This work has been supported by Elizabeth E. Kennedy Research Award.

1 Preparação da Estirpe Produtor <ol><li> Streak uma cepa de pneumococo a ser testado para a produção de bacteriocina em sangue de carneiro soja tríptica placa de ágar de 5% a partir de -80 ° C stocks congelador. NOTA: A utilização de placas de sangue para o crescimento inicial da estirpe para ser testado para a inibição aumenta enormemente a reprodutibilidade do ensaio. Além disso, outras estirpes não pneumococos que produzem bacteriocinas pode ser usada, embora as condições de crescimento podem ter de ser modificados para um organismo específico. Usámos o Streptococcus mitis e Lactococcus lactis no ensaio de sobreposição com sucesso. </li><li> Incubar a placa durante a noite (O / N) a 37 ° C com 5% de CO 2. </li><li> Após a incubação da estirpe produtora, preparar a placa de agar de tripticase de soja (TSA), pipetando 3000 a 4000 unidades de catalase em placas contendo 25 mL de TSA e espalhar a solução de catalase usando esferas de vidro estéreis. Deixe a placa secar durante cerca de 10 minutos, sobuma cabine de segurança biológica. </li><li> Colete uma quantidade visível de bactérias em uma ponta da pipeta. Esfaquear a ponta da pipeta na placa de TSA seco. NOTA: Mais de uma cepa produtora pode ser esfaqueado em uma única placa de TSA. É importante para o espaço fora dos golpes de modo que halos resultantes não se sobreponham. <ol><li> Se possível, incluem os conhecidos produtor de bacteriocina, como um controlo positivo e a estirpe para ser usado na camada como um controlo negativo. NOTA: Os controlos positivos e negativos são têm sido publicados anteriormente e estão disponíveis mediante solicitação 10. </li></ol></li><li> Incubar a placa de TSA contendo múltiplos golpes, a 37 ° C com 5% de CO 2 durante 6 horas. </li></ol> 2. Fazer Stocks glicerol da estirpe Overlay <ol><li> Preparar stocks de glicerol (culturas crescidas até à fase semi-exponencial e em seguida armazenadas a -80 ° C após a adição de glicerol) antes do dia do ensaio de sobreposição. Inocular 5-10 colônias de str pneumocócicaain a ser testada para a sensibilidade ou a secreção de feromonas em meio Todd-Hewitt com extracto de levedura 0,5% (THY). NOTA: Construção de BLPC repórteres induzíveis foi previamente descrito 2 e cepas estão disponíveis mediante solicitação. </li><li> Incubar 5-10 colônias em tubos de vidro com 5 ml de THY com tampas hermeticamente fechado em C banho de água 37 °, sem tremer. </li><li> Incubar as culturas a 37 ° C até atingir uma OD 620 de 0,3 a 0,5. NOTA: Isso levará cerca de 4-5 horas, dependendo da estirpe utilizada. <ol><li> Inverta suavemente o tubo algumas vezes antes de medir o OD. </li></ol></li><li> Se a experiência não pode ser realizada no mesmo dia ou a tensão irá ser usado várias vezes no futuro, fazer stocks de glicerol e retomar o experimento em data posterior. Para as unidades populacionais de glicerol, glicerol adicionar às culturas a uma concentração final de 20%. Culturas Alíquota em 1,5 ml tubos de microcentrífuga e armazenar a -80 ° C. NOTA: As amostras podem ser stored para meses a -80 ° C. Se não fazer estoques de glicerol, utilize amostras diretamente para o ensaio de sobreposição. </li></ol> 3. Assay Overlay <ol><li> Pouco antes de sobrepor aplicação, misturar os componentes de sobreposição. Em um tubo de 15 ml, adicionar 5 ml de THY, 3000-4000 U de catalase, e 200 mL do caldo de cultura sobreposição de tensão que tanto cresceu naquele dia ou um estoque de glicerol da cultura que foi descongelado à temperatura ambiente. Se utilizar a estirpe repórter, adicionar 50 ul de X-gal (40 mg / ml) para a mistura de sobreposição. Use um tubo cônico por placa. </li><li> Equilibrar mistura de sobreposição à temperatura ambiente antes da adição de TSA fundido. </li><li> Retire a placa de TSA com tensão esfaqueado por incubadora. Derreta TSA sólido em microondas e manter a 55 ° C banho-maria até que esteja pronto para uso. Adicione 3 mL de TSA fundido com 1,5% de agar arrefecida a 55 ° C para se sobrepor mistura. <ol><li> Preparar a mistura de revestimento imediatamente antes de pipetar, a mistura começa a solidificar muitorapidamente. NOTA: Se a máscara começa a solidificar antes de chapeamento, os resultados serão uninterpretable. </li></ol></li><li> Misturar a mistura de sobreposição por pipetagem para cima e para baixo várias vezes com 5 ml de uma pipeta tendo o cuidado de não introduzir bolhas na mistura. Lentamente pipeta mistura sobreposição diretamente sobre a placa de TSA esfaqueado. Manter a placa na bancada durante alguns minutos, permitindo que o agar endurecer. <ol><li> Não rode a placa para distribuir a mistura de sobreposição, isso vai puxar o crescimento da cultura esfaqueado na sobreposição. </li></ol></li><li> Coloque cuidadosamente placa de TSA com sobreposição em 37 ° C incubadora contendo 5% de CO 2 O / N (cerca de 16-18 h). </li><li> Observar as placas após o crescimento durante a noite. As placas devem aparecer opaco do crescimento da sobreposição de tensão, exceto em áreas onde tenha ocorrido inibição ou feromônio sinalização. Estes aparecem como zonas ou claros ou azuis ao redor da cepa esfaqueado, respectivamente. NOTA: Embora measurements do diâmetro da clareira azul ou pode ser determinada por avaliação quantitativa, as diferenças no diâmetro pode também variar dependendo da quantidade de bactérias que foi rapidamente na placa. O ensaio de sobreposição é um ensaio qualitativo, qualquer avaliação quantitativa devem ser interpretados com cautela. Qualquer compensação visível em comparação com o controlo negativo é considerado como actividade. </li></ol>

<ol>
	<li>Dawid, S., Roche, A. M., Weiser, J. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+blp+bacteriocins+of+Streptococcus+pneumoniae+mediate+intraspecies+competition+both+in+vitro+and+in+vivo.">The blp bacteriocins of Streptococcus pneumoniae mediate intraspecies competition both in vitro and in vivo.</a> Infect Immun. 75 (1), 443-451 (2007).</li><li>Sawa, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Isolation+and+characterization+of+enterocin+W,+a+novel+two-peptide+lantibiotic+produced+by+Enterococcus+faecalis+NKR-4-1.">Isolation and characterization of enterocin W, a novel two-peptide lantibiotic produced by Enterococcus faecalis NKR-4-1.</a> Appl Environ Microbiol. 78 (3), 900-903 (2012).</li><li>Kochan, T. J., Dawid, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+HtrA+protease+of+Streptococcus+pneumoniae+controls+density-dependent+stimulation+of+the+bacteriocin+blp+locus+via+disruption+of+pheromone+secretion.">The HtrA protease of Streptococcus pneumoniae controls density-dependent stimulation of the bacteriocin blp locus via disruption of pheromone secretion.</a> J Bacteriol. 195 (7), 1561-1572 (2013).</li><li>Lux, T., Nuhn, M., Hakenbeck, R., Reichmann, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Diversity+of+bacteriocins+and+activity+spectrum+in+Streptococcus+pneumoniae.">Diversity of bacteriocins and activity spectrum in Streptococcus pneumoniae.</a> J Bacteriol. 189 (21), 7741-7751 (2007).</li><li>Reichmann, P., Hakenbeck, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Allelic+variation+in+a+peptide-inducible+two-component+system+of+Streptococcus+pneumoniae.">Allelic variation in a peptide-inducible two-component system of Streptococcus pneumoniae.</a> FEMS Microbiol Lett. 190 (2), 231-236 (2000).</li><li>Saizieu, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microarray-based+identification+of+a+novel+Streptococcus+pneumoniae+regulon+controlled+by+an+autoinduced+peptide.">Microarray-based identification of a novel Streptococcus pneumoniae regulon controlled by an autoinduced peptide.</a> J Bacteriol. 182 (17), 4696-4703 (2000).</li><li>Barbour, A., Philip, K., Muniandy, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enhanced+production,+purification,+characterization+and+mechanism+of+action+of+salivaricin+9+lantibiotic+produced+by+Streptococcus+salivarius+NU10.">Enhanced production, purification, characterization and mechanism of action of salivaricin 9 lantibiotic produced by Streptococcus salivarius NU10.</a> PLoS One. 8 (10), 77751 (2013).</li><li>Wladyka, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Isolation,+biochemical+characterization,+and+cloning+of+a+bacteriocin+from+the+poultry-associated+Staphylococcus+aureus+strain+CH-91.">Isolation, biochemical characterization, and cloning of a bacteriocin from the poultry-associated Staphylococcus aureus strain CH-91.</a> Appl Microbiol Biotechnol. 97 (16), 7229-7239 (2013).</li><li>Shea, E. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bactofencin+a,+a+new+type+of+cationic+bacteriocin+with+unusual+immunity.">Bactofencin a, a new type of cationic bacteriocin with unusual immunity.</a> 4 (6), 00498-00413 (2013).</li><li>Son, M. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Conserved+mutations+in+the+pneumococcal+bacteriocin+transporter+gene,+blpA,+result+in+a+complex+population+consisting+of+producers+and+cheaters.">Conserved mutations in the pneumococcal bacteriocin transporter gene, blpA, result in a complex population consisting of producers and cheaters.</a> MBio. 2 (5), (2011).</li><li>Kochan, T. J., Dawid, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+HtrA+protease+of+Streptococcus+pneumoniae+controls+density-dependent+stimulation+of+the+bacteriocin+blp+locus+via+disruption+of+pheromone+secretion.">The HtrA protease of Streptococcus pneumoniae controls density-dependent stimulation of the bacteriocin blp locus via disruption of pheromone secretion.</a> J Bacteriol. 195, 1561-1572 (2013).</li><li>Widdick, D. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cloning+and+engineering+of+the+cinnamycin+biosynthetic+gene+cluster+from+Streptomyces+cinnamoneus+cinnamoneus+DSM+40005.">Cloning and engineering of the cinnamycin biosynthetic gene cluster from Streptomyces cinnamoneus cinnamoneus DSM 40005.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 100 (7), 4316-4321 (2003).</li><li>Begley, M., Cotter, P. D., Hill, C., Ross, R. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Identification+of+a+novel+two-peptide+lantibiotic,+lichenicidin,+following+rational+genome+mining+for+LanM+proteins.">Identification of a novel two-peptide lantibiotic, lichenicidin, following rational genome mining for LanM proteins.</a> Appl Environ Microbiol. 75 (17), 5451-5460 (2009).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

Este ensaio sobreposição é uma maneira rápida para determinar o leque de actividades para os produtores de bacteriocinas e demonstrar interações competitivas que podem ocorrer entre cepas de pneumococo. O ensaio de sobreposição pode ser adaptado para ser usado para o rastreio de várias estirpes de produção de bacteriocina, numa única placa. Temos rastreados com sucesso de grandes colecções de deformação com este ensaio, utilizando um replicador de 48 pinos para inocular placas de SBA de uma metade de uma...

Streptococcus pneumoniae, um colonizador comum da comunidade polimicrobiana da nasofaringe, é capaz de competir com outros pneumococos e espécies estreitamente relacionadas com a produção de peptídeos antimicrobianos produzidos por bactérias (bacteriocinas). Cada cepa de pneumococo totalmente sequenciado examinado até o momento contém uma versão do b acteriocin- l ike lócus p eptide, blp. Produção de bacteriocina por pneumococos foi demonstrada ser importante no resultado de estudos in vitro e in vivo em competição 1-4. Dinâmica competitiva são influenciados pela expressão de diversas proteínas de bacteriocinas, juntamente com imunidade cognatos em resposta a uma feromona de péptido específico. Indução do locus blp é controlada por um sistema de sensor de quorum na qual um péptido de feromonas, BLPC, liga-se ao sensor de quinase, BlpH, e inicia uma cascata de sinalização que resulta em otranscrição do locus de 5,6 blp. Existem quatro variantes alélicas BLPC que se ligam a cada um o seu cognato BlpH 6. Para a célula sobreviver os efeitos da sua própria bacteriocina, os genes que codificam as proteínas cognatas imunidade são transcritos no mesmo operão como cada um dos genes de bacteriocina. Matar ocorre se uma estirpe de competidor não é capaz de regular positivamente o locus blp em resposta a feromona exógena ou, se a estirpe não tem o gene da imunidade específica é necessária para a protecção. O complexo transportador, BlpAB é necessário para a secreção e processamento do péptido de feromona e dos péptidos de bacteriocina 2,4. Recentemente, tem sido demonstrado que uma proporção significativa de cepas de pneumococo são &quot;trapaceiros&quot;, que significa que eles têm uma mutação no gene conservado BLPA que os torna incapazes de secretar feromônios e bacteriocinas 1,2. Essas cepas são capazes de responder a BLPC exógena 2 secretado pelo relincharestirpes chatas que permitem a produção de proteínas de imunidade. Embora, preparações cruas de bacteriocinas de sobrenadantes podem ser preparados a partir de estirpes produtoras utilizando métodos bioquímicos passos para alcançar a pureza, esta abordagem não é útil para o rastreio de grandes colecções de isolados e, se o nível de expressão é baixo bacteriocina em caldo de culturas cultivadas 2,7- 9. O ensaio de sobreposição é usada como uma forma rápida para investigar a dinâmica da concorrência entre as linhagens que podem existir in vitro. Para isso, uma estirpe de pneumococos é pré-inoculado em uma placa de agar e deixadas a crescer até atingir concentrações bacterianas locais suficientes para a indução do locus blp. Uma segunda estirpe é inoculada em seguida uma solução de agar mole fundido, que é então aplicada sobre a tensão pré-inoculado para testar a sensibilidade. Para avaliar a actividade do locus blp (independente da actividade inibidora), as estirpes podem ser cobertos com uma série de three linhagens descritas anteriormente repórter BLPC. Essas linhagens foram construídos para conter um dos três alelos blpH diferentes que respondem a três feromônios BLPC mais comuns secretados pelo pneumococo. As estirpes de repórter tem um gene lacZ integrada, que está sob o controlo de um promotor dependente BlpH e transportar uma deleção no gene BLPC que impede a auto-estimulação 10,11.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="753">
	<tbody>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:212px;">Name of Material/ Equipment</td>
			<td style="width:71px;">Company</td>
			<td style="width:119px;">Catalog Number</td>
			<td style="width:351px;">Comments/Description</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:212px;">Trypticase Soy Agar with 5% Sheep Blood</td>
			<td style="width:71px;">Fisher</td>
			<td style="width:119px;">B21261X&#160;</td>
			<td>For growth from freezer cultures</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:212px;">Catalase</td>
			<td style="width:71px;">Sigma</td>
			<td style="width:119px;">C100-500mg</td>
			<td>4,741 Units per plate</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:212px;">Todd Hewitt Broth + Yeast Extract (THY)</td>
			<td style="width:71px;">Fisher</td>
			<td style="width:119px;">DF0492-17-6&#160;</td>
			<td>30 g of THB, 5 g yeast extract, 1 L ddH20 autoclave</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:212px;">Trypticase Soy Broth + Agar plates (TSA)</td>
			<td style="width:71px;">Fisher</td>
			<td style="width:119px;">B11768&#160;</td>
			<td>30 g of TS, 15 g agar, 1 L ddH20 autoclave</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:212px;">5-Bromo-4-chloro-3-indolyl &#946;-D-galactopyranoside (X-gal)</td>
			<td style="width:71px;">Sigma</td>
			<td style="width:119px;">B4252-50MG</td>
			<td>Dissolve in dimethylformamide</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:212px;">Petri dishes</td>
			<td style="width:71px;">Fisher</td>
			<td>FB0875712</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:212px;">Spectrophometer</td>
			<td style="width:71px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Measures the OD620 of cultures</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:212px;">37 &#176;C water bath</td>
			<td style="width:71px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:212px;">37 &#176;C incubator with 5% CO2</td>
			<td style="width:71px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:212px;">15 ml conical tube</td>
			<td style="width:71px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

using the overlay assay to qualitatively measure bacterial production of and sensitivity to pneumococcal bacteriocins

Streptococcus pneumoniae colonizes the highly diverse polymicrobial community of the nasopharynx where it must compete with resident organisms. We have shown that bacterially produced antimicrobial peptides (bacteriocins) dictate the outcome of these competitive interactions. All fully-sequenced pneumococcal strains harbor a bacteriocin-like peptide (blp) locus. The blp locus encodes for a range of diverse bacteriocins and all of the highly conserved components needed for their regulation, processing, and secretion. The diversity of the bacteriocins found in the bacteriocin immunity region (BIR) of the locus is a major contributor of pneumococcal competition. Along with the bacteriocins, immunity genes are found in the BIR and are needed to protect the producer cell from the effects of its own bacteriocin. The overlay assay is a quick method for examining a large number of strains for competitive interactions mediated by bacteriocins. The overlay assay also allows for the characterization of bacteriocin-specific immunity, and detection of secreted quorum sensing peptides. The assay is performed by pre-inoculating an agar plate with a strain to be tested for bacteriocin production followed by application of a soft agar overlay containing a strain to be tested for bacteriocin sensitivity. A zone of clearance surrounding the stab indicates that the overlay strain is sensitive to the bacteriocins produced by the pre-inoculated strain. If no zone of clearance is observed, either the overlay strain is immune to the bacteriocins being produced or the pre-inoculated strain does not produce bacteriocins. To determine if the blp locus is functional in a given strain, the overlay assay can be adapted to evaluate for peptide pheromone secretion by the pre-inoculated strain. In this case, a series of four lacZ-reporter strains with different pheromone specificity are used in the overlay.

Há dois resultados possíveis no ensaio de sobreposição. Deve ser possível ver o crescimento da estirpe esfaqueado após incubação durante a noite. Na Figura 1A, a sobreposição estirpe é sensível para as bacteriocinas que são produzidos. A zona livre pode ser visualizada em torno da tensão esfaqueado. Além disso, a roda da estirpe esfaqueado na mistura de revestimento é possível e pode ser visto na figura 1A. Na Figura 1B, a sobreposição estirpe é imun...

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Using the Overlay Assay to Qualitatively Measure Bacterial Production of and Sensitivity to Pneumococcal Bacteriocins

Competition in Streptococcus pneumoniae is mediated by bacteriocins, small antimicrobial peptides with inhibitory activity towards pneumococcus and other related species.&#160; Here we describe an optimized bacterial overlay assay that allows for the characterization of bacteriocin activity and inhibitory spectrum, bacteriocin-specific immunity, and detection of secreted quorum sensing peptides.

Usando a sobreposição de ensaio para medir qualitativamente produção bacteriana e sensibilidade para pneumocócica Bacteriocinas

Streptococcus pneumoniae colonizes the highly diverse polymicrobial community of the nasopharynx where it must compete with resident organisms.  We have ...

using-overlay-assay-to-qualitatively-measure-bacterial-production

Research

JoVE Journal

Immunology and Infection

13.4K visualizações.  University of Michigan. Competition in Streptococcus pneumoniae is mediated by bacteriocins, small antimicrobial peptides with inhibitory activity towards pneumococcus and other related species.  Here we describe an optimized bacterial overlay assay that allows for the characterization of bacteriocin activity and inhibitory spectrum, bacteriocin-specific immunity, and detection of secreted quorum sensing peptides. 