Authors
Contact Us

Sign In

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

In This Article

  • Summary
  • Abstract
  • Introduction
  • Protocol
  • תוצאות
  • Discussion
  • Disclosures
  • Acknowledgements
  • Materials
  • References
  • Reprints and Permissions

Summary

היכולת של בקטריופאג' להעביר דנ"א בין תאי חיידקים הופכת אותם לכלים יעילים למניפולציה גנטית של החיידקים המארחים שלהם. מוצגת כאן מתודולוגיה לגרום, לשקם ולהשתמש ב-φBB-1, בקטריופאג' של בורליה בורגדורפרי, כדי להמיר דנ"א הטרולוגי בין זנים שונים של ספירוצ'טה של מחלת ליים.

Abstract

החדרת דנ"א זר לתוך הספירוכטה Borrelia burgdorferi הושגה כמעט אך ורק על ידי טרנספורמציה באמצעות אלקטרופורציה. לתהליך זה יש יעילות נמוכה יותר באופן ניכר במחלת ליים ספירוצ'ט בהשוואה לחיידקים גראם שליליים אחרים, המאופיינים טוב יותר. אחוזי ההצלחה של הטרנספורמציה תלויים מאוד בכך שיש כמויות מרוכזות של דנ"א באיכות גבוהה מרקעים ספציפיים וכפופים לשונות משמעותית מזן לזן. אמצעים חלופיים להחדרת דנ"א זר (כלומר, וקטורים של מעבורת, כתבים פלואורסצנטיים וסמני עמידות לאנטיביוטיקה) לתוך B. burgdorferi יכולים להיות תוספת חשובה לחימוש של כלים שימושיים למניפולציה גנטית של ספירוכט מחלת ליים. בקטריופאג' הוכר היטב כמנגנונים טבעיים לתנועת דנ"א בין חיידקים בתהליך שנקרא טרנסדוקציה. במחקר זה פותחה שיטה לשימוש בפאג' הבורליאלי φBB-1 הנמצא בכל מקום כדי להמיר דנ"א בין תאי B. burgdorferi מרקע גנטי זהה ושונה. הדנ"א המתמר כולל גם דנ"א בורליאלי וגם דנ"א הטרולוגי בצורה של וקטורים קטנים. הדגמה זו מציעה שימוש אפשרי בהתמרה בתיווך פאגים כהשלמה לאלקטרופורציה למניפולציה הגנטית של מחלת ליים ספירוכט. דו"ח זה מתאר שיטות לאינדוקציה וטיהור של פאג φBB-1 מ - B. burgdorferi, השימוש בפאג זה במבחני טרנסדוקציה, ובחירה וסינון של מתמרים פוטנציאליים.

Introduction

פיתוח כלים למניפולציה גנטית של החיידק הספירוכטלי Borrelia burgdorferi הוסיף ערך לאין שיעור להבנת טבעה של מחלת ליים 1,2,3,4. ל-B. burgdorferi יש גנום מורכב במיוחד המורכב מכרומוזום ליניארי קטן ופלסמידים ליניאריים ומעגליים 5,6. אובדן פלסמיד ספונטני, סידור מחדש תוך-גני (תנועה של גנים מפלסמיד אחד למשנהו בתוך אותו אורגניזם) והעברת גנים אופקית (HGT, תנועת הדנ"א בין שני אורגניזמים) הולידו כמות מסחררת של הטרוגניות גנטית בקרב B. burgdorferi (לדוגמה, ראו Schutzer et al.7). הגנוטיפים המתקבלים (או "זנים") הם כולם בני אותו המין, אך יש הבדלים גנטיים המשפיעים על יכולתם להעביר ולהדביק פונדקאים שונים שליונקים 8,9,10,11. בדו"ח זה, המונח "זן" ישמש להתייחסות ל- B. burgdorferi בעל רקע גנטי טבעי מסוים; המונח "שיבוט" ישמש להתייחסות לזן שעבר הנדסה גנטית למטרה מסוימת או כתוצאה ממניפולציה ניסיונית.

ארגז הכלים המולקולרי הזמין לשימוש ב- B. burgdorferi כולל סמנים הניתנים לבחירה, כתבי גנים, וקטורים של מעבורת, מוטגנזה טרנספוזונית, מקדמים אינדוקטיביים וסמנים הניתנים לבחירה נגדית (לסקירה, ראו Drektrah ו- Samuels12). השימוש היעיל במתודולוגיות אלה מחייב החדרה מלאכותית של דנ"א הטרולוגי (זר) לתוך זן עניין של B. burgdorferi. ב- B. burgdorferi, הכנסת דנ"א הטרולוגי מושגת כמעט אך ורק באמצעות אלקטרופורציה, שיטה המשתמשת בפולס של חשמל כדי להפוך קרום חיידקי לחדיר באופן זמני לפיסות דנ"א קטנות שהוכנסו למדיה1. רוב התאים (הנאמדים ב-≥99.5%) נהרגים על ידי הדופק, אך לתאים הנותרים יש תדירות גבוהה של שמירה על הדנ"א ההטרולוגי13. למרות שנחשב לאחת השיטות היעילות ביותר להחדרת דנ"א לחיידקים, תדירות האלקטרופורציה לתוך B. burgdorferi נמוכה מאוד (החל מטרנספורמציה אחת ב-5 × 104 עד 5 × 106 תאים)13. נראה כי המחסומים להשגת תדרים גבוהים יותר של טרנספורמציה הם טכניים וביולוגיים כאחד. מחסומים טכניים לאלקטרופורציה מוצלחת של B. burgdorferi כוללים הן את כמות הדנ"א (>10 מיקרוגרם) הדרושה והן את הדרישה של הספירוכטים להיות בדיוק בשלב הגדילה הנכון (אמצע יומן, בין 2 × 10 7 תאים·mL−1 ו-7× 107 תאים·mL−1) בעת הכנת תאים אלקטרו-מוכשרים12,13. עם זאת, מחסומים טכניים אלה עשויים להיות קלים יותר להתגבר מאשר על המחסומים הביולוגיים.

חוקרי מחלת ליים מכירים בכך שניתן לחלק את שיבוטי B. burgdorferi לשתי קטגוריות רחבות ביחס ליכולתם להיות מניפולציה גנטית13,14. מבודדים בעלי מעבר גבוה ומותאמים למעבדה משתנים לעתים קרובות בקלות, אך בדרך כלל איבדו את הפלסמידים החיוניים להדבקה, מתנהגים בצורה סוטה מבחינה פיזיולוגית, ואינם מסוגלים להדביק פונדקאי יונק או להתמיד בתוך וקטור קרציות12,13. בעוד ששיבוטים אלה היו שימושיים לניתוח הביולוגיה המולקולרית של הספירוצ'ט בתוך המעבדה, הם בעלי ערך מועט לחקר הספירוצ'ט בהקשר הביולוגי של המחזור האנזוטי. מבודדים זיהומיים בעלי מעבר נמוך, לעומת זאת, מתנהגים באופן פיזיולוגי המשקף מצב זיהומי ויכולים להשלים את מחזור ההדבקה אך בדרך כלל הם סרבנים להכנסת דנ"א הטרולוגי ולכן קשה לתמרן אותם למחקר12,13. הקושי בהתמרת מבודדים בעלי מעבר נמוך קשור לפחות לשני גורמים שונים: (1) מבודדים בעלי מעבר נמוך לעיתים קרובות מתגבשים זה לזה בחוזקה, במיוחד בתנאי הצפיפות הגבוהה הנדרשים לאלקטרופורציה, ובכך חוסמים תאים רבים מיישום מלא של המטען החשמלי או מגישה לדנ"א במדיה13,15; ו-(ii) B. burgdorferi מקודד לפחות שתי מערכות שונות לשינוי הגבלה (R-M) המועברות על ידי פלסמידים, שעלולות ללכת לאיבוד במבודדים בעלי מעבר גבוה14,16. מערכות R-M התפתחו כדי לאפשר לחיידקים לזהות ולחסל דנ"אזר 17. ואכן, מספר מחקרים ב- B. burgdorferi הראו כי יעילות הטרנספורמציה עולה כאשר מקור הדנ"א הוא B. burgdorferi ולא Escherichia coli13,16. למרבה הצער, רכישת הריכוז הגבוה הנדרש של דנ"א לאלקטרופורציה מ- B. burgdorferi היא אפשרות יקרה וגוזלת זמן. חשש פוטנציאלי נוסף בעת אלקטרופולציה ובחירה במבודדים בעלי מעבר נמוך הוא שנראה שהתהליך מעדיף טרנספורמטורים שאיבדו את הפלסמיד הקריטי הקשור לווירולנציה, lp2514,18,19; לפיכך, עצם הפעולה של מניפולציה גנטית של מבודדי B. burgdorferi במעבר נמוך באמצעות אלקטרופורציה עשויה לבחור עבור שיבוטים שאינם מתאימים לניתוח רלוונטי ביולוגית בתוך המחזור האנזואטי20. בהתחשב בבעיות אלה, מערכת שבה דנ"א הטרולוגי יכול לעבור אלקטרופורמציה לשיבוטים של B. burgdorferi בעלי מעבר גבוה ולאחר מכן להעביר אותם למבודדים זיהומיים בעלי מעבר נמוך בשיטה שאינה אלקטרופורציה יכולה להיות תוספת מבורכת לאוסף ההולך וגדל של כלים מולקולריים הזמינים לשימוש בספירוכטה של מחלת ליים.

בנוסף לטרנספורמציה (קליטת דנ"א עירום), ישנם שני מנגנונים נוספים שבאמצעותם חיידקים תופסים באופן קבוע דנ"א הטרולוגי: הצמדה, שהיא חילופי דנ"א בין חיידקים במגע פיזי ישיר זה עם זה, והתמרת, שהיא חילופי דנ"א בתיווך בקטריופאג'21. ואכן, היכולת של בקטריופאג' לתווך HGT שימשה ככלי ניסיוני לניתוח התהליכים המולקולריים בתוך מספר מערכות חיידקים22,23,24. B. burgdorferi אינו כשיר באופן טבעי לקליטת דנ"א עירום, ויש מעט ראיות לכך ש- B. burgdorferi מקודד את המנגנון הדרוש לקידום הצמדה מוצלחת. דוחות קודמים תיארו, עם זאת, זיהוי ואפיון ראשוני של φBB-1, בקטריופאג' ממוזג של B. burgdorferi25,26,27,28. φBB-1 חבילות משפחה של פלסמידים של 30 קילובייט שנמצאו בתוך B. burgdorferi25; בני משפחה זו נקראו CP32S. בהתאם לתפקידו של φBB-1 בהשתתפות ב-HGT בקרב זני B. burgdorferi, סטיבנסון ואחרים דיווחו על cp32 זהה שנמצא בשני זנים עם cp32s שונים זה מזה, מה שמרמז על שיתוף לאחרונה של cp32 זה בין שני זנים אלה, ככל הנראה באמצעות התמרה29. יש גם עדויות לרקומבינציה משמעותית באמצעות HGT בקרב cp32s בגנום יציב יחסית 30,31,32,33. לבסוף, היכולת של φBB-1 לתמר גם cp32s וגם דנ"א וקטורי הטרולוגי בין תאים מאותו זן ובין תאים של שני זנים שונים הוכחה בעבר27,28. לאור ממצאים אלה, φBB-1 הוצע ככלי נוסף שיש לפתח לניתוח הביולוגיה המולקולרית של B. burgdorferi.

מטרת דו"ח זה היא לפרט שיטה לגרימה וטיהור של פאג φBB-1 מ- B. burgdorferi, כמו גם לספק פרוטוקול לביצוע בדיקת התמרה בין שיבוטים של B. burgdorferi ובחירה וסינון של מתמרים פוטנציאליים.

Protocol

כל הניסויים המשתמשים בדנ"א רקומביננטי ובאורגניזמים BSL-2 נבדקו ואושרו על ידי הוועדה הביולוגית המוסדית של אוניברסיטת קוויניפיאק.

1. הכנת תרבות B. burgdorferi לייצור φBB-1

  1. הכינו את סרום הארנב הרגיל (BSK) של ברבור-סטונר-קלי בתוספת של 6.6% סרום ארנבת רגיל (BSK) המומת בחום15. עבור 1 ליטר של 1x BSK, שלב את הרכיבים המפורטים בטבלה 1 ב-900 מ"ל מים, התאם את ה- pH ל- 7.6 באמצעות 1 N נתרן הידרוקסיד, וערבב באיטיות ב- 4 °C למשך 2-4 שעות. לאחר השלמת הערבוב, בדוק והתאם מחדש את ה- pH ל -7.6 במידת הצורך, והגדל את הנפח ל -1 ליטר עם מים. יש לעקר את המדיום על ידי מעבר דרך מסנן של 0.22 μM (ראו טבלת חומרים) ולהשתמש בטמפרטורה של 4 מעלות צלזיוס למשך ≤2 חודשים.
  2. שלושה עד חמישה ימים לפני תחילת פרוטוקול הטרנסדוקציה, יש לחסן 150 μL של שיבוט B. burgdorferi המתאים ל-15 מ"ל של 1x BSK בצינורות צנטריפוגה חרוטיים סטריליים מכוסים היטב (ראו טבלת חומרים). השלימו את המדיום עם הריכוז המתאים של אנטיביוטיקה או שילוב של אנטיביוטיקה לבחירה ותחזוקה של דנ"א הטרולוגי בתוך השיבוט של B. burgdorferi (טבלה 2).
    הערה: B. burgdorferi הוא אורגניזם ברמה ביולוגית 2. קח את כל אמצעי הזהירות המתאימים בעת עבודה עם אורגניזם זה. בצע את כל העבודות עם תרבויות חיות של B. burgdorferi בארון בטיחות ביולוגית מוסמך ומחוטא כראוי מסוג II. יש להיפטר כראוי מכל החומר שבא במגע עם B. burgdorferi והאורגניזמים עצמם בהתבסס על הנחיות CDC34.
  3. דגירה של התרביות בטמפרטורה של 33 מעלות צלזיוס מבלי לרעוד עד שהתרביות מגיעות לצפיפות של ≥5 × 107 ספירוצ'טים·mL−1, שנמשכת כ-3-5 ימים.

2. לקבוע את צפיפותן של תרביות B. burgdorferi (שונה מסמואלס)15

  1. עבור צפיפויות הצפויות להיות מעל 5 × 106 תאים·mL−1, לקבוע את צפיפות התא באמצעות ספקטרוסקופיה.
    1. העבר 1 מ"ל של תרבית לצינור מיקרוצנטריפוגה של 1.7 מ"ל וצנטריפוגה בגודל 8,000 x גרם למשך 5 דקות בטמפרטורת החדר.
    2. יש להשליך את ה-supernatant ולהשהות מחדש את כדור התא ב-1 מ"ל של תמיסת מלח חצוצרה בפוספט (PBS; 137 mM NaCl, 2.7 mM KCl, 10 mM Na 2 HPO 4 ו-1.8 mM KH2PO4). העבירו את כל תרחיף התא לקובט שקוף חצי-מיקרו-UV.
    3. קבע את הצפיפות האופטית של הדגימה המחודשת באורך גל של 600 ננומטר (A600). אפס את הספקטרופוטומטר (ראו טבלת חומרים) כנגד PBS.
    4. כדי לחשב את ריכוז הספירוצ'טים·mL−1 בתרבית המקורית, הכפל את הצפיפות האופטית ב- A600 ב- 1.4 × 109.
  2. עבור צפיפויות הצפויות להיות בין 5 × 104 תאים·mL−1 ו-5 × 106 תאים·mL−1, קבע את צפיפות התאים באמצעות תא ספירה של פטרוף-האוזר (ראו טבלת חומרים) כדי לספור ישירות את מספר הספירוצ'טים. שיטה זו יכולה לשמש גם לצפיפויות גבוהות יותר לאחר דילול מתאים.
    הערה: ההדמיה של ספירוצ'טים חיים דורשת מיקרוסקופ שעבר שינוי עם מעבה שדה כהה.
    1. יש למרוח 10 μL של דגימה על תא הספירה ולכסות בזכוכית כיסוי מתאימה. עבור צפיפויות גבוהות מ-1 × 107, דילל את הדגימה ב-PBS כדי להניב 50-100 ספירוצ'טים לכל שדה.
    2. ספירת התאים באמצעות מיקרוסקופ שדה כהה בהגדלה של 200x-400x. סופרים את כל השדה של 25 קבוצות של 16 ריבועים קטנים בכל המישורים.
    3. הכפל את המספר שנספר במקדם הדילול (אם קיים) וב- 5 × 104 כדי להניב תאים·mL−1 של התרבית המקורית.

3. אינדוקציה של B . burgdorferi phage φBB-1

הערה: לעקר את כל כלי הזכוכית וכלי הפלסטיק על ידי autoclaving; לעקר את כל הפתרונות על ידי autoclaving או סינון באמצעות מסנן 0.22 μM. השלבים שלהלן מוצגים על בסיס נפחים של 15 מ"ל, אך השיטה ניתנת להרחבה לנפחים קטנים או גדולים יותר בהתאם לצרכים האישיים של הניסוי.

  1. עבור תרבית B. burgdorferi שממנה יופקו פאגים (התורם), השתמש בריכוז המחושב על ידי כל אחת מהשיטות בשלב 2 כדי לקבוע את נפח התרבית ההתחלתית הדרושה כדי להניב 4 מ"ל של 2 × 108 ספירוצ'טים·mL−1. זה יניב ריכוז סופי של 5 × 107 ספירוצ'טים·mL−1 ב-15 מ"ל בשלב ההחלמה (שלב 3.6 להלן).
  2. צנטריפוגה נפח התרבות מחושב בשלב 3.1 ב 6,000 x גרם במשך 10 דקות. הורידו את ה-supernatant והניחו מחדש את הכדור ב-4 מ"ל של BSK טרי. העבירו את הדגימה לצינור הסטרילי הקטן ביותר הזמין כדי להחזיק את הדגימה עם שטח ראש מינימלי.
  3. הוסף את הכמות המתאימה של חומר משרה לריכוז המומלץ (טבלה 3) בהתבסס על נפח תרבית של 4 מ"ל כדי לגרום לייצור פאגים. מכסים את השפופרת היטב ומערבבים היטב.
  4. לדגום את הדגימה ב 33 מעלות צלזיוס במשך 2-4 שעות.
  5. לאחר הדגירה, העבר את הדגימה לצינור צנטריפוגה של 15 מ"ל. צנטריפוגה את הדגימה ב 6,000 x גרם במשך 10 דקות. דקאנט הסופרנטנט.
  6. השהה את כדור התא ב 15 מ"ל של 1x BSK.
    הערה: לאחר אינדוקציה של הפאג', ישנן שתי דרכים שונות להמשיך בבדיקת ההתמרות. שיטות אלה מוצגות באיור 1 ובשלב 4 ושלב 6.

4. התמרה במהלך תרבית משותפת לאחר חשיפת התורם לגורם המשרה (איור 1A)

הערה: ניתן להשתמש בפרוטוקול זה רק כאשר לזן המייצר פאגים (תורם) יש עמידות לאנטיביוטיקה מסוימת ולזן שיש לתמר (מושתל) יש עמידות לאנטיביוטיקה אחרת.

  1. הכן תרבית B. burgdorferi שתשמש כמקבל במבחני התמרת, כפי שתואר עבור זן התורם בשלב 1 לעיל. בהתבסס על הצפיפות שנקבעה כמו בשלב 2, חשב את הנפח הדרוש כדי להניב 15 מ"ל של 1 × 107 ספירוצ'טים·mL−1.
  2. צנטריפוגה נפח התרבות מחושב בשלב 4.1 ב 6,000 x גרם במשך 10 דקות. דקאנט הסופרנטנט.
  3. יש להשעות את הכדור ב-1 מ"ל של תרבית החל משלב 3.6 (תורם פאגים שעבר החייאה). הוסף את המקבל המחודש בחזרה לתרבות עם התורם. אין ליטול תוסף עם אנטיביוטיקה. הנפח הכולל המכיל את שתי התרבויות הוא 15 מ"ל.
  4. דגירה ב-33 מעלות צלזיוס למשך 72-96 שעות.
  5. בצע בחירה של מתמרים על ידי ציפוי פאזה מוצקה לאחר תרבית משותפת כמתואר בשלב 7.

5. פוליאתילן גליקול (PEG) משקעים כדי לשחזר פאג לשימוש בבדיקת התמרה

הערה: ניתן להשתמש בפרוטוקול זה במקרים שבהם לזן המייצר פאגים (תורם) יש עמידות לאנטיביוטיקה מסוימת ולזן שיש להמיר (מושתל) אין עמידות לאנטיביוטיקה או עמידות לאנטיביוטיקה אחרת.

  1. השלימו את התרבית משלב 3.6 עם האנטיביוטיקה המתאימה בריכוז המצוין בטבלה 2. לדגום את הדגימה ב 33 מעלות צלזיוס במשך 72-96 שעות.
  2. הכן פתרונות למשקעי PEG.
    1. הכן 500 מ"ל של 5 M NaCl. יש לעקר על ידי אוטוקלבינג ולהתקרר לפני השימוש. יש לאחסן בטמפרטורת החדר.
    2. להכין 500 מ"ל של 40% PEG על ידי המסת 200 גרם של PEG8000 ב 400 מ"ל של מים; מחממים בעדינות תוך כדי ערבוב עד שהתמיסה מעורבבת היטב. להביא את נפח עד 500 מ"ל עם מים. כדי להמיס לחלוטין את ה-PEG8000 ולחטא את התמיסה, יש לבצע אוטוקלאב של התמיסה ולקרר לפני השימוש. יש לאחסן בטמפרטורת החדר.
    3. הכן 100 מ"ל של מדיום מתלה (SM; 100 mM NaCl, 10 mM MgSO4, ו- 50 mM Tris-HCl [pH 7.5]). לעקר על ידי autoclaving. יש לאחסן בטמפרטורה של 4 מעלות צלזיוס.
  3. עבור משקעי PEG של פאג מהתורם B. burgdorferi שיבוט (משלב 3.6), לאחר 72-96 שעות של דגירה, צנטריפוגה את הדגימות ב 8,000 x גרם במשך 20 דקות ב 4 °C (60 °F).
  4. דקנט את supernatant לתוך צינור חרוטי נקי 50 מ"ל; להשליך את כדור התא. הוסיפו 5 M NaCl לריכוז סופי של 1 M. ערבבו היטב. התנדנדו בעדינות בטמפרטורת החדר למשך שעה.
  5. צנטריפוגה את הדגימות ב 8,000 x גרם במשך 10 דקות ב 4 מעלות צלזיוס. דקנט את supernatant לתוך צינור חרוטי נקי 50 מ"ל; הכדור עשוי להיות קטן או נעדר. הוסף תמיסת PEG8000 של 40% לתמיסת העל לריכוז סופי של 10%. מערבבים היטב ומניחים על הקרח למשך יותר משעה עד לילה.
    הערה: נראה כי זמנים ארוכים יותר אינם מתואמים עם התאוששות מוגברת באופן משמעותי של פאגים.
  6. צנטריפוגה את הדגימות ב 8,000 x גרם במשך 20 דקות ב 4 מעלות צלזיוס. השליכו את הסופר-נטנט והסירו כמה שיותר נוזלים עודפים מבלי לאבד כדור, המכיל את חלקיקי הפאגים.
  7. יש להשעות את הכדור בנפח מינימלי של SM, תוך שימוש ב-SM כדי לשטוף את דופן הבקבוק ולאסוף חלקיקי פאגים פוטנציאליים. היחס המומלץ הוא 400 μL של SM לכל 10 מ"ל של supernatant המקורי, אבל בהתאם לגודל של גלולה, פחות או יותר SM עשוי להידרש עבור resuspensionant מלא.
  8. טפלו בדגימת הפאגים המשוחזרת בנפח שווה של כלורופורם בהתבסס על נפח ההדחה. מערבבים היטב את הדגימה ואז צנטריפוגה בגודל 8,000 x גרם למשך 10 דקות. הסר את השכבה המימית (העליונה) לצינור נקי, תוך הימנעות משכבת ממשק עבה.
    הערה: φBB-1 הוא בקטריופאג' שאינו עטוף ואינו רגיש לטיפול בכלורופורם25. צעד זה נעשה כדי לשבש עוד יותר את כל המבנים הקשורים לממברנה (כלומר, תאים או blebs) ולהרוג כל מזהמים תאיים פוטנציאליים. כלורופורם הוא אורגני נדיף ויש להשתמש בו רק במכסה אדים מאוורר היטב; להשליך חומר המכיל כלורופורם כפסולת אורגנית.
  9. קבע את הנפח שהתאושש לאחר הטיפול הראשון בכלורופורם וטפל שוב בדגימה עם כמות כלורופורם השווה ל -10% מנפח זה. מערבבים היטב צנטריפוגה בגודל 8,000 x גרם במשך 10 דקות. הסר את השכבה המימית (העליונה), תוך הקפדה להימנע מכל ממשק או שכבה אורגנית. מעבירים את השכבה המימית לצינור נקי.
  10. השתמש בפאג באופן מיידי (כמתואר בשלב 6) או אחסן בטמפרטורה של 4 °C.
    הערה: הקפאה של דגימות פאג' φBB-1 אינה מומלצת. למרות שהיציבות של φBB-1 ב-4 מעלות צלזיוס לא נחקרה בקפדנות, דגימות שאוחסנו ב-4 מעלות צלזיוס במשך עד חודש לאחר ההתאוששות שימשו בהצלחה במבחני התמרות.

6. בדיקת התמרה בעקבות משקעי PEG של φBB-1 (איור 1B)

  1. הכן תרביות B. burgdorferi שישמשו כמקבל במבחני התמרת, כפי שתואר עבור זן התורם בשלב 1 לעיל. בהתבסס על הצפיפות שנקבעה כמו בשלב 2, חשב את נפח התרבית של הנמען הדרושה כדי להניב 15 מ"ל של 1 × 107 ספירוצ'טים·mL−1.
  2. צנטריפוגה נפח התרבות מחושב בשלב 6.1 ב 6,000 x גרם במשך 10 דקות. לנטרל את הסופרנטנט ולהשהות את הכדור ב-14.5 מ"ל של BSK טרי.
  3. הוסף ≤500 μL של דגימת פאג'ים עם זרזים של PEG (משלב 5) לתרבית של השיבוט של המקבל. מערבבים היטב ודוגרים בטמפרטורה של 33 מעלות צלזיוס במשך 72-96 שעות.
    הערה: כמות הפאגים שהתאוששה במהלך משקעי PEG יכולה להיות משתנה, בהתאם למספר גורמים. עם זאת, מתרבית של 15 מ"ל של זן B. burgdorferi המושרה CA-11.2A, 500 μL מכיל בדרך כלל 50-1,000 פאגים בני קיימא28. נפחים של התאוששות פאגים ≥500 μL משפיעים לרעה על צמיחת B. burgdorferi , ככל הנראה בשל היחס המוגבר של SM ל- BSK.
  4. בצע את בחירת המתמרים על-ידי ציפוי פאזה מוצקה לאחר ערבוב עם פאג' עם זרזים מסוג PEG כמתואר בשלב 7.

7. בחירת מתמרים

הערה: ציפוי פאזה מוצקה של מתמרים פוטנציאליים מבוצע באמצעות שינוי שכבה אחת של הפרוטוקול שתואר לראשונה על ידי סמואלס15. B. מושבות בורגדורפרי גדלות בתוך האגר, ולכן לבחירת מתמרים על ידי ציפוי פאזה מוצקה, יש להוסיף את הדגימות למדיה בזמן שהלוחות מוזגים. שיטה חלופית לבחירת טרנספורמטורים בשיטת דילול בלוחות 96 בארות תוארה גם היא בעבר35. טכניקה זו עשויה להיות יעילה גם לבחירת מתמרים אך טרם נוסתה למטרה זו.

  1. קבע את מספר הלוחות הדרושים לבחירת המתמרים בהתבסס על מספר הדגימות ממבחני ההתמרה והבקרות שיש לצפות.
    הערה: בדרך כלל, שתי צלחות מוזגות לכל דגימה, אחת שוות ערך לכ-10% מנפח התרבית ואחת הכוללת את שארית התרבית. בנוסף, יש לשפוך צלחות המשמשות כבקרות שליליות כדי לבדוק בנפרד כי תכשיר הפאג'ים ו/או שיבוטי ההורה המשמשים כתורם והמקבל אינם גדלים בנוכחות האנטיביוטיקה המשמשת במהלך הבחירה. מומלץ גם להכין חומר ציפוי לפחות לשתי צלחות נוספות. לדוגמה, אם מספר הדגימות והפקדים שיש לצלוח הוא שמונה, הכינו מספיק תערובת ציפוי עבור 10 צלחות.
  2. הכן פתרונות לציפוי כמתואר להלן.
    הערה: כל צלחת תהיה 30 מ"ל, המורכבת מ-20 מ"ל של 1.5x BSK לציפוי ו-10 מ"ל של 2.1% אגרוז (יחס של 2:1). זה יניב צלחת עם ריכוזים סופיים של 1x BSK ו 0.7% agarose. לדוגמה, עבור 10 צלחות, להכין תערובת ציפוי כוללת של 300 מ"ל, המורכב 200 מ"ל של 1.5x BSK ו 100 מ"ל של 2.1% agarose.
    1. הכן 1 ליטר של 1.5x BSK כמתואר עבור 1x BSK בשלב 1.1 באמצעות הכמויות של כל רכיב המפורטות עבור 1.5x BSK בטבלה 1. אחסן כמתואר עבור BSK אחד.
    2. הכינו 2.1% אגרוז במים ובאוטוקלב. יש להשתמש בתמיסת האגרוז טרייה או לאחסן בטמפרטורת החדר. במקרה של אחסון בטמפרטורת החדר, יש לחמם במיקרוגל עם המכסה באופן רופף עד לריתוך מלא לפני הציפוי.
    3. קבע את נפח האנטיביוטיקה הדרושה כדי להשיג את הריכוז המתאים (טבלה 2) בהתבסס על כל תערובת הציפוי.
      הערה: אם הנפח הכולל של תמיסת הציפוי הסופית הוא 300 מ"ל, יש לערבב 200 מ"ל של 1.5x BSK ומספיק אנטיביוטיקה כדי להבטיח שריכוז האנטיביוטיקה הסופי הנכון בכל 300 המ"ל יהיה הנכון. אם גם לתורם וגם למקבל בבדיקת ההתמרות יש גנים שונים של עמידות לאנטיביוטיקה, תערובת הציפוי צריכה להכיל את שתי האנטיביוטיקה. אם הפאג' בעל מקדם ה-PEG מהתורם (כפי שהוכן בשלב 5) מקודד סמן עמידות לאנטיביוטיקה ולמקבל אין כזה, תערובת הציפוי צריכה להכיל רק אנטיביוטיקה אחת.
  3. בהתבסס על מספר הצלחות שיש למזוג, העבירו את הכמות המתאימה של 1.5x BSK ואנטיביוטיקה לבקבוק סטרילי גדול מספיק כדי להכיל את כל תערובת הציפוי. שיווי משקל באמבט מים בטמפרטורה של 56°C למשך ≥15 דקות.
  4. שיווי משקל מותך agarose מן autoclave או מיקרוגל באמבט מים 56 מעלות צלזיוס במשך ≥15 דקות.
  5. לאחר שיווי משקל, מוסיפים את הכמות הנחושה של 2.1% אגרוז לבקבוק עם 1.5x BSK (עם אנטיביוטיקה) ומחזירים את תמיסת הציפוי לאמבטיית המים בטמפרטורה של 42 מעלות צלזיוס למשך 10-15 דקות.
    הערה: טמפרטורות גבוהות יותר עלולות להזיק או להרוג את הספירוצ'טים36. אם אתם משתמשים באותה אמבטיית מים כמו לעיל, קררו את אמבט המים לטמפרטורה של 42-45 מעלות צלזיוס לפני הפעלת הטיימר לשיווי המשקל. אל תתנו לתמיסת הציפוי להתאזן בטמפרטורה של 42 מעלות צלזיוס למשך יותר מ-20 דקות, אחרת היא תתחיל להתמצק תוך כדי מזיגת הצלחות.
  6. במהלך שיווי המשקל, הכינו את דגימות B. burgdorferi לציפוי. מעבירים את הכמות המצופה לצינור צנטריפוגה חרוטי סטרילי של 50 מ"ל (ראו טבלת חומרים).
    1. אם ציפוי כמות קטנה מ-1.5 מ"ל (<5% מנפח הלוח הסופי של 30 מ"ל), העבר את הדגימה לצינור החדש והוסף את תערובת הציפוי ישירות לדגימה במהלך הציפוי.
    2. עבור נפחים גדולים יותר, העבר את נפח התרבית הרצוי לצינור החדש ולאחר מכן צנטריפוגה ב 6,000 x גרם במשך 10 דקות בטמפרטורת החדר. יש לנטרל את כל הכדורים פרט ל-100-500 μL של הסופר-נטנט ולהשתמש בשארית כדי להשהות את הכדור לחלוטין לפני הציפוי.
    3. עבור לוחות בקרה לאחר תרבית משותפת, הוסף ≥107 תאים של שיבוטים של התורם או המקבל לצינורות צנטריפוגה חרוטיים סטריליים של 50 מ"ל. אם הנפח הוא מעל 1.5 מ"ל, צנטריפוגה לתלות את הכדור כמו בשלב 7.6.2. אם בדיקת התמרה בוצעה באמצעות פאג' מזורז PEG, בנוסף לשיבוט המקבל, הוסף 100-250 μL מדגימת הפאגים לתוך צינור חרוטי סטרילי של 50 מ"ל לציפוי.
  7. לאחר שתמיסת הציפוי התאזנה ב 42-45 מעלות צלזיוס למשך 10-15 דקות, העבר 30 מ"ל של תמיסת הציפוי לצינור עם הדגימה המתאימה; יש לפזר מיד את תערובת הציפוי ולדגום לתוך צלחת מסומנת. חוזרים על הפעולה עם פיפטה טרייה כדי שכל דגימה תהיה מצופה.
  8. אפשרו לצלחות להתמצק במשך 15-20 דקות ולאחר מכן הניחו אותן באינקובטור של 33 מעלות צלזיוס בתוספת 5% CO2. אין להפוך את הצלחות לפחות 48 שעות לאחר המזיגה.
  9. בהתאם לרקע של שיבוט הנמען, בדוק כי המושבות מופיעות בתוך agarose על לוחות הבחירה לאחר 10-21 ימים של דגירה. בחרו לפחות 5-10 מושבות שגדלות על הצלחת בנוכחות שתי האנטיביוטיקה באמצעות 5.75 פיפטה בורוסיליקט מחוברת כותנה מעוקרת (ראו טבלת חומרים) וחסנו אותן ל-1.5 מ"ל של 1x BSK עם האנטיביוטיקה(ות) המתאימה.
  10. לגדל את המושבות המחוסנות בטמפרטורה של 33 מעלות צלזיוס כמו בשלב 1.3 במשך 3-5 ימים או עד שהן מגיעות לצפיפות של כ-20-40 ספירוצ'טים לכל שדה בהגדלה של פי 200 באמצעות מיקרוסקופיית שדה כהה.
    הערה: לאחר ההקרנה (ראה שלב 8), ניתן להקפיא את הספירוצ'טים לאחסון לטווח ארוך בטמפרטורה של 80°C- על ידי ערבוב נפח שווה של תרבית עם תערובת של 60% גליצרול ו-40% 1x BSK מעוקרים על ידי סינון דרך מסנן 0.22 מיקרומטר.

8. אימות של מתמרים פוטנציאליים

הערה: סנן את השיבוטים שגדלים על צלחות בנוכחות שתי אנטיביוטיקות כדי לוודא שהן מייצגות מתמרים אמיתיים ברקע הצפוי (הנמען). שיטות אלה מבוססות על הגברה, ואולי ריצוף, של אזורים ספציפיים על ידי תגובת שרשרת פולימראז. פרוטוקולים ופרקטיקות מפורטים של ביצוע PCR ב - B. burgdorferi מתוארים במקום אחר (לדוגמה עדכנית, ראו Seshu et al.37). בחר את הפריימרים המשמשים לסינון המתמרים בהתבסס על הזנים שבהם נעשה שימוש. כמה הצעות כיצד לגשת לסינון המתמרים מתוארות להלן.

  1. הכינו ב. בורגדורפרי לבדיקת PCR.
    הערה: הפרוטוקול הבא משמש לייצור ליזטים שטופים של B. burgdorferi מתאים בתרבית שגודלו כמו בשלב 7.9 לניתוח מיידי של הדנ"א על ידי PCR. שיטה זו נועדה למזער את ההפרעה של מעכבים פוטנציאליים ב- BSK אך אינה מומלצת לייצור DNA באיכות גבוהה לריצוף או אחסון. לשם כך, השתמש בפרוטוקול או בערכה לחילוץ גנום כולל (ראה טבלת חומרים). מומלץ מאוד להכין בו זמנית גם ליזטים משיבוטי ההורה (הן זנים של תורמים והן של מקבלים) כדי לכלול בכל ניתוח.
    1. העבר 500 μL מכל מתמר פוטנציאלי שנבחר ותורבית כמו בשלב 7.10 לצינור מיקרוצנטריפוגה נקי.
    2. צנטריפוגה את התרביות במשך 10 דקות ב 8,000 x גרם בטמפרטורת החדר.
    3. הסר את הסופר-נאטנט ושלח מחדש כל כדור ב-500 μL של TE (10 mM Tris Cl, pH 8.0; 1 mM EDTA, pH 8.0). צנטריפוגה למשך 5 דקות ב 8,000 x גרם בטמפרטורת החדר.
    4. הסר את הסופר-נאטנט ושלח מחדש כל כדור ב-50 μL של מים באיכות PCR. מרתיחים את הדגימות במשך 10 דקות. תן להם להתקרר לזמן קצר, ולאחר מכן צנטריפוגה ב 8,000 x גרם במשך 10 דקות בטמפרטורת החדר.
    5. עבור כל PCR, מיד להשתמש 2 μL מהחלק העליון של מדגם צנטריפוגה; להימנע מלהפריע לכדור.
  2. סנן את המתמרים הפוטנציאליים עבור הגנים הספציפיים המקודדים עמידות לאנטיביוטיקה באמצעות PCR. ראה טבלה 4 עבור הפריימרים לבדיקת סמני עמידות לאנטיביוטיקה המשמשים בדרך כלל במבחני התמרות.
    הערה: למרות שהיא נדירה מניסיוננו, מוטציה ספונטנית לאנטיביוטיקה אמינוגליקוזידית המשמשת לבחירת דנ"א הטרולוגי ב - B. burgdorferi יכולה להתרחש.
  3. סנן את המתמרים הפוטנציאליים גם באמצעות זן אחר או סמן שיבוט כדי לאשר שהרקע הוא של הנמען. כלול גם שיבוטים של התורם וגם של ההורה המקבל בניתוחים אלה. מסך עבור סמנים ספציפיים לזן באמצעות רצפים המבוססים על הזנים המשמשים ופרוטוקולי מעבדה בודדים לקביעת שלמות הזן.
  4. אם מנסים להתמר לשיבוטים ארסיים לשימוש בתוך וקטור הקרצייה או מארח היונקים או להשוואה ישירה עם שיבוט אחר, קבעו את תכולת הפלסמיד המלאה של המתמרים ושל שיבוטי האב. זה נעשה כדי להבטיח את אותה תכולת פלסמיד כמו זו של הזן ההשוואתי או נוכחות של האלמנטים הגנטיים הדרושים להתפשטות בתוך המחזור האנזוטי, כפי שמתואר במקום אחר 18,19,37,38,39.

תוצאות

השימוש בבקטריופאג' כדי להעביר דנ"א בין זנים של B. burgdorferi הניתנים לשינוי בקלות רבה יותר או שיבוטים שהם סרבנים לאלקטרו-טרנספורמציה מייצג כלי נוסף להמשך החקירה המולקולרית של הגורמים המשפיעים על מחלת ליים. ניתן לשנות את בדיקת ההתמרה המתוארת כאן לפי הצורך כדי להקל על תנועת הדנ"א בין כל שיבו?...

Discussion

השימוש בהתמרה יכול לייצג שיטה אחת להתגבר לפחות על חלק מהמחסומים הביולוגיים והטכניים הקשורים לאלקטרו-טרנספורמציה של B. burgdorferi 1,4,13,37. במערכות רבות, בקטריופאג' יכול להעביר דנ"א מארח (שאינו נבוא) בין תאי חיידקים על ידי ה...

Disclosures

למחבר אין מה לחשוף.

Acknowledgements

המחבר מבקש להודות לשאונה ריד, ד. סקוט סמואלס ופטריק סקור על הדיון המועיל שלהם ולווריון (פאם) צ'ונוואראוונג על עזרתם הטכנית. עבודה זו נתמכה על ידי המחלקה למדעים ביו-רפואיים ומענקי מחקר מהפקולטה לכריסטיאן ה. אגרס מבית הספר למדעי הבריאות באוניברסיטת קוויניפיאק.

Materials

NameCompanyCatalog NumberComments
1 L filter units (PES, 0.22 µm pore size)Millipore SigmaS2GPU10RE
12 mm x 75 mm tube (dual position cap) (polypropylene)USA Scientific1450-0810holds 4 mL with low void volume (for induction)
15 mL conical centrifuge tubes (polypropylene)USA Scientific5618-8271
1-methyl-3-nitroso-nitroguanidine (MNNG)Millipore SigmaCAUTION: potential carcinogen; no longer readily available, have not tested offered substitute
5.75" Pasteur Pipettes (cotton-plugged/borosilicate glass/non-sterile)Thermo Fisher Scientific13-678-8Aautoclave prior to use
50 mL conical centrifuge tubes (polypropylene)USA Scientific1500-1211
Absolute ethanol
Agarose LEDot Scientific inc.AGLE-500
Bacto NeopeptoneGibcoDF0119-17-9
Bacto TC YeastolateGibco255772
Bovine serum albumin (serum replacement grade)Gemini Bio-Products700-104P
Chloroform (for molecular biology)Thermo Fisher ScientificBP1145-1CAUTION: volatile organic; use only in a chemical fume hood
CMRL-1066 w/o L-Glutamine (powder)US BiologicalC5900-01cell culture grade
ErythromycinResearch Products International CorpE57000-25.0
Gentamicin reagent solutionGibco15750-060
Glucose (Dextrose Anhydrous)Thermo Fisher ScientificBP350-500
HEPESThermo Fisher ScientificBP310-500
Kanamycin sulfateThermo Fisher Scientific25389-94-0
Millex-GS (0.22 µM pore size)Millipore SigmaSLGSM33SSto filter sterilize antibiotics and other small volume solutions
Mitomycin CThermo Fisher ScientificBP25312CAUTION: potential carcinogen; use only in a chemical fume hood
N-acetyl-D-glucosamineMP Biomedicals, LLC100068
Oligonucleotides (primers for PCR)IDT DNA
OmniPrep (total genomic extraction kit)G Biosciences786-136
Petri Dish (100 mm × 15 mm)Thermo Fisher ScientificFB0875712
Petroff-Hausser counting chamberHausser scientificHS-3900
Petroff-Hausser counting chamber cover glassHausser scientificHS-5051
Polyethylene glycol 8000 (PEG)Thermo Fisher ScientificBP233-1
Rabbit serum non-sterile trace-hemolyzed young (NRS)Pel-Freez Biologicals31119-3heat inactivate as per manufacturer's instructions
Semi-micro UV transparent cuvettesUSA Scientific9750-9150
Sodium bicarbonateThermo Fisher ScientificBP328-500
Sodium chlorideThermo Fisher ScientificBP358-1
Sodium pyruvateMillipore SigmaP8674-25G
Spectronic Genesys 5Thermo Fisher Scientific
Streptomycin sulfate solutionMillipore SigmaS6501-50G
Trisodium citrate dihydrateMillipore SigmaS1804-500Gsodium citrate for BSK

References

  1. Samuels, D. S., Drecktrah, D., Hall, L. S. Genetic transformation and complementation. Methods in Molecular Biology. 1690, 183-200 (2018).
  2. Winslow, C., Coburn, J. Recent discoveries and advancements in research on the Lyme disease spirochete Borrelia burgdorferi. F1000Research. 8, (2019).
  3. Coburn, J., et al. Lyme disease pathogenesis. Current Issues in Molecular Biology. 42, 473-518 (2021).
  4. Rosa, P. A., Jewett, M. W. Genetic manipulation of Borrelia. Current Issues in Molecular Biology. 42, 307-332 (2021).
  5. Fraser, C. M., et al. Genomic sequence of a Lyme disease spirochaete, Borrelia burgdorferi. Nature. 390 (6660), 580-586 (1997).
  6. Casjens, S., et al. A bacterial genome in flux: The twelve linear and nine circular extrachromosomal DNAs in an infectious isolate of the Lyme disease spirochete Borrelia burgdorferi. Molecular Microbiology. 35 (3), 490-516 (2000).
  7. Schutzer, S. E., et al. Whole-genome sequences of thirteen isolates of Borrelia burgdorferi. Journal of Bacteriology. 193 (4), 1018-1020 (2011).
  8. Ohnishi, J., Piesman, J., de Silva, A. M. Antigenic and genetic heterogeneity of Borrelia burgdorferi populations transmitted by ticks. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 98 (2), 670-675 (2001).
  9. Dykhuizen, D. E., et al. The propensity of different Borrelia burgdorferi sensu stricto genotypes to cause disseminated infections in humans. American Journal of Tropical Medicine and Hygiene. 78 (5), 806-810 (2008).
  10. Hanincova, K., et al. Multilocus sequence typing of Borrelia burgdorferi suggests existence of lineages with differential pathogenic properties in humans. PLoS One. 8 (9), 73066 (2013).
  11. Kern, A., et al. Heterogeneity of Borrelia burgdorferi sensu stricto population and its involvement in Borrelia pathogenicity: Study on murine model with specific emphasis on the skin interface. PLoS One. 10 (7), 0133195 (2015).
  12. Drecktrah, D., Samuels, D. S. Genetic manipulation of Borrelia spp. Current Topics in Microbiology and Immunology. 415, 113-140 (2017).
  13. Tilly, K., Elias, A. F., Bono, J. L., Stewart, P., Rosa, P. DNA exchange and insertional inactivation in spirochetes. Journal of Molecular Microbiology and Biotechnology. 2 (4), 433-442 (2000).
  14. Lawrenz, M. B., Kawabata, H., Purser, J. E., Norris, S. J. Decreased electroporation efficiency in Borrelia burgdorferi containing linear plasmids lp25 and lp56: Impact on transformation of infectious B. burgdorferi. Infection and Immunity. 70 (9), 4798-4804 (2002).
  15. Samuels, D. S. Electrotransformation of the spirochete Borrelia burgdorferi. Methods in Molecular Biology. 47, 253-259 (1995).
  16. Rego, R. O., Bestor, A., Rosa, P. A. Defining the plasmid-borne restriction-modification systems of the Lyme disease spirochete Borrelia burgdorferi. Journal of Bacteriology. 193 (5), 1161-1171 (2011).
  17. Makarova, K. S., Wolf, Y. I., Koonin, E. V. Comparative genomics of defense systems in archaea and bacteria. Nucleic Acids Research. 41 (8), 4360-4377 (2013).
  18. Grimm, D., Elias, A. F., Tilly, K., Rosa, P. A. Plasmid stability during in vitro propagation of Borrelia burgdorferi assessed at a clonal level. Infection and Immunity. 71 (6), 3138-3145 (2003).
  19. Grimm, D., et al. Experimental assessment of the roles of linear plasmids lp25 and lp28-1 of Borrelia burgdorferi throughout the infectious cycle. Infection and Immunity. 72 (10), 5938-5946 (2004).
  20. Heery, D. M., Powell, R., Gannon, F., Dunican, L. K. Curing of a plasmid from E. coli using high-voltage electroporation. Nucleic Acids Research. 17 (23), 10131 (1989).
  21. Ochman, H., Lawrence, J. G., Groisman, E. A. Lateral gene transfer and the nature of bacterial innovation. Nature. 405 (6784), 299-304 (2000).
  22. Morsczeck, C. Strategies for mycobacterial genetics. International Journal of Medical Microbiology. 293 (4), 251-259 (2003).
  23. Thomason, L. C., Costantino, N., Court, D. L. E. coli genome manipulation by P1 transduction. Current Protocols in Molecular Biology. , 1-8 (2007).
  24. Keller, C. M., Kendra, C. G., Bruna, R. E., Craft, D., Pontes, M. H. Genetic modification of Sodalis species by DNA transduction. mSphere. 6 (1), e01331 (2021).
  25. Eggers, C. H., Samuels, D. S. Molecular evidence for a new bacteriophage of Borrelia burgdorferi. Journal of Bacteriology. 181 (23), 7308-7313 (1999).
  26. Eggers, C. H., et al. Bacteriophages of spirochetes. Journal of Molecular Microbiology and Biotechnology. 2 (4), 365-373 (2000).
  27. Eggers, C. H., et al. Transduction by φBB-1, a bacteriophage of Borrelia burgdorferi. Journal of Bacteriology. 183 (16), 4771-4778 (2001).
  28. Eggers, C. H., et al. Phage-mediated horizontal gene transfer of both prophage and heterologous DNA by φBB-1, a bacteriophage of Borrelia burgdorferi. Pathogens and Disease. 74 (9), (2016).
  29. Stevenson, B., Miller, J. C. Intra- and interbacterial genetic exchange of Lyme disease spirochete erp genes generates sequence identity amidst diversity. Journal of Molecular Evolution. 57 (3), 309-324 (2003).
  30. Dykhuizen, D. E., Baranton, G. The implications of a low rate of horizontal transfer in Borrelia. Trends in Microbiology. 9 (7), 344-350 (2001).
  31. Brisson, D., Drecktrah, D., Eggers, C. H., Samuels, D. S. Genetics of Borrelia burgdorferi.. Annual Reviews in Genetics. 46, 515-536 (2012).
  32. Brisson, D., Zhou, W., Jutras, B. L., Casjens, S., Stevenson, B. Distribution of cp32 prophages among Lyme disease-causing spirochetes and natural diversity of their lipoprotein-encoding erp loci. Applied and Environmental Microbiology. 79 (13), 4115-4128 (2013).
  33. Schwartz, I., Margos, G., Casjens, S. R., Qiu, W. G., Eggers, C. H. Multipartite genome of Lyme disease Borrelia: Structure, variation and prophages. Current Issues in Molecular Biology. 42, 409-454 (2021).
  34. Centers for Disease Control and Prevention. . Biosafety in Microbiological and Biomedical Laboratories,. 6th edition. , (2020).
  35. Yang, X. F., Pal, U., Alani, S. M., Fikrig, E., Norgard, M. V. Essential role for OspA/B in the life cycle of the Lyme disease spirochete. Journal of Experimental Medicine. 199 (5), 641-648 (2004).
  36. Lee, S. K., Yousef, A. E., Marth, E. H. Thermal inactivation of Borrelia burgdorferi, the cause of Lyme disease. Journal of Food Protection. 53 (4), 296-299 (1990).
  37. Seshu, J., Moy, B. E., Ingle, T. M. Transformation of Borrelia burgdorferi. Current Protocols. 1 (3), 61 (2021).
  38. Purser, J. E., Norris, S. J. Correlation between plasmid content and infectivity in Borrelia burgdorferi. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 97 (25), 13865-13870 (2000).
  39. Labandeira-Rey, M., Seshu, J., Skare, J. T. The absence of linear plasmid 25 or 28-1 of Borrelia burgdorferi dramatically alters the kinetics of experimental infection via distinct mechanisms. Infection and Immunity. 71 (8), 4608-4613 (2003).
  40. Ruzic-Sabljic, E., et al. Comparison of MKP and BSK-H media for the cultivation and isolation of Borrelia burgdorferi sensu lato. PLoS One. 12 (2), 0171622 (2017).
  41. Wang, G., et al. Variations in Barbour-Stoenner-Kelly culture medium modulate infectivity and pathogenicity of Borrelia burgdorferi clinical isolates. Infection and Immunity. 72 (11), 6702-6706 (2004).
  42. Bono, J. L., et al. Efficient targeted mutagenesis in Borrelia burgdorferi. Journal of Bacteriology. 182 (9), 2445-2452 (2000).
  43. Elias, A. F., et al. New antibiotic resistance cassettes suitable for genetic studies in Borrelia burgdorferi. Journal of Molecular Microbiology and Biotechnology. 6 (1), 29-40 (2003).
  44. Frank, K. L., Bundle, S. F., Kresge, M. E., Eggers, C. H., Samuels, D. S. aadA confers streptomycin resistance in Borrelia burgdorferi. Journal of Bacteriology. 185 (22), 6723-6727 (2003).
  45. Sartakova, M. L., et al. Novel antibiotic-resistance markers in pGK12-derived vectors for Borrelia burgdorferi. Gene. 303 (1-2), 131-137 (2003).
  46. Wormser, G. P., et al. The clinical assessment, treatment, and prevention of Lyme disease, human granulocytic anaplasmosis, and babesiosis: Clinical practice guidelines by the Infectious Diseases Society of America. Clinical Infectious Diseases. 43 (9), 1089-1134 (2006).
  47. Terekhova, D., Sartakova, M. L., Wormser, G. P., Schwartz, I., Cabello, F. C. Erythromycin resistance in Borrelia burgdorferi. Antimicrobial Agents and Chemotherapy. 46 (11), 3637-3640 (2002).
  48. Sorbye, H., Kvinnsland, S., Svanes, K. Penetration of N-methyl-N'-nitro-N-nitrosoguanidine to proliferative cells in gastric mucosa of rats is different in pylorus and fundus and depends on exposure time and solvent. Carcinogenesis. 14 (5), 887-892 (1993).
  49. Muniesa, M., Imamovic, L., Jofre, J. Bacteriophages and genetic mobilization in sewage and faecally polluted environments. Microbial Biotechnology. 4 (6), 725-734 (2011).
  50. Penades, J. R., Chen, J., Quiles-Puchalt, N., Carpena, N., Novick, R. P. Bacteriophage-mediated spread of bacterial virulence genes. Current Opinion in Microbiology. 23, 171-178 (2015).
  51. Thierauf, A., Perez, G., Maloy, A. S. Generalized transduction. Methods in Molecular Biology. 501, 267-286 (2009).
  52. Casjens, S. R., et al. Plasmid diversity and phylogenetic consistency in the Lyme disease agent Borrelia burgdorferi. BMC Genomics. 18 (1), 165 (2017).
  53. Ojaimi, C., et al. Borrelia burgdorferi gene expression profiling with membrane-based arrays. Methods in Enzymology. 358, 165-177 (2002).
  54. Stevenson, B., et al. The relapsing fever spirochete Borrelia hermsii contains multiple, antigen-encoding circular plasmids that are homologous to the cp32 plasmids of Lyme disease spirochetes. Infection and Immunity. 68 (7), 3900-3908 (2000).
  55. Kingry, L. C., et al. Whole genome sequence and comparative genomics of the novel Lyme borreliosis causing pathogen, Borrelia mayonii. PLoS One. 11 (12), 0168994 (2016).
  56. Kuleshov, K. V., et al. Whole genome sequencing of Borrelia miyamotoi isolate Izh-4: Reference for a complex bacterial genome. BMC Genomics. 21 (1), 16 (2020).
  57. Dong, D., Sutaria, S., Hwangbo, J. Y., Chen, P. A simple and rapid method to isolate purer M13 phage by isoelectric precipitation. Applied Microbiology and Biotechnology. 97 (18), 8023-8029 (2013).
  58. Kleiner, M., Hooper, L. V., Duerkop, B. A. Evaluation of methods to purify virus-like particles for metagenomic sequencing of intestinal viromes. BMC Genomics. 16, 7 (2015).
  59. Patterson, T. A., Dean, M. Preparation of high titer lambda phage lysates. Nucleic Acids Research. 15 (15), 6298 (1987).
  60. Ackermann, H. W., et al. Guidelines for bacteriophage characterization. Advances in Virus Research. 23, 1-24 (1978).
  61. Anderson, B., et al. Enumeration of bacteriophage particles: Comparative analysis of the traditional plaque assay and real-time QPCR- and nanosight-based assays. Bacteriophage. 1 (2), 86-93 (2011).
  62. Eggers, C. H., Casjens, S., Samuels, D. S., Saier, M. H., Garcia-Lara, J. Bacteriophages of Borrelia burgdorferi and Other Spirochetes. The Spirochetes: Molecular and Cellular Biology. , 35-44 (2001).
  63. Birge, E. A. . Bacterial and Bacteriophage Genetics,. 5th edition. , (2010).
  64. Eggers, C. H., et al. Identification of loci critical for replication and compatibility of a Borrelia burgdorferi cp32 plasmid and use of a cp32-based shuttle vector for the expression of fluorescent reporters in the Lyme disease spirochaete. Molecular Microbiology. 43 (2), 281-295 (2002).

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Explore More Articles

187

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Contact Us

Recommend to library

JoVE NEWSLETTERS

Research

Education

Authors

Librarians

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved