תת-סוגים של<em> Jejuni קמפילובקטר</em> SSP.<em> doylei</em> המבודד באמצעות ספקטרומטריית מסה מבוססת PhyloProteomics (MSPP)
Summary
Phyloproteomics Mass מבוסס ספקטרומטריית (MSPP) שמש להקליד אוסף של SSP jejuni קמפילובקטר. Doylei מבודד ברמת הזן בהשוואת הקלדת רצף multilocus (MLST).
Abstract
MALDI-TOF MS מציעה את האפשרות להבחין כמה חיידקים לא רק ברמת המין ותתי אבל אף מתחתיו ברמת המתח. isoforms אללים של יונים סמן ביולוגי לזיהוי לגרום משמרות המונית ספציפי לבודד. phyloproteomics Mass מבוסס ספקטרומטריית (MSPP) הוא שיטה חדשנית המשלבת ההמונים סמנו הביולוגיים לזיהוי ספקטרומטריה בתכנית המאפשרת ניכוי יחסי phyloproteomic ממשמרות מסה ספציפיות לבודדות לעומת הגנום רצף זן התייחסות. רצף חומצות אמינו מוסק משמש ואז לחשב dendrograms המבוסס MSPP.
כאן אנו מתארים את זרימת העבודה של MSPP ידי הקלדת SSP jejuni קמפילובקטר. Doylei אוסף מבודד של שבעה זנים. כל שבעה הזנים היו ממקור אנושי והקלדת רצף multilocus (MLST) הפגינו המגוון הגנטי שלהם. MSPP-הקלדה הביאה שבעה סוגי MSPP רצף שונים, משקף PHY שלהם מספיקיחסי logenetic.
ג jejuni SSP. doylei ערכת MSPP כוללת 14 יונים סמן ביולוגיים שונים, חלבונים ריבוזומלי בעיקר בטווח ההמוני של 2 עד 11 kDa. MSPP יכול באופן עקרוני, להיות מותאם לפלטפורמות ספקטרומטריה אחרות עם טווח המוני מורחב. לכן, טכניקה זו יש פוטנציאל להיות כלי שימושי עבור הקלדה מיקרוביאלי רמת המתח.
Introduction
במהלך העשור האחרון, יינון desorption לייזר בסיוע מטריקס הזמן של הטיסה ספקטרומטריית מסה (MALDI-TOF MS) התקדמה להיות שיטה סטנדרטית מוערך מאוד על הסוג חיידקים וזיהוי מינים במיקרוביולוגיה קלינית 1, 2. זיהוי מינים מבוסס על ההקלטה של טביעות אצבעות חלבון קטנות של תאים שלמים או lysates תא. הטווח ההמוני האופייני ספקטרומטר מסה בשימוש במיקרוביולוגיה השגרה הקלינית הוא 2-20 kDa. בנוסף, ספקטרה וכתוצאה מכך ניתן להשתמש להפלות זנים בבית-מינים מתחת ומתחת-תת-מין ברמה 3. המחקרים החלוציים מוקדם זיהו יונים סמן ביולוגי ספציפי עבור תת קבוצה מסוימת של זנים קמפילובקטר jejuni 4, Clostridium difficile 5, SSP enterica סלמונלה. serovar enterica typhi 6, Staphylococcus aureus 7 – 9, ו- Escherichia coli 10 – 12.
השילוב של מספר המונים משתנים סמן ביולוגי המתאימים isoforms אללים מציע את האפשרות עבור תת-סוגים עמוקים. בעבר, הצלחנו ליישם שיטה להמיר וריאציות אלה פרופילים המוניים לתוך יחסי phyloproteomic משמעות לשחזור קראו ספקטרומטריית מסת phyloproteomics המבוססת (MSPP) על ג SSP jejuni. לבודד jejuni אוסף 13. MSPP יכול לשמש השווה ספקטרומטריה לטכניקות לתת-סוגים מבוססים רצף DNA כמו הקלדת רצף multilocus (MLST).
מיני קמפילובקטר הם הגורם המוביל של גסטרואנטריטיס חיידקי ברחבי עולם 14, 15. כתוצאה sequela Campylobacteriosis שלאחר זיהומיות, כלומר, תסמונת גיאן-בארה, דלקת מפרקים תגובתית ומחלות מעי דלקתיות עלולות להתעורר 16. המקורות העיקריים של זיהום הםבשר בעלי חיים נגוע מן העוף, הודו, חזיר, בקר, כבשים וברווזים, מים וחלב משטח 15, 17. לכן, מחקרי מעקב קבועים אפידמיולוגיים בהקשר של בטיחות מזון נחוצים. MLST הוא "תקן הזהב" ב הקלדה מולקולרית עבור מיני קמפילובקטר 18. מכיוון הרצף סנגר שיטה המבוסס MLST הוא עבודה אינטנסיבית, זמן רבים יחסית יקר, הקלדת MLST מוגבלת מחזורים לבודדים קטנים יחסית. לכן, יש צורך בשיטות לתת-סוגים זולים יותר ומהירות יותר. צורך זה יכול להיות נפגשו על ידי שיטות ספקטרומטריה כמו MSPP.
בעבודה זו אנו מציגים פרוטוקול מפורט עבור הקלדת MSPP באמצעות אוסף של SSP jejuni קמפילובקטר. Doylei מבודד והשוואה של הפוטנציאל שלה עם MLST.
Protocol
Representative Results
Discussion
השלב הקריטי ביותר בהקמת בסכימת MSPP הוא קביעת גנטיות חד-משמעית של זהויות יון סמן ביולוגי. אם לא ניתן לזהות סמן ביולוגי ללא ספק, אז זה צריך להיות מחוץ מהתכנית 13.
ג ערכת SSP jejuni. doylei כוללת 14 יוני סמן ביולוגיים שונים. א…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
We are grateful to Hannah Kleinschmidt for excellent technical support. This paper was funded by the Open Access support program of the Deutsche Forschungsgemeinschaft and the publication fund of the Georg August Universität Göttingen.
Materials
| acetonitrile | Sigma-Aldrich, Taufkirchen, Germany | 34967 | |
| Autoflex III TOF/TOF 200 system | Bruker Daltonics, Bremen, Germany | GT02554 G201 | Mass spectrometer |
| bacterial test standard BTS | Bruker Daltonics, Bremen, Germany | 604537 | |
| BioTools 3.2 SR1 | Bruker Daltonics, Bremen, Germany | 263564 | Software Package |
| Bruker IVD Bakterial Test Standard | Bruker Daltonics, Bremen, Germany | 8290190 | 5 tubes |
| Campylobacter jejuni subsp. doylei isolate | Belgium coordinated collection of microorganisms/Laboratory of Microbiology UGent BCCM/LMG Ghent, Belgium | LMG8843 | ATCC 49349;IMVS 1141;NCTC 11951;strain 093 |
| Campylobacter jejuni subsp. doylei isolate | Belgium coordinated collection of microorganisms/Laboratory of Microbiology UGent BCCM/LMG Ghent, Belgium | LMG9143 | Goossens Z90 |
| Campylobacter jejuni subsp. doylei isolate | Belgium coordinated collection of microorganisms/Laboratory of Microbiology UGent BCCM/LMG Ghent, Belgium | LMG7790 | ATCC 49350;CCUG 18265;Kasper 71;LMG 8219;NCTC 11847 |
| Campylobacter jejuni subsp. doylei isolate | Belgium coordinated collection of microorganisms/Laboratory of Microbiology UGent BCCM/LMG Ghent, Belgium | LMG9243 | Goossens N130 |
| Campylobacter jejuni subsp. doylei isolate | Belgium coordinated collection of microorganisms/Laboratory of Microbiology UGent BCCM/LMG Ghent, Belgium | LMG8871 | NCTC A603/87 |
| Campylobacter jejuni subsp. doylei isolate | Belgium coordinated collection of microorganisms/Laboratory of Microbiology UGent BCCM/LMG Ghent, Belgium | LMG9255 | Goossens B538 |
| Campylobacter jejuni subsp. doylei isolate | Belgium coordinated collection of microorganisms/Laboratory of Microbiology UGent BCCM/LMG Ghent, Belgium | LMG8870 | NCTC A613/87 |
| Columbia agar base | Merck, Darmstadt, Germany | 1.10455 .0500 | 500 g |
| Compass for FlexSeries 1.2 SR1 | Bruker Daltonics, Bremen, Germany | 251419 | Software Package |
| defibrinated sheep blood | Oxoid Deutschland GmbH, Wesel, Germany | SR0051 | |
| ethanol | Sigma-Aldrich, Taufkirchen, Germany | 02854 Fluka | |
| formic acid | Sigma-Aldrich, Taufkirchen, Germany | F0507 | |
| HCCA matrix | Bruker Daltonics, Bremen, Germany | 604531 | |
| Kimwipes paper tissue | Kimtech Science via Sigma-Aldrich, Taufkirchen, Germany | Z188956 | |
| MALDI Biotyper 2.0 | Bruker Daltonics, Bremen, Germany | 259935 | Software Package |
| Mast Cryobank vials | Mast Diagnostica, Reinfeld, Germany | CRYO/B | |
| MSP 96 polished steel target | Bruker Daltonics, Bremen, Germany | 224989 | |
| QIAamp DNA Mini Kit | Qiagen, Hilden, Germany | 51304 | |
| recombinant human insulin | Sigma-Aldrich, Taufkirchen, Germany | I2643 | |
| trifluoroacetic acid | Sigma-Aldrich, Taufkirchen, Germany | T6508 | |
| water, molecular biology-grade | Sigma-Aldrich, Taufkirchen, Germany | W4502 |
References
- Seng, P., et al. Ongoing revolution in bacteriology: routine identification of bacteria by matrix-assisted laser desorption ionization time-of-flight mass spectrometry. Clin Infect Dis. 49 (4), 543-551 (2009).
- Bader, O. MALDI-TOF-MS-based species identification and typing approaches in medical mycology. Proteomics. 13 (5), 788-799 (2013).
- Sandrin, T. R., Goldstein, J. E., Schumaker, S. MALDI TOF MS profiling of bacteria at the strain level: a review. Mass Spectrom Rev. 32 (3), 188-217 (2013).
- Zautner, A. E., et al. Discrimination of multilocus sequence typing-based Campylobacter jejuni subgroups by MALDI-TOF mass spectrometry. BMC Microbiol. 13, 247 (2013).
- Reil, M., et al. Recognition of Clostridium difficile PCR-ribotypes 001, 027 and 126/078 using an extended MALDI-TOF MS system. Eur J Clin Microbiol Infect Dis. 30 (11), 1431-1436 (2011).
- Kuhns, M., Zautner, A. E., et al. Rapid discrimination of Salmonella enterica serovar Typhi from other serovars by MALDI-TOF mass spectrometry. PLoS One. 7 (6), e40004 (2012).
- Wolters, M., et al. MALDI-TOF MS fingerprinting allows for discrimination of major methicillin-resistant Staphylococcus aureus lineages. Int J Med Microbiol. 301 (1), 64-68 (2011).
- Josten, M., et al. Analysis of the matrix-assisted laser desorption ionization-time of flight mass spectrum of Staphylococcus aureus identifies mutations that allow differentiation of the main clonal lineages. J Clin Microbiol. 51 (6), 1809-1817 (2013).
- Lu, J. J., Tsai, F. J., Ho, C. M., Liu, Y. C., Chen, C. J. Peptide biomarker discovery for identification of methicillin-resistant and vancomycin-intermediate Staphylococcus aureus strains by MALDI-TOF. Anal Chem. 84 (13), 5685-5692 (2012).
- Novais, A., et al. MALDI-TOF mass spectrometry as a tool for the discrimination of high-risk Escherichia coli clones from phylogenetic groups B2 (ST131) and D (ST69, ST405, ST393). Eur J Clin Microbiol Infect Dis. , (2014).
- Matsumura, Y., et al. Detection of extended-spectrum-beta-lactamase-producing Escherichia coli ST131 and ST405 clonal groups by matrix-assisted laser desorption ionization-time of flight mass spectrometry. J Clin Microbiol. 52 (4), 1034-1040 (2014).
- Christner, M., et al. Rapid MALDI-TOF Mass Spectrometry Strain Typing during a Large Outbreak of Shiga-Toxigenic Escherichia coli. PLoS One. 9 (7), e101924 (2014).
- Zautner, A. E., Masanta, W. O., Weig, M., Groß, U., Bader, O. Mass Spectrometry-based PhyloProteomics (MSPP): A novel microbial typing Method. Scientific Reports. 5, (2015).
- Dasti, J. I., Tareen, A. M., Lugert, R., Zautner, A. E., Gross, U. Campylobacter jejuni: a brief overview on pathogenicity-associated factors and disease-mediating mechanisms. Int J Med Microbiol. 300 (4), 205-211 (2010).
- Zautner, A. E., et al. Seroprevalence of campylobacteriosis and relevant post-infectious sequelae. Eur J Clin Microbiol Infect Dis. 33 (6), 1019-1027 (2014).
- Zautner, A. E., Herrmann, S., Groß, U. Campylobacter jejuni – The Search for virulence-associated factors. Archiv Fur Lebensmittelhygiene. 61 (3), 91-101 (2010).
- Dingle, K. E., et al. Multilocus sequence typing system for Campylobacter jejuni. J Clin Microbiol. 39 (1), 14-23 (2001).
- Dingle, K. E., et al. Molecular characterization of Campylobacter jejuni clones: a basis for epidemiologic investigation. Emerg Infect Dis. 8 (9), 949-955 (2002).
- Cody, A. J., et al. Real-time genomic epidemiological evaluation of human Campylobacter isolates by use of whole-genome multilocus sequence typing. J Clin Microbiol. 51 (8), 2526-2534 (2013).
- Tamura, K., Stecher, G., Peterson, D., Filipski, A., Kumar, S. MEGA6: Molecular Evolutionary Genetics Analysis version 6.0. Mol Biol Evol. 30 (12), 2725-2729 (2013).
- Jolley, K. A., Chan, M. S., Maiden, M. C. mlstdbNet – distributed multi-locus sequence typing (MLST) databases. BMC Bioinformatics. 5, 86 (2004).
- Verroken, A., et al. Evaluation of Matrix-Assisted Laser Desorption Ionization-Time of Flight Mass Spectrometry for Identification of Nocardia Species. J Clinl Microbiol. 48 (11), 4015-4021 (2010).
- El Khéchine, A., Couderc, C., Flaudrops, C., Raoult, D., Drancourt, M. Matrix-Assisted Laser Desorption/Ionization Time-of-Flight Mass Spectrometry Identification of Mycobacteria in Routine Clinical Practice. PLoS ONE. 6 (9), e24720 (2011).
- Goujon, M., et al. A new bioinformatics analysis tools framework at EMBL-EBI. Nucleic Acids Research. 38, 695-699 (2010).
- Hall, T. A. BioEdit: a user-friendly biological sequence alignment editor and analysis program for Windows 95/98/NT. Nucleic Acids Symposium Series. 41, 95-98 (1999).
- Jolley, K. A., et al. Ribosomal multilocus sequence typing: universal characterization of bacteria from domain to strain. Microbiology. 158, 1005-1015 (2012).
- Suarez, S., et al. Ribosomal proteins as biomarkers for bacterial identification by mass spectrometry in the clinical microbiology laboratory. J Microbiol Methods. 94 (3), 390-396 (2013).
- Teramoto, K., et al. Phylogenetic classification of Pseudomonas putida strains by MALDI-MS using ribosomal subunit proteins as biomarkers. Anal Chem. 79 (22), 8712-8719 (2007).
- Teramoto, K., Kitagawa, W., Sato, H., Torimura, M., Tamura, T., Tao, H. Phylogenetic analysis of Rhodococcus erythropolis based on the variation of ribosomal proteins as observed by matrix-assisted laser desorption ionization-mass spectrometry without using genome information. J Biosci Bioeng. 108 (4), 348-353 (2009).
- Bernhard, M., Weig, M., Zautner, A. E., Gross, U., Bader, O. Yeast on-target lysis (YOTL), a procedure for making auxiliary mass spectrum data sets for clinical routine identification of yeasts. J Clin Microbiol. 52 (12), 4163-4167 (2014).
- Stark, T., et al. Mass spectrometric profiling of Bacillus cereus strains and quantitation of the emetic toxin cereulide by means of stable isotope dilution analysis and HEp-2 bioassay. Anal Bioanal Chem. 405 (1), 191-201 (2012).
