Для просмотра этого контента требуется подписка на Jove Войдите в систему или начните бесплатную пробную версию.
Method Article
* Эти авторы внесли равный вклад
Pseudomonas aeruginosa инфекция вызывает значительные заболеваемости в уязвимых хостов. Неизбыточной transposon вставки мутант библиотека штамм P. aeruginosa PA14, как PA14NR набор, облегчает анализ гена функциональность в многочисленных процессах. Представленные здесь — это протокол для создания высококачественных копий PA14NR набор мутант библиотеки.
Pseudomonas aeruginosa является фенотипически genotypically разнообразной и гибкой грамотрицательные бактерии, повсеместно в окружающей среде. P. aeruginosa способен формировать биоплёнки, развивать устойчивость к антибиотикам, производят Факторы вирулентности и быстро развиваться в течение хронической инфекции. Таким образом P. aeruginosa может вызвать как острый и хронический, трудных для лечения инфекций, что приводит к значительным заболеваемости в некоторых популяциях пациентов. Штамм P. aeruginosa PA14 — изолированный человека клинических с сохранение генома структурой, которая поражает разнообразием млекопитающих и nonvertebrate узлов, делая PA14 штамма привлекательным для изучения этого патогена. В 2006 году был создан неизбыточной transposon вставки мутант библиотеки, содержащей 5459 мутантов, соответствующий 4596 предсказал PA14 генов. С тех пор распространение PA14 библиотеки позволила исследовательского сообщества лучше понять функции отдельных генов и сложные пути P. aeruginosa. Поддержание целостности библиотеки через процесс репликации требует надлежащей обработке и точных методов. С этой целью эта рукопись представлены протоколы, которые подробно шаги, участвует в репликации Библиотека, Библиотека контроля качества и надлежащего хранения отдельных мутантов.
Pseudomonas aeruginosa является фенотипически genotypically разнообразной и гибкой грамотрицательных бактерий, присутствующих в почве, воде и большинство человеческих средах, а также микрофлоры кожи. По сравнению с многих видов бактериальных, P. aeruginosa имеет сравнительно большой геном 5.5-7 Mbp с высоким G + C контента (65-67%). Кроме того значительную долю своих генов участвуют в метаболических адаптируемость и являются частью регулирования сети, что позволяет большую гибкость в ответ на экологического стресса1. P. aeruginosa выражает множество факторов вирулентности, проявляет склонность к форме биопленки, обладает способностью координировать ответы через несколько кворум зондирования пути и отображает заметный способность вырабатывать устойчивость к антибиотикам и терпимости2,3,4,5,6,,78. Эти атрибуты представляют серьезные проблемы для лечения инфекций, вызванных P. aeruginosa.
Хронический P. aeruginosa инфекции может произойти в многочисленных положениях заболеванием. Кистозный фиброз (CF), генетическое заболевание, вызванное мутаций гена Муковисцидоза регулятор трансмембранной проводимости (МВТР) , приводит к inspissated, инфицированных выделениями в дыхательные пути, прогрессивное расширение бронхов и, в конечном счете, смерть от9дыхательной недостаточности. В зрелом возрасте большинство пациентов с CF хронически инфицированы P. aeruginosa, который играет ключевую роль в заболеваемости и смертности, связанных с этой болезнью10. Кроме того у больных с тяжелой сжечь травм11, tracheostomies12, совместные замены13или пребывает катетеры14 подвергаются риску инфекции P. aeruginosa , связанные с способность бактерий в форме биоплёнки побег принимающей воспалительных реакций и15. Кроме того колонизация происходит без конкуренции после многолетних антибиотикам или терпимая(ый) населения выбирается путем широкого спектра, последовательные антимикробного лечения12,16,17 , 18. лучшее понимание патогенеза P. aeruginosa будет иметь значительные последствия для многих государств болезни.
Несколько клинических изолятов P. aeruginosa , включая штаммы, PAO1, PA103, PA14 и Пак, были широко изучены расследовать различные особенности патогенеза P. aeruginosa . Штамм PA14 является клинической изолировать, который принадлежит к одной из наиболее распространенных во всем мире19,клоновых группы20 и не были широко пассированной в лаборатории. Высоко вирулентным в позвоночных модели инфекции, с заметным эндотоксинов PA14is профиль21, пили структуры22, патогенности острова23, тип III секреторной системы (TTSS), цитотоксичность на млекопитающих клетки24 и профили в антибиотикам сопротивление и сохранение25. Кроме того, PA14 также высоко вирулентным в многочисленных системах модель хост патогена, включая завод лист инфильтрации модели26,27,Caenorhabditis elegans инфекции моделей28, 29, насекомое модели3130,, а также мыши пневмонии моделей32,33 и ожог кожи модели34.
Геном всей мутант библиотеки являются коллекции isogenic мутантов в несущественные генов, которые представляют собой очень мощные инструменты, чтобы понять биологии организма, позволяя анализ функции гена в геномной масштабе. Две transposon вблизи насыщения вставки мутант библиотеки построено в P. aeruginosa в настоящее время доступны для распространения. Вставки сайты транспозонов были определены для обеих библиотек. Эти так называемые неизбыточной библиотеки облегчения исследования генома общесистемной бактериальных штаммов, значительно уменьшив время и затраты в uncharacterized скрининга мутантов случайных transposon. P. aeruginosa PAO1 transposon мутант Библиотека, построенный в MPAO1 изолировать штамм PAO1 с помощью транспозонов ISphoA/ Ба иlacZ/ ха35, куратор Манойл лаборатории, Университет Вашингтона. Библиотека состоит из последовательности проверить коллекцию 9,437 transposon мутантов, обеспечивает генома широкий охват и включает в себя два мутантов для большинства генов36. Информация о библиотеке мутантов transposon P. aeruginosa PAO1 доступна на сайте Лаборатории Манойл общественности, доступной через Интернет на http://www.gs.washington.edu/labs/manoil/libraryindex.htm. P. aeruginosa штамм PA14 неизбыточной transposon вставки мутант библиотека (значение PA14NR) построена в штамм PA14 с использованием MAR2xT7 и Tn транспозоновphoA37 распространяется в настоящее время кафедра педиатрии в массачусетской больницы. Набор PA14NR включает в себя коллекцию из более чем 5800 мутантов с одной transposon вставок в несущественные генов37. Сведения о строительстве комплекса PA14NR описаны в общественности, доступной через Интернет сайт http://pa14.mgh.harvard.edu/cgi-bin/pa14/home.cgi?section=NR_LIB, который также содержит целый ряд онлайн поиск инструментов для облегчения использования PA14NR Набор.
Оригинальный набор PA14NR включает 5459 мутантов, выбранных из всеобъемлющей библиотеки около 34000 мутантов вставки случайных transposon, которые соответствуют 4596 предсказал PA14 генов, представляющие 77% всех предсказал PA14 генов37. Поскольку строительство библиотеки в 2006 году были добавлены новые мутанты, и в настоящее время набор PA14NR включает в себя более чем 5800 мутантов38 , которые представляют около 4600 PA14 генов. Большинство transposon мутантов PA14 были созданы в дикого типа фона37. Подробности, касающиеся каждого члена мутант библиотеки, включая генетический фон, доступны через поиск онлайн базы данных, либо загрузив таблицу неизбыточной Библиотека, обе функции, доступные на веб-сайте PA14 (http:// pa14.MGH.Harvard.edu/CGI-BIN/pa14/Home.CGI). Большинство из мутантов были созданы с помощью MAR2xT7 transposon (MrT7), с небольшим набором, созданные с помощью transposon TnPhoA (phoA)37. Каждый transposon имеет антибиотикорезистентности кассету, которая позволяет для мутантов выделение с помощью гентамицин (MrT7) или канамицин (phoA). PA14NR набор мутантов хранится в шестьдесят три 96-луночных пластины и включает в себя два дополнительных управления 96-луночных пластины, которые состоят из дикого PA14 привиты и uninoculated скважин интеркалированного в подготовленного узора. Формат 96-луночных пластины, в паре с онлайн поиск инструментов значительно облегчает пользовательских развития скрининговых анализов, которые позволяют пользователям легко идентифицировать гены, связанные с мутант фенотипов. Онлайн Поиск инструменты также облегчают поиск и отбор дополнительных соответствующих мутантов, необходимых для дальнейших исследований.
PA14 и PAO1 transposon мутант библиотеки являются очень важные глобальные ресурсы для научного сообщества, и они дополняют друг друга в проверке функции неизвестных генов и пути этого бактериальных патогенов. Кстати поскольку строительство библиотеки PAO1 и PA14 transposon мутации, полный геном анализ последовательности ДНК многих P. aeruginosa изолятов показал, что PAO1 и PA14 принадлежат к различным основным субкладов P. aeruginosa филогении7,,3940,41. Потому что клинических P. aeruginosa изолирует находятся распределены по всему филогения, тот факт, что PAO1 и PA14 принадлежат к различным P. aeruginosa подгруппы повышает значение двух transposon мутации библиотек для сравнительных исследования.
Публикаций, описание конструкции и скрининг бактериального мутант библиотек, включая, P. aeruginosa библиотек3537,42, легко доступны в литературе. Однако в меру наших знаний, не опубликованные протоколы, описывая подробные процедуры и методы, используемые для репликации, техническое обслуживание и проверки бактериальных мутант библиотек доступны.
Методологии, изложенной в настоящем издании описывает набор из трех протоколов, которые облегчают использование и обслуживание комплекса PA14NR. Первый протокол описывает репликации библиотеки, как рекомендовано получателям набора PA14NR. Второй протокол включает руководящие принципы для полос, выращивания и хранения отдельных мутантов, определены с использованием набора PA14NR. Третий протокол описывает методы контроля качества, включая ПЦР-амплификация фрагментов из transposon мутантов и последующего последовательности для подтверждения личности мутантов. Этот набор протоколов также может быть адаптирована для репликации и поддержание других бактериальная мутант библиотек или коллекций. Репликацию бактериальных мутант библиотек или коллекции настоятельно рекомендуется сохранить целостность «оригинал» (оригинал получил). Репликация нескольких копий набор PA14NR для использования обычной лаборатории минимизирует вероятность загрязнения осреднения мастер-копии.
Предупреждение: Использовать стандартные меры безопасности BSL-2 при обработке P. aeruginosa, человеческий патоген. Если вы человек с ослабленным иммунитетом или медицинское состояние, что увеличивает ваши восприимчивости к бактериальной инфекции, принимайте особую осторожность при работе с P. aeruginosa. Проконсультироваться с Управлением по биобезопасности в вашем учреждении и получить одобрение от вашего врача перед началом работы с PA14 NR набор или мутант библиотек бактериальных патогенов.
Рисунок 1: Обзор протокола I: репликации PA14NR. День 1: Реплицировать замороженных мутант культур от «оригинал» комплекса PA14NR в СМИ LB агар и расти мутантов на ночь при 37 ° C. День 2: Передать глубокую хорошо блоков, содержащих LB жидкий бульон мутант роста от LB агар СМИ, растут на ночь при 37 ° C при встряхивании в 950 об/мин. День 3: Смешать ночи фунтов культур с глицерином, а затем передать 96-луночных назначения пластины для длительного хранения. Место 96-луночных плит квартиру в морозильник-80 ° С. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунок 2: Рекомендуемые установки. Стерильность и плавный рабочий процесс следует сохранить с помощью надлежащих мер предосторожности. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
1. Протокол I: репликации PA14NR набор
Примечание: Репликации библиотеки может достигаться путем деления PA14NR, посреди четырех подмножеств шестнадцать плит каждый которые могут быть обработаны в четырех недель подряд. Поколение 1 до 6 копий придерживается загрузок рабочего процесса, изложенные в таблице 1, в то время как поколение более чем 6 копий следует за рабочего процесса, изложенные в таблице 2. Чтобы создать 12 копии набора PA14NR, прививок же подмножество PA14NR в жидких сред фунтов на 2 день и снова на 3 день (из того же набора плиты агара, реплицируются на 1 день) и передачи на ночь мутантов культур в копию пластин на день 3 и 4 день соответственно.
День 0 | 1 день | День 2 | День 3 |
Подготовка день | Рост PA14NR набор мутантов на LB агар СМИ | Рост PA14NR набор мутантов в жидких средах LB | Передача PA14NR набор мутант культур назначения пластин |
Таблица 1: расписание репликации копии 1-6 PA14NR набор. Репликация небольшое количество копий могут придерживаться загрузок рабочего процесса.
День 0 | 1 день | День 2 | День 3 | День 4 |
Подготовка день | Рост PA14NR набор мутантов на агаре LB | Расти PA14NR набор мутантов в жидких средах LB | Передача день 3 Мутантный культур для создания 1-й сет 6 копий комплекса PA14NR | Передача 4 день мутантов культур для создания второй набор 6 копий комплекса PA14NR |
Рост PA14NR набор мутантов в жидких средах LB |
Таблица 2: расписание репликации до 12 экземпляров набора PA14NR. Репликация большего числа копий потребует наслаивать в рабочем процессе загрузок.
2. Протокол II: Обработка и хранение индивидуальных мутантов из набора PA14NR
3. Протокол III: контроль качества PA14NR набора
Рисунок 3: PCR амплификация и последовательности вставки мутантов transposon. Схема шагов, участвующих в амплификации PCR и виртуализации для проверки личности мутантов. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Настройка реакции PCR | |
Шаг 1 | Шаг 2 |
PCR1 реакции: | PCR2 реакции: |
23.25 мкл воды (молекулярной биологии класса) | 19.15 мкл воды (молекулярной биологии класса) |
3µL 10 x полимеразы Taq буфера | 5 мкл 10 x буфер полимеразы Taq |
0.5µL Taq-полимеразы | Полимеразы Taq 0,6 мкл |
0,625 20 мкл Arb1D грунтовка мкм (таблица 4) | 0,625 20 мкл Arb2A грунтовка мкм (таблица 4) |
0,625 мкл 20 мкм transposon специфического праймера (PMFLGM. ГБ 3a или Tn5Ext) (таблица 4) | 0,625 мл 20 мкм Transposon специфического праймера (PMFLGM. ГБ 2a или Tn5Int2) (таблица 4) |
1 мкл дНТФ 10 мм | 1 мкл дНТФ 10 мм |
1 мкл геномной ДНК, 100 нг | 5 мкл PCR1 реакция |
Объем окончательной реакции 30 мкл | Объем окончательной реакции 30 мкл |
Параметры реакции PCR | |
PCR1 Термоциклер условия: | PCR2 Термоциклер условия: |
95 ° C-2 мин | 95 ° C-2 мин |
Повторите 5 циклов: | Повторите 30 циклов: |
95 ° C-30 s | 95 ° C-30 s |
30 ° C – 1 мин | 54 ° C-30 s |
72 ° C – 1 мин | 72 ° C – 1.5 мин |
Повторите 30 циклов: | 72 ° C – 10 мин |
95 ° C-30 s | 4 ° C – удержание |
45 ° C-30 s | |
72 ° C – 1 мин | |
72 ° C – 10 мин | |
4° C – удержание |
Таблица 3: реакции PCR set-up и Термоциклер условия используется для произвольного ПЦР. Произвольные ПЦР-реакции выполняются последовательно, и фрагменты, созданные во время реакции PCR1 используются в качестве шаблона в PCR2 реакции. Термоциклер конкретные параметры используются для каждого набора реакций.
Грунтовка имя | Грунтовка последовательность |
MAR2xT7 Transposon специфические праймеры | |
PMFLGM. GB-3a | TACAGTTTACGAACCGAACAGGC |
PMFLGM. GB-2a | TGTCAACTGGGTTCGTGCCTTCATCCG |
MAR2xT7 Transposon последовательность праймера | |
PMFLGM. GB-4а | GACCGAGATAGGGTTGAGTG |
TNphoA Transposon специфические праймеры | |
Tn5Ext | GAACGTTACCATGTTAGGAGGTC |
Tn5Int2 | GGAGGTCACATGGAAGTCAGATCCTGG |
TNphoA Transposon последовательность праймера | |
Tn5Int | CGGGAAAGGTTCCGTTCAGGACGC |
Произвольные праймеры | |
ARB1D | GGCCAGGCCTGCAGATGATGNNNNNNNNNNGTAT |
ARB2A | GGCCAGGCCTGCAGATGATG |
Таблица 4: список праймеров, используемых в контроле качества Эксперименты. Праймеры используются для амплификации PCR и последовательности вставки мутантов transposon для подтверждения личности мутантов.
Двенадцать новых копий комплекса PA14NR были скопированы с использованием протокола I и оценки контроля качества новых копий созданных был проведен с использованием протокола III.
PA14NR набор мутант пластины наряду с управления пластины, ко...
P. aeruginosa PA14NR набор является ценным ресурсом для научного сообщества. По словам марта 2017 dataset из Clarivate аналитика основные индикаторы науки базы данных, Либерати и др. (2006) 37, который описывает строительства комплекса PA14NR, занимает в верхней 1% публикаций микробиол...
Авторы сообщают без финансовых конфликтов интересов. Eliana Drenkard и Фредерик Ausubel участвовал в создании библиотеки мутант неизбыточной transposon PA14. Брайан Херли и Лаел Yonker в настоящее время дом и распространять библиотеку мутантов в рамках Департамента педиатрии в Massachusetts General Hospital.
Мы хотели бы поблагодарить Лиза Philpotts MGH Тредуэлл виртуальной библиотеки для ее руководства в базе данных поиска. Эта работа была поддержана Фондом кистозный фиброз (YONKER16G0 и HURLEY16G0) и низ NIAID (ДГПЖ и Аде: R01 A1095338).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Materials for Library Replication | |||
Sterile 96-well Tissue-culture treated, case of 50 | Corning Life Sciences | 353072 | via Fisher Scientific |
Sterile 96 Well Clear V-Bottom 2000μL Deep Well Plates, case of 25 | Corning Life Sciences | 3960 | via Fisher Scientific |
Nunc OmniTray (rectangular plates), case of 60 | Thermo Scientific Rochester | 242811 | via Fisher Scientific |
Rectangular Ice Pan, Midi (4L) | Corning Life Sciences | 432104 | via Fisher Scientific |
Secure-Gard Cone Mask, case of 300 | Cardinal Health | AT7509 | via Fisher Scientific |
AluminaSeal, pack of 100 | Diversified Biotech | ALUM-100 | via Fisher Scientific |
Breathe-Easy membrane, pack of 100 | Diversified Biotech | BEM-1 | via Sigma-Aldrich |
Sterile, individually wrapped, 50mL Solution Trough/Reagent Reservoir, case of 100 | Sorenson | S50100 | via Westnet Incorporated |
Plate roller | VWR | 60941-118 | via VWR |
Cryo Laser Labels - CRYOLAZRTAG 2.64" x 0.277", pack of 16 sheets | GA International | RCL-11T1-WH | via Labtag.com (template for printing also available from Labtag.com) |
96-well replicator | V & P Scientific, Inc. | Custom 407C, 3.18mm pin diameter, 57mm long | via V & P Scientific, Inc. |
Multitron Pro, 3mm Shaking incubator | Infors HT | l10003P | via Infors HT |
Picus 12 Channel 50-1200μL Electronic Pipette | Sartorius | 735491PR | via Sartorius |
Filter Tips 50-1200μL, pack of 960 | Biohit | 14-559-512 | via Fisher Scientific; use electronic multichannel-compatible tips |
Dry Ice | User-specific vendor | ||
Materials for Individual Mutant Storage | |||
Fisherbrand Premium Microcentrifuge Tubes: 1.5mL | Fisher Scientific | 05-408-130 | via Fisher Scientific |
Pipettes (P1000, P200, P20, P2) | Gilson | F167370 | via Gilson |
Materials for Quality Control PCR | |||
Fisherbrand Premium Microcentrifuge Tubes: 1.5mL | Fisher Scientific | 05-408-130 | via Fisher Scientific |
NanoDrop | Thermo Scientific | ND-2000 | via ThermoFisher |
PCR Thermocycler | |||
Omnistrips PCR Tubes with domed lids | Thermo Scientific | AB0404 | via Fisher Scientific |
ART Barrier low-retention pipette tips (10 uL, 100 uL, 1000 uL) | Molecular BioProducts, Inc. | Z676543 (10 uL), Z676713 (100 uL), Z676802 (1000 uL) | via Sigma-Aldrich |
Pipettes (P1000, P200, P20, P2) | Gilson | F167370 | via Gilson |
Fisherbrand Premium Microcentrifuge Tubes: 1.5mL | Fisher Scientific | 05-408-130 | via Fisher Scientific |
MasterPure DNA Purification Kit | Epicentre | MCD85201 | via Epicentre Technologies Corp |
GeneRuler 1 kb Plus DNA Ladder, ready-to-use | Thermo Scientific | SM1333 | via ThermoFisher |
RediLoad Loading Buffer | Invitrogen | 750026 | via ThermoFisher |
Chemicals | |||
Chemicals for Library and Individual Mutant Storage | |||
Glycerol MB Grade, 1L | Sigma Aldrich | G5516 | via Sigma-Aldrich |
LB Broth | Per 1L dH2O: 10g tryptone, 5g yeast extract, 5g NaCl, 1ml 1N NaOH (Current Protocols in Molecular Biology. Wiley, 1994.) | ||
Tryptone | Sigma Aldrich | T7293 | via Sigma-Aldrich |
Yeast Extract | Sigma Aldrich | Y1625 | via Sigma-Aldrich |
Sodium Chloride | Sigma Aldrich | S7653 | via Sigma-Aldrich |
Sodium Hydroxide | Sigma Aldrich | S8045 | via Sigma-Aldrich |
LB agar | See preparation above, add 15g Bacto Agar | ||
Bacto Agar | Sigma Aldrich | A5306 | via Sigma-Aldrich |
Gentamicin sulfate, 10g | BioReagent | 1405-41-0 | via Sigma-Aldrich |
Kanamycin sulfate | Gibco | 11815024 | via ThermoFisher |
Ethanol, 190 proof | Decon | 04-355-221 | via Fisher Scientific |
Chemicals for Quality Control PCR | |||
Primers | User-preferred vendor | See primers listed in Table 3 | |
Corning cellgro Molecular Biology Grade Water | Corning | 46000CV | via Fisher Scientific |
Taq Polymerase Buffer | Invitrogen | 10342020 | via ThermoFisher |
Taq DNA Polymerase, recombinant | Invitrogen | 10342020 | via ThermoFisher |
dNTPs | Invitrogen | 10297018 | via ThermoFisher |
Agarose | Sigma | A9539 | via Sigma-Aldrich |
Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи
Запросить разрешениеThis article has been published
Video Coming Soon
Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены