רצף מקביל בתפוקה גבוהה כדי כושר מדד לזיהום Leptospira interrogans Transposon ההכנסה מוטציות במהלך הזהב הסורי אוגר

זיהוי של גנים התקפה אלימה של חיידקים מסוימים, כגון Leptospira spp., קשה בגלל מספר מוגבל של גנטי הכלים הזמינים. גישה אחת נפוץ הוא יצירת אוסף של מוטציות על-ידי transposon אקראיים מוטגנזה מכוונת ואחריו הזיהוי של האתר הכניסה כל מוטציה ובדיקות התקפה אלימה של מוטציות transposon בודדים במודל חיה. גישה זו היא גוזלת זמן יקר, ודורש מספר גדול של בעלי חיים.

כאשר מוטגנזה מכוונת אקראי פותחה לראשונה על המחלה Leptospira interrogans, גנים המעורבים התקפה אלימה אותרו על-ידי בדיקת מוטציות בודדות המודל החייתי¹. מוטציות נבחרו על סמך קריטריונים של תפקידיהם פוטנציאליים איתות או תנועתיות או שלהם החזוי הממברנה החיצונית או מיקום משטח. כמו ברוב חלקי leptospiral גנים קידוד חלבונים היפותטי של פונקציה לא מוכרות², בחירת מוטציות בהתבסס על מגבלות קריטריונים אלה היכולת לגלות leptospiral הרומן גנים התקפה אלימה.

לאחרונה, בריכות של ל’ interrogans transposon מוטציות הוקרנו על infectivity של אוגר ועכבר מודלים³. כל בעל חיים היה אתגר עם בריכה של מוטציות עד 10. Infectivity של מוטציה היה הבקיע חיובי אם זה זוהה על ידי ה-PCR של תרבויות המתקבל דם וכליות. בדיקת PCR היה מפרך כי זה נדרש לתגובה PCR נפרדים עבור כל מוטציה בבריכה. בגלל התדירות של כל מוטציה בתרבויות לא הייתה לכמת, הגישה היה מוטה לטובת זיהוי של מוטציות הקלוש ביותר.

אנו מתארים transposon של רצף (Tn-Seq) טכניקה, כאסטרטגיה למסך בצורה יעילה יותר עבור גנים התקפה אלימה. Tn-seq מורכב היצירה של ספריה של מוטציות על ידי מוטגנזה מכוונת transposon ואחריו רצף מקביל מסיבי^4,5,6. בקצרה, מוטציות transposon איחדו, מחוסן חיות, התאוששה מאוחר יותר איברים שונים (פלט בריכות). ה-DNA של הבריכות פלט חילוץ, מתעכל עם אנזימי הגבלה או לכסנתם על ידי sonication. שני סיבובים של PCR פילוח של צמתים של האתרים ההכנסה transposon מבוצעות. שלב זה מאפשר התוספת של מתאמים הצורך עבור הרצף. המוצרים PCR וכתוצאה מכך הם נותחו על ידי רצף תפוקה גבוהה לזיהוי האתר הכניסה transposon של כל מוטציה של הבריכה יחד עם שפע היחסי שלהם, אשר הוא לעומת ההרכב הראשוני של הבריכה של מוטציה.

היתרון העיקרי של גישה זו היא היכולת למסך בו זמנית מספר רב של מוטציות עם מספר קטן של בעלי חיים. Tn-Seq אינו דורש ידע מוקדם של האתרים ההכנסה transposon אשר מגדיל את הסיכויים של גילוי חדש Leptospira-גנים ספציפיים המעורבים התקפה אלימה עם פחות זמן ויעילות רבה יותר. כי נטל leptospiral ברקמות הוא גבוה יחסית מכרסם מודלים זיהום רגישים קטלני (בדרך כלל 10⁴ 10⁸ חיידקים/גרם של רקמת)^7,8,9 באותה מידה כמו מאגר המארחים ^10,11, רקמות ניתן לנתח ישירות ללא צורך תרבות, צמצום הטיות עקב הצמיחה במבחנה .

במחקרים Tn-Seq עם רוב פתוגנים חיידקיים שתוארו עד כה, התדר של מוטגנזה מכוונת insertional מותרים זיהום עם בריכות גדולות המכיל מוטציות קולקטיבי שיש הוספות המרווחות מקרוב transposon מרובות בתוך כל ג’ין^{4 ,12,13,14}. Tn-Seq גם פותחה עבור חיידק אשר תדירות מוטגנזה מכוונת היא נמוכה יותר,⁶. עם Leptospira, ספרייה של מוטציות transposon יכול להיווצר על ידי החדרת את transposon על פלסמיד mobilizable על-ידי ההטיה כפי שתואר על ידי Slamti et al¹⁵. עם זאת, התדירות של מוטגנזה מכוונת transposon של ל’ interrogans הוא נמוך. כאשר transposon Himar1 הוצג על פלסמיד conjugative, תדירות transconjugant דווחה רק 8.5 x 10^-8 לכל נמען תא עם המתח לאי של ל’ interrogans¹⁶ , סביר להניח שתהיה מסכן באופן דומה עם רוב זנים אחרים של ל’ interrogans. פרוטוקול המתואר כאן הוא בחלקו מבוסס על שפותחה עבור Borrelia burgdorferi, שבו תדירות מוטגנזה מכוונת insertional transposon היא גם נמוכה⁶.

עבור שלנו פיילוט עם פרוטוקול ה-¹⁷, ערכנו מוטגנזה מכוונת transposon עם ל’ interrogans serovar Manilae זן L495 בגלל ההצלחה של קבוצות אחרות לבודד מוטציות ההכנסה transposon בנימה זו יחד עם שלה נמוך LD₅₀ (מנה קטלנית) התקפה אלימה¹. אנו מוקרן מוטציות 42 על ידי Tn-Seq, זיהו כמה מועמדים מוטציה פגומה בהתקפה אלימה, כולל שני עם הוספות בגן אדנילאט cyclase המועמד. בדיקה אישית של המוטציות שני באוגרים אישר כי הם היו בנכונותם התקפה אלימה¹⁷.