide, 500 µg/mL spectinomycin
Selection Media #3RPMI 10 % FBS, 1 µg/mL cycloheximide, 50 ng/mL aTc, and 0.6 µg/mL penicillin
Sodium Acetate Buffer SolutionSigmaS7899-100ML3M
SOC Outgrowth MediumNew England BioLabsB9020SVIAL
Spectinomycin dihydrochloride pentahydrate, Cell Culture GradeAlfa AesarJ61820
SucroseSigmaS1888-1KGBioreagent suitable for cell culture
Sucrose-Phosphate-Glutamate Buffer (SPG)37.5g sucrose, 1.25 g Na2HPO4, 0.18 g NaH2PO4, 0.36 glutamic acid for 500 ml tissue culture grade water
TrisAMRESCO0497-5KGUltrapure grade
Trypsin-EDTA (1x)Gibco25200-0560.25%
WaterSigmaW3500-500MLSterile-filtered, BioReagent, Suitable for cell culture

Referencias

  1. World Health Organization. Global Incidence and Prevalence of Selected Curable Sexually Transmitted Infections: 2008: World Health Organization. Sexual and Reproductive Health Matters. 20, World Health Organization. World Health Organization, Department of Reproductive Health and Research, 2012 ISBN 978 92 4 1503839 207-208 (2012).
  2. Stephen, R. S. The Cellular Paradigm of Chlamydial Pathogenesis. Trends in Microbiology. 11, 44-51 (2003).
  3. Mueller, K. E., Plano, G. V., Fields, K. A. New Frontiers in Type III Secretion Biology: the Chlamydia Perspective. Infection and Immunity. 82, 2-9 (2014).
  4. Seth-Smith, H. M. B., et al. Co-evolution of genomes and plasmids within Chlamydia trachomatis and the emergence in Sweden of a new variant strain. BMC Genomics. 10, 239(2009).
  5. Brothwell, J. A., Muramatsu, M. K., Zhong, G., Nelson, D. E. Advances and obstacles in genetic dissection of chlamydial virulence. Current Topics in Microbiology and Immunology. 412, 133-158 (2018).
  6. McClure, E. E., et al. Engineering of obligate Intracellular bacteria: progress, challenges and paradigms. Nature Reviews Microbiology. 15, 544-558 (2017).
  7. Rahnama, M., Fields, K. A. Transformation of Chlamydia: current approaches and impact on our understanding of chlamydial infection biology. Microbes and Infection. 20 (7-8), 445-450 (2018).
  8. Kari, L., et al. Generation of targeted Chlamydia trachomatis null mutants. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 108, 7189-7193 (2011).
  9. LaBrie, S. D., et al. Transposon Mutagenesis in Chlmaydia trachomatis Identifies CT339 as a ComEC Homolog Important for DNA Uptake and Later Gene Transfer. mBio. 10 (4), 01343(2019).
  10. Johnson, C. M., Fisher, D. J. Site-specific, insertional inactivation of incA in Chlamydia trachomatis using a group II intron. PLoS One. 8, 83989(2013).
  11. Mueller, K. E., Wolf, K., Fields, K. A. Gene Deletion by Fluorescence-Reported Allelic Exchange Mutagenesis in Chlamydia trachomatis. mBio. 7, 01817(2016).
  12. Keb, G., Hayman, R., Fields, K. A. Floxed cassette Allelic Exchange Mutagenesis Enables Markerless Gene Deletion in Chlamydia trachomatis and can Reverse Cassette-Induced Polar Effects. Journal of Bacteriology. 200, 00479(2018).
  13. Yarmolinsky, M., Hoess, R. THe legacy of Nat Sternberg: the genesis of Cre-lox technology. Annual Review of Virology. 2, 25-40 (2015).
  14. McKuen, M. J., Mueller, K. E., Bae, Y. S., Fields, K. A. Fluorescence-Reported Allelic Exchange Mutagenesis Reveals a Role for Chlamydia trachomatis TmeA in Invasion that is Independent of Host AHNAK. Infection and Immunity. 85 (12), 00640(2017).
  15. Song, L., et al. Chlamydia trachomatis Plasmid-Encoded Pgp4 is a Transcriptional Regulator of Virulence-Associated Genes. Infection and Immunity. 81 (3), 636-644 (2013).
  16. Silayeva, O., Barnes, A. C. Gibson Assembly facilitates bacterial allelic exchange mutagenesis. Journal of Microbiological Methods. 144, 157-163 (2017).
  17. Hackstadt, T., Scidmore, M., Rockey, D. Lipid Metabolism in Chlamydia trachomatis-Infected Cells: Directed Trafficking of Golgi-Derived Sphingolipids to the Chlamydial Inclusion. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 92 (11), 4877-4881 (1995).
  18. Jeffrey, B. M., Suchland, R. J., Eriksen, S. G., Sandoz, K. M., Rockey, D. D. Genomic and phenotypic characterization of in vitro-generated Chlamydia trachomatis recombinants. BMC Microbiology. 13, 142(2013).
  19. Suchland, R. J., Bourillon, A., Denamur, E., Stamm, W. E., Rothstein, D. M. Rifampin-resistant RNA polymerase mutants of Chlamydia trachomatis remain susceptible to the ansamycin rifalazil. Antimicrobial Agents Chemotherapy. 49, 1120-1126 (2005).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reimpresiones y Permisos

Solicitar permiso para reutilizar el texto o las figuras de este JoVE artículos

Solicitar permiso

Explorar más artículos

Inmunolog a e infecci nn mero 155Cre recombinaci nFLAEMFRAEMclamidiamutag nesisintercambio al licorecombinaci n al lica

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacidad

Condiciones de uso

Políticas

Investigación

Educación

ACERCA DE JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. Todos los derechos reservados