En pålitlig metod för RNA isolering av<em> Pseudomonas aeruginosa</em> Återhämtat sig från murina cecums beskrivs. Den återvunna RNA är av tillräcklig kvantitet och kvalitet för senare qPCR, transkription profilering, och RNA Seq experiment. Denna teknik kan anpassas för RNA isolering av andra intestinal mikrober.
Pseudomonas aeruginosa (PA) infektioner leder till hög sjuklighet och dödlighet i hosts med nedsatt immunförsvar, såsom patienter med leukemi, svåra brännskador eller organtransplantationer 1. Hos patienter med hög risk att utveckla PA blodomloppet infektioner, är gastrointestinala (GI) tarmkanalen den huvudsakliga reservoaren för kolonisation 2, men de mekanismer genom vilka PA övergångar från en asymtomatisk kolonisera mikrob till en invasiv, och ofta dödliga, patogener är oklara. Tidigare utförde vi in vivo-experiment transkription profilering genom att återvinna PA mRNA från bakterieceller som bor i cecums av koloniserade möss 3 för att identifiera förändringar i bakteriellt genuttryck under förändringar värdens immunstatus.
Som med alla transkription profilering experiment, är det hastighetsbegränsande steget i isolering av tillräckliga mängder av hög kvalitet mRNA. Med tanke på det överflöd av enzymer, skräp, rester mat och partiklar i mag-tarmkanalen, är utmaningen av RNA isolering skrämmande. Här presenterar vi en metod för tillförlitliga och reproducerbara isolering av bakteriell RNA återhämtat sig från murina mag-tarmkanalen. Denna metod använder en väletablerad murin modell av PA GI kolonisation och neutropeni-inducerad spridning 4. När GI kolonisation med PA bekräftas, möss är euthanized och cecal innehållet återvinns och blixt fryst. RNA extraheras sedan med hjälp av en kombination av mekaniska störningar, kokning, fenol / kloroform extraktioner DNas behandling och affinitetskromatografi. Kvantitet och renhet bekräftas av spektrofotometri (Nanodrop Technologies) och bioanalyzer (Agilent Technologies) (Fig. 1). Denna metod för GI mikrobiell RNA isolering kan lätt anpassas till andra bakterier och svampar också.
RNA-extraktion som beskrivs här tillåter återvinning av tillräckliga mängder av högkvalitativa Pseudomonas aeruginosa RNA totala skördats från murina mag-tarmkanalen. Denna metod är inte begränsad till P. aeruginosa och kan potentiellt användas till andra bakterier. Återhämtningen av tillräcklig mikroorganismer från tarmen varierar betydligt från organism till organism. I vår murina modell, s. aeruginosa koloniserar vanligtvis murina magtarmkanalen på nivåer mellan 5 x 10 7 till 5 x 10 8 cfu / g avföring 4. Sedan återhämtade cecal innehållet är ungefär 0,5 gram, det uppskattade antalet P. aeruginosa återhämtat sig från två cecums är mellan 5 x 10 7 till 5 x 10 8 CFU. Om andra mikroorganismer används, skulle det vara klokt att kontrollera GI kolonisation nivåer och sedan beräkna antalet cecums som behövs för att återfå de riktade antal CFU. Det är också viktigt att notera att när du använder denna murina modell Antibiotikabehandlade möss inte är infekterade med PA har inga mätbara mängder av RNA isoleras från sina cecal innehåll.
Vår mus modell av Pseudomonas aeruginosa mag kolonisation och försöker sprida att efterlikna patogenesen av P. aeruginosa bakteriemi i cancer och stamceller patienter. I denna patientgrupp är kommensala floran ofta utarmat sekundärt till behandling med antibiotika eller kemoterapeutiska behandling (t.ex. antibiotika utarmning av GI kommensala floran) resulterar i överväxt av patogena mikrober (t.ex. mono-förening med P. aeruginosa) och sedan påföljande spridning efter immunsystemet. Fördelar och begränsningar av denna mus modell har redan behandlats tidigare 4. Syftet med denna aktuella studien är att ge en metod för att isolera mikrobiell totala RNA från mag-tarmkanalen. Detta protokoll kan enkelt anpassas till andra murina modeller som studerar andra aspekter av mikrobiell patogenes i mag-tarmkanalen (dvs. commensal flora interaktioner, bakteriella effekter på inflammatorisk tarmsjukdom, etc.).
En fördel med denna metod är införandet av flera lys steg inklusive frys / tö, mekaniska störningar (pulverisering med murbruk / stöt, homogenisering), kokning, och kemisk lys (t ex SDS). Trots de många lys steg, kan vissa mikroorganismer (framför allt grampositiva bakterier och svamp / jäst) kräva ytterligare mekaniska störningar. Efter den heta lys / syra fenol-kloroform inkubationen (steg 3,5), tillägg av kulor (0,1 mm för bakterier och / eller 0,5-0,7 mm för jäst) och en efterföljande pärla-slå steg bör vara tillräcklig för att lysera dessa organismer 9, 10.
Med tanke på de komplicerade material som återvunnits från murina blindtarmen, de upprepade kalla acid-phenol/chloroform extraktioner (steg från 3,7 till 3,9) är absolut nödvändiga för att uppnå acceptabel RNA kvalitet och integritet för vidare reaktioner. Mellan 3-5 kallt acid-phenol/chloroform extraktioner kan krävas innan de vita gränssnittet mellan vattenfasen och den organiska fasen elimineras. Slutligen, en kombination av både DNase behandling (Steg 4) och RNeasy Cleanup Protocol (steg 5) är väsentliga för att avlägsna kontaminerande DNA och små icke-mRNA (5s och tRNA). Som nämnts tidigare är RNA återvinns genom att utnyttja detta protokoll av tillräcklig kvantitet och kvalitet för senare transkription profilering 3, qPCR (opublicerade) och RNA Seq (opublicerade) experiment.
The authors have nothing to disclose.
Detta arbete har finansierats av National Institutes of Health bidrag AI62983 (AYK), AI22535 (GPB).
Name of the reagent | Company | Catalogue number |
---|---|---|
Mortar and Pestle | Fisher | 12-947-1 |
Homogenizer | Omni | TM-125 |
Oak Ridge centrifuge tubes (50 ml) | Nalgene | 3119-0050 |
Acid Phenol/Chloroform | Ambion | AM9720 |
Chloroform | Sigma-Aldrich | C2432 |
Isoamyl Alcohol | Sigma-Aldrich | W205702 |
Isopropanol | Sigma-Aldrich | 190764 |
Diethyl pyrocarbonate (DEPC) | Sigma-Aldrich | 40718 |
DNase | Ambion | AM2238 |
RNeasy Kit | Qiagen | 74104 |
3M Sodium Acetate | Ambion | AM9740 |
100% Ethanol | Sigma-Aldrich | E7023 |