Name: methodology for the study of horizontal gene transfer in staphylococcus aureus
Uploaded: 2017-03-10T12:30:00
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This work was partly supported by Takeda Science Foundation, Pfizer Academic Contribution and JSPS Postdoctoral Fellowship for Foreign Researchers (FC).

NOTA: Las cepas y los materiales utilizados en este trabajo se enumeran en la Tabla 1 y la Tabla de Materiales, respectivamente. En los experimentos de transmisión, N315 y COL cfr derivados -positivos fueron utilizados como donantes del gen cfr (N315-45 y COL-45). Estas cepas se obtuvieron previamente por conjugación, utilizando como donante de un cfr clínica -positivo cepa Staphylococcus epidermidis (ST2), siguiendo el protocolo de conjugación es...

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	<li>Lindsay, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Genomic+variation+and+evolution+of+Staphylococcus+aureus.">Genomic variation and evolution of Staphylococcus aureus.</a> IJMM. 300, 98-103 (2010).</li><li>Morikawa, K., 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=Expression+of+a+cryptic+secondary+sigma+factor+gene+unveils+natural+competence+for+DNA+transformation+in+Staphylococcus+aureus.">Expression of a cryptic secondary sigma factor gene unveils natural competence for DNA transformation in Staphylococcus aureus.</a> PLoS Pathog. 8, e1003003 (2012).</li><li>Caryl, J. A., O'Neill, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Complete+nucleotide+sequence+of+pGO1,+the+prototype+conjugative+plasmid+from+the+Staphylococci.">Complete nucleotide sequence of pGO1, the prototype conjugative plasmid from the Staphylococci.</a> Plasmid. 62, 35-38 (2009).</li><li>Novick, R. P., Christie, G. E., Penades, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+phage-related+chromosomal+islands+of+Gram-positive+bacteria.">The phage-related chromosomal islands of Gram-positive bacteria.</a> Nat. Rev. Microbiol. 8, 541-551 (2010).</li><li>Dubey, G. P., Ben-Yehuda, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intercellular+nanotubes+mediate+bacterial+communication.">Intercellular nanotubes mediate bacterial communication.</a> Cell. 144, 590-600 (2011).</li><li>Dubey, G. P., 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=Architecture+and+Characteristics+of+Bacterial+Nanotubes.">Architecture and Characteristics of Bacterial Nanotubes.</a> Dev cell. 36, 453-461 (2016).</li><li>Cafini, 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=Horizontal+gene+transmission+of+the+cfr+gene+to+MRSA+and+Enterococcus:+role+of+Staphylococcus+epidermidis+as+a+reservoir+and+alternative+pathway+for+the+spread+of+linezolid+resistance.">Horizontal gene transmission of the cfr gene to MRSA and Enterococcus: role of Staphylococcus epidermidis as a reservoir and alternative pathway for the spread of linezolid resistance.</a> J. Antimicrob. Chemother. 71, 587-592 (2016).</li><li>Dyke, K. G., Jevons, M. P., Parker, M. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Penicillinase+production+and+intrinsic+resistance+to+penicillins+in+Staphylococcus+aures.">Penicillinase production and intrinsic resistance to penicillins in Staphylococcus aures.</a> Lancet. 1, 835-838 (1966).</li><li>Kuroda, M., 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=Whole+genome+sequencing+of+meticillin-resistant+Staphylococcus+aureus.">Whole genome sequencing of meticillin-resistant Staphylococcus aureus.</a> Lancet. 357, 1225-1240 (2001).</li><li>Marraffini, L. A., Sontheimer, E. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=CRISPR+interference+limits+horizontal+gene+transfer+in+staphylococci+by+targeting+DNA.">CRISPR interference limits horizontal gene transfer in staphylococci by targeting DNA.</a> Science. 322, 1843-1845 (2008).</li><li>Clinical Laboratory Standards Institute. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Methods for Dilution Antimicrobial Susceptibility Tests for Bacteria that Growth Aerobically - Seventh Edition: Approved Standard M7-A7. , (2006).</li><li>Edwards, R. A., Helm, R. A., Maloy, S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Increasing+DNA+transfer+efficiency+by+temporary+inactivation+of+host+restriction.">Increasing DNA transfer efficiency by temporary inactivation of host restriction.</a> BioTechniques. 26, 892-894 (1999).</li><li>Thi, L. T., Romero, V. M., Morikawa, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cell+wall-affecting+antibiotics+modulate+natural+transformation+in+SigH-expressing+Staphylococcus+aureus.">Cell wall-affecting antibiotics modulate natural transformation in SigH-expressing Staphylococcus aureus.</a> J. Antibiot. , (2015).</li><li>Long, K. S., Poehlsgaard, J., Kehrenberg, C., Schwarz, S., Vester, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Cfr+rRNA+methyltransferase+confers+resistance+to+Phenicols,+Lincosamides,+Oxazolidinones,+Pleuromutilins,+and+Streptogramin+A+antibiotics.">The Cfr rRNA methyltransferase confers resistance to Phenicols, Lincosamides, Oxazolidinones, Pleuromutilins, and Streptogramin A antibiotics.</a> Antimicrob. Agents Chemother. 50, 2500-2505 (2006).</li><li>Ando, T., 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=Restriction-modification+system+differences+in+Helicobacter+pylori+are+a+barrier+to+interstrain+plasmid+transfer.">Restriction-modification system differences in Helicobacter pylori are a barrier to interstrain plasmid transfer.</a> Mol microbiol. 37, 1052-1065 (2000).</li><li>Evans, B. A., Rozen, D. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Significant+variation+in+transformation+frequency+in+Streptococcus+pneumoniae.">Significant variation in transformation frequency in Streptococcus pneumoniae.</a> ISME J. 7, 791-799 (2013).</li><li>Wilson, D. L., 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=Variation+of+the+natural+transformation+frequency+of+Campylobacter+jejuni+in+liquid+shake+culture.">Variation of the natural transformation frequency of Campylobacter jejuni in liquid shake culture.</a> Microbiology. 149, 3603-3615 (2003).</li><li>McCarthy, A. J., Witney, A. A., Lindsay, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Staphylococcus+aureus+temperate+bacteriophage:+carriage+and+horizontal+gene+transfer+is+lineage+associated.">Staphylococcus aureus temperate bacteriophage: carriage and horizontal gene transfer is lineage associated.</a> Front Cell Infect Microbiol. 2, 6 (2012).</li><li>Lindsay, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Staphylococcus+aureus+genomics+and+the+impact+of+horizontal+gene+transfer.">Staphylococcus aureus genomics and the impact of horizontal gene transfer.</a> IJMM. 304, 103-109 (2014).</li><li>Uchiyama, J., 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=Intragenus+generalized+transduction+in+Staphylococcus+spp.+by+a+novel+giant+phage.">Intragenus generalized transduction in Staphylococcus spp. by a novel giant phage.</a> ISME J. 8, 1949-1952 (2014).</li></ol>

<html> Este trabajo describe los tres métodos principales para estudiar la HGT de los determinantes genéticos en S. aureus. Aunque la transducción y conjugación se han estudiado durante décadas, la existencia de transformación natural fue reconocida sólo recientemente 2. De este modo, S. aureus está equipado con todos los tres principales modos de HGT, y prueba de todos ellos es necesaria para aclarar las posibles vías de difusión de los determinantes genéticos. El obj...

Staphylococcus aureus es una bacteria Gram-positiva comensal que habita de forma natural de la cavidad nasal y la piel de los seres humanos y animales. Esta especie bacteriana es la causa principal de las infecciones nosocomiales en los hospitales y establecimientos de salud. Además, su capacidad para desarrollar resistencia a los diferentes compuestos antimicrobianos ha hecho que el manejo de las infecciones causadas por esta bacteria en una preocupación mundial. Se conocen dos vías principales que participan en la difusión de los fenotipos de resistencia: la diseminación clonal de genotipos resistentes y la difusión de los determinantes genéticos entre la piscina bacteriana. En el caso de S. aureus, diferentes genes de resistencia a antibióticos (así como determinantes de virulencia) se han encontrado para ser asociado con los elementos genéticos móviles (MGEs) 1. La presencia de estos elementos en el genoma de S. aureus indica que la adquisición y transferencia de genetic materiales dentro de la población bacteriana podría desempeñar un papel importante para S. aureus adaptación y evolución. El material genético se puede intercambiar a través de tres mecanismos bien conocidos de HGT en bacterias Gram-positivas: transformación, conjugación, y la transducción de fago. La transformación implica la captación de ADN libre. Para adquirir el ADN extraño, las células bacterianas necesitan desarrollar una fase fisiológica especial: la etapa de la competencia. Cuando se alcanza esta etapa, las células competentes son capaces de transportar ADN en el citoplasma, la adquisición de nuevos determinantes genéticos. En el caso de S. aureus, la existencia de transformación natural se ha demostrado recientemente 2. En línea con esto, nuestro grupo ha arrojado luz sobre la relevancia de la expresión del factor de SigH (una transcripción secundaria críptica factor sigma) en la etapa de competencia de desarrollo y de cómo su expresión constitutiva hace S. aureus capaz de reaching la etapa de competencia, lo que permite la adquisición de fenotipos resistentes por transformación natural 2. La conjugación es un proceso que implica la transmisión de ADN de una célula viva (donante) a otra (receptor). Tanto las células deben estar en contacto directo, permitiendo que el ADN que debe intercambiarse mientras protegida por estructuras especiales, tales como tubos o poros. La transferencia de ADN por este método requiere la maquinaria conjugativo. En S. aureus, el plásmido conjugativo prototipo es PGO1, que alberga el conjugativo TraA operón 3. transducción de fago implica la transferencia de ADN de una célula a través de la infección del bacteriófago e implica el embalaje de ADN bacteriano, en lugar de ADN viral, en la cápside del fago. La mayoría de los aislados de S. aureus se lisogenizó por bacteriófagos 1. Tras condiciones de estrés, prophages pueden ser extirpados del genoma bacterianoey turno al ciclo lítico. Estos son los tres mecanismos bien conocidos para la transmisión de ADN en S. aureus. Hay algunos mecanismos de transferencia adicionales, tales como &quot;pseudo-transformación&quot; 2 y sistemas de fagos como en la transferencia de islas de patogenicidad 4. Recientemente, un grupo informó de que &quot;nanotubos&quot; están involucrados en la transferencia de materiales celulares (incluyendo el ADN plásmido) entre las células vecinas 5, 6, pero un estudio de seguimiento no se ha manifestado de otros grupos hasta ahora. Este trabajo proporciona la metodología necesaria para estudiar HGT en S. aureus, abordando las tres principales vías de transferencia de conjugación, la transducción y transformación natural. Los resultados obtenidos con estas metodologías se utilizaron para estudiar la transmisión del gen cfr (cloranfenicol / resistencia florfenicol) entre7 cepas de S. aureus. Estas tres técnicas son herramientas versátiles para la investigación de la transmisión MGE en S. aureus.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="737">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:284px;">Tryptic Soy Broth (TSB)&#160;</td>
			<td style="width:216px;">Becton Dickinson&#160;</td>
			<td style="width:121px;">211825</td>
			<td style="width:116px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Brain Heart Infusion (BHI)</td>
			<td>Becton Dickinson&#160;</td>
			<td>211059</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Nutrient Broth No. 2</td>
			<td>Oxoid</td>
			<td>CM0067</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Sheep blood agar</td>
			<td>Eiken Chemical Co.,Ltd.</td>
			<td>E-MR96</td>
			<td>Tryptic soy agar added with 5% (v/v) sheep blood according to the manufacturer.&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Agar powder</td>
			<td>Wako Pure Chemical Industries</td>
			<td>010-08725</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Sodium citrate (Trisodium citrate dihydrate)</td>
			<td>Wako Pure Chemical Industries</td>
			<td>191-01785</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Cellulose Ester Gridded 0.45 &#956;L HAWG filter</td>
			<td>Merck Milipore</td>
			<td>HAWG 02500</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">QIAfilter Plasmid Midi kit</td>
			<td>QIAGEN</td>
			<td>12243</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

methodology for the study of horizontal gene transfer in staphylococcus aureus

Una característica importante de la importante patógeno humano oportunista Staphylococcus aureus es su extraordinaria capacidad para adquirir rápidamente la resistencia a los antibióticos. Los estudios genómicos revelan que S. aureus lleva muchos genes de virulencia y resistencia situados en elementos genéticos móviles, lo que sugiere que la transferencia horizontal de genes (HGT) desempeña un papel crítico en la evolución S. aureus. Sin embargo, una descripción completa y detallada de la metodología utilizada para estudiar HGT en S. aureus que aún falta, especialmente en cuanto a transformación natural, que se ha informado recientemente en esta bacteria. Este trabajo describe tres protocolos que son útiles para la investigación in vitro de HGT en S. aureus: conjugación, transducción de fago, y la transformación natural. Para este objetivo, el gen CFR (cloranfenicol / resistencia florfenicol), que confiere los fenicoles, lincosamidas, oxazolidinonas, pleuromutilinas, ya la estreptogramina A (PhLOPSA) -Resistencia fenotipo, se utilizó. La comprensión de los mecanismos mediante los cuales S. aureus transfiere material genético a otras cepas es esencial para la comprensión de la rápida adquisición de resistencia y ayuda a clarificar los modos de difusión reportados en los programas de vigilancia o para predecir aún más el modo de difusión en el futuro.

Los resultados representados aquí han sido publicados anteriormente (adaptado de la referencia 7 con el permiso del editor). Se estudiaron las posibles vías de transmisión del gen cfr, lo que provoca de bajo nivel de resistencia linezolid y la expresión del fenotipo PhLOPSA-resistencia 14, 15 en las cepas de S. aureus, mediante la investigación de tres mecanis...

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Methodology for the Study of Horizontal Gene Transfer in Staphylococcus aureus

Se describe aquí tres protocolos diferentes para la investigación in vitro de la conjugación, transducción, transformación y natural en el Staphylococcus aureus.

Metodología para el Estudio de la transferencia horizontal de genes en<em&gt; Staphylococcus aureus</em

One important feature of the major opportunistic human pathogen Staphylococcus aureus is its extraordinary ability to rapidly acquire resistance to ...

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Methodology for the Study of Horizontal Gene Transfer in Staphylococcus aureus

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