Lyme Hastalığının Faj Aracılı Genetik Manipülasyonu Spiroket Borrelia burgdorferi

Özet

Bakteriyofajın DNA'yı bakteri hücreleri arasında hareket ettirme yeteneği, onları bakteriyel konakçılarının genetik manipülasyonu için etkili araçlar haline getirir. Burada, Borrelia burgdorferi'nin bir bakteriyofajı olan φBB-1'i, Lyme hastalığı spiroketinin farklı suşları arasında heterolog DNA'yı dönüştürmek için indüklemek, iyileştirmek ve kullanmak için bir metodoloji sunulmaktadır.

Özet

Spiroket Borrelia burgdorferi'ye yabancı DNA'nın sokulması, neredeyse sadece elektroporasyon kullanılarak transformasyonla gerçekleştirilmiştir. Bu işlem, Lyme hastalığı spiroketinde diğer, daha iyi karakterize edilmiş Gram-negatif bakterilere göre önemli ölçüde daha düşük verimliliğe sahiptir. Transformasyonun başarı oranı, belirli geçmişlerden konsantre miktarlarda yüksek kaliteli DNA'ya sahip olmaya büyük ölçüde bağlıdır ve önemli gerinim-gerinim değişkenliğine tabidir. B. burgdorferi'ye yabancı DNA'yı (yani mekik vektörleri, floresan muhabirleri ve antibiyotik direnci belirteçleri) sokmak için alternatif yollar, Lyme hastalığı spiroketinin genetik manipülasyonu için yararlı araçların silahlandırılmasına önemli bir katkı olabilir. Bakteriyofaj, transdüksiyon adı verilen bir süreçte DNA'nın bakteriler arasındaki hareketi için doğal mekanizmalar olarak iyi tanınmıştır. Bu çalışmada, hem aynı hem de farklı genetik geçmişlere sahip B. burgdorferi hücreleri arasında DNA'yı dönüştürmek için her yerde bulunan borrelial faj φBB-1'i kullanmak için bir yöntem geliştirilmiştir. Dönüştürülmüş DNA, hem borrelial DNA'yı hem de küçük mekik vektörleri şeklinde heterolog DNA'yı içerir. Bu gösterim, Lyme hastalığı spiroketinin genetik manipülasyonu için elektroporasyonun bir tamamlayıcısı olarak faj aracılı transdüksiyonun potansiyel bir kullanımını önermektedir. Bu rapor, B. burgdorferi'den faj φBB-1'in indüksiyonu ve saflaştırılması, bu fajın transdüksiyon tahlillerinde kullanımı ve potansiyel transdüktanların seçimi ve taranması için yöntemleri açıklamaktadır.

Giriş

Spiroketal bakteri Borrelia burgdorferi'nin genetik manipülasyonu için araçların geliştirilmesi, Lyme^{hastalığının 1,2,3,4} doğasının anlaşılmasına ölçülemez bir değer katmıştır. B. burgdorferi, küçük bir doğrusal kromozomdan ve hem doğrusal hem de dairesel plazmidlerden oluşan alışılmadık derecede karmaşık bir genoma sahiptir ^5,6. Spontan plazmid kaybı, intragenik yeniden düzenleme (aynı organizma içinde genlerin bir plazmidden diğerine hareketi) ve yatay gen transf....

Protokol

Rekombinant DNA ve BSL-2 organizmalarını kullanan tüm deneyler Quinnipiac Üniversitesi Kurumsal Biyogüvenlik Komitesi tarafından gözden geçirilmiş ve onaylanmıştır.

1. φBB-1 üretimi için B. burgdorferi kültürünün hazırlanması

1. Barbour-Stoenner-Kelly besiyerini% 6.6 ısıda inaktive edilmiş normal tavşan serumu (BSK) ile desteklenmiş olarak hazırlayın ¹⁵. 1 L 1x BSK için, Tablo 1'de listelenen bileşenleri 900 mL suda birleştirin, 1 N sodyum hidroksit kullanarak pH'ı 7.6'ya ayarlayın ve 2-4 saat boyunca 4 ° C'de yavaşça karıştırın. Karıştırma tamamlandıktan sonra, gerek....

Sonuçlar

DNA'yı daha kolay dönüştürülebilir B. burgdorferi suşları veya elektrotransformasyona inatçı klonlar arasında hareket ettirmek için bakteriyofajın kullanılması, Lyme hastalığının belirleyicilerinin devam eden moleküler araştırması için başka bir aracı temsil eder. Burada tarif edilen transdüksiyon testi, potansiyel transdüktanların seçimi için bir veya iki antibiyotik kullanılarak DNA'nın ilgili klonlar arasındaki hareketini kolaylaştırmak için gerektiğinde değiştirilebili.......

Tartışmalar

Transdüksiyonun kullanımı, B. burgdorferi^{1,4,13,37'nin} elektrotransformasyonu ile ilişkili biyolojik ve teknik engellerin en azından bir kısmının üstesinden gelmenin bir yöntemini temsil edebilir. Birçok sistemde, bakteriyofaj, konakçı (profaj olmayan) DNA'yı, genelleştirilmiş veya uzmanlaşmış transdüksiyon^{22,23,24,49,50}

Malzemeler

Name	Company	Catalog Number	Comments
1 L filter units (PES, 0.22 µm pore size)	Millipore Sigma	S2GPU10RE
12 mm x 75 mm tube (dual position cap) (polypropylene)	USA Scientific	1450-0810	holds 4 mL with low void volume (for induction)
15 mL conical centrifuge tubes (polypropylene)	USA Scientific	5618-8271
1-methyl-3-nitroso-nitroguanidine (MNNG)	Millipore Sigma		CAUTION: potential carcinogen; no longer readily available, have not tested offered substitute
5.75" Pasteur Pipettes (cotton-plugged/borosilicate glass/non-sterile)	Thermo Fisher Scientific	13-678-8A	autoclave prior to use
50 mL conical centrifuge tubes (polypropylene)	USA Scientific	1500-1211
Absolute ethanol
Agarose LE	Dot Scientific inc.	AGLE-500
Bacto Neopeptone	Gibco	DF0119-17-9
Bacto TC Yeastolate	Gibco	255772
Bovine serum albumin (serum replacement grade)	Gemini Bio-Products	700-104P
Chloroform (for molecular biology)	Thermo Fisher Scientific	BP1145-1	CAUTION: volatile organic; use only in a chemical fume hood
CMRL-1066 w/o L-Glutamine (powder)	US Biological	C5900-01	cell culture grade
Erythromycin	Research Products International Corp	E57000-25.0
Gentamicin reagent solution	Gibco	15750-060
Glucose (Dextrose Anhydrous)	Thermo Fisher Scientific	BP350-500
HEPES	Thermo Fisher Scientific	BP310-500
Kanamycin sulfate	Thermo Fisher Scientific	25389-94-0
Millex-GS (0.22 µM pore size)	Millipore Sigma	SLGSM33SS	to filter sterilize antibiotics and other small volume solutions
Mitomycin C	Thermo Fisher Scientific	BP25312	CAUTION: potential carcinogen; use only in a chemical fume hood
N-acetyl-D-glucosamine	MP Biomedicals, LLC	100068
Oligonucleotides (primers for PCR)	IDT DNA
OmniPrep (total genomic extraction kit)	G Biosciences	786-136
Petri Dish (100 mm × 15 mm)	Thermo Fisher Scientific	FB0875712
Petroff-Hausser counting chamber	Hausser scientific	HS-3900
Petroff-Hausser counting chamber cover glass	Hausser scientific	HS-5051
Polyethylene glycol 8000 (PEG)	Thermo Fisher Scientific	BP233-1
Rabbit serum non-sterile trace-hemolyzed young (NRS)	Pel-Freez Biologicals	31119-3	heat inactivate as per manufacturer's instructions
Semi-micro UV transparent cuvettes	USA Scientific	9750-9150
Sodium bicarbonate	Thermo Fisher Scientific	BP328-500
Sodium chloride	Thermo Fisher Scientific	BP358-1
Sodium pyruvate	Millipore Sigma	P8674-25G
Spectronic Genesys 5	Thermo Fisher Scientific
Streptomycin sulfate solution	Millipore Sigma	S6501-50G
Trisodium citrate dihydrate	Millipore Sigma	S1804-500G	sodium citrate for BSK