Kaplama Testi kullanarak niteliksel Pnömokok Bakteriyosinlerin Bakteriyel Üretim ve Hassasiyet Tedbir
Summary
Competition in Streptococcus pneumoniae is mediated by bacteriocins, small antimicrobial peptides with inhibitory activity towards pneumococcus and other related species. Here we describe an optimized bacterial overlay assay that allows for the characterization of bacteriocin activity and inhibitory spectrum, bacteriocin-specific immunity, and detection of secreted quorum sensing peptides.
Abstract
Streptococcus pneumoniae colonizes the highly diverse polymicrobial community of the nasopharynx where it must compete with resident organisms. We have shown that bacterially produced antimicrobial peptides (bacteriocins) dictate the outcome of these competitive interactions. All fully-sequenced pneumococcal strains harbor a bacteriocin-like peptide (blp) locus. The blp locus encodes for a range of diverse bacteriocins and all of the highly conserved components needed for their regulation, processing, and secretion. The diversity of the bacteriocins found in the bacteriocin immunity region (BIR) of the locus is a major contributor of pneumococcal competition. Along with the bacteriocins, immunity genes are found in the BIR and are needed to protect the producer cell from the effects of its own bacteriocin. The overlay assay is a quick method for examining a large number of strains for competitive interactions mediated by bacteriocins. The overlay assay also allows for the characterization of bacteriocin-specific immunity, and detection of secreted quorum sensing peptides. The assay is performed by pre-inoculating an agar plate with a strain to be tested for bacteriocin production followed by application of a soft agar overlay containing a strain to be tested for bacteriocin sensitivity. A zone of clearance surrounding the stab indicates that the overlay strain is sensitive to the bacteriocins produced by the pre-inoculated strain. If no zone of clearance is observed, either the overlay strain is immune to the bacteriocins being produced or the pre-inoculated strain does not produce bacteriocins. To determine if the blp locus is functional in a given strain, the overlay assay can be adapted to evaluate for peptide pheromone secretion by the pre-inoculated strain. In this case, a series of four lacZ-reporter strains with different pheromone specificity are used in the overlay.
Introduction
Streptococcus pneumoniae, nazofarenks polimikrobiyaldir eden ortak bir şekilde koloni, bakteriyel olarak üretilmiş antimikrobiyal peptitler (bakteriosinler) üretimi aracılığıyla diğer pneumococci ve yakından ilişkili türleri ile rekabet edebilmektedir. Bugüne kadar incelenen her tam sıralandı pnömokok suşu b acteriocin- l ike p peptit odağı blp bir sürümünü içerir. Pnömokok bakteriyosin üretimi, hem in vitro ve in vivo sonuç 1-4 rekabet önemli olduğu gösterilmiştir. Rekabetçi dinamikleri, spesifik peptit feromon tepki olarak aynı kökenli bağışıklık proteinlerle birlikte çeşitli bakteriyosinlerin ekspresyonu ile etkilenmektedir. Blp lokusunun indüksiyonu bir peptit feromon, BlpC, sensör kinaz BlpH bağlanan olan bir çekirdek algılama sistemi ile kontrol ve sonuçlanan bir sinyal akışını başlatır edilirblp lokus 5,6 transkripsiyonu. BlpC dört alelik varyasyonlar vardır ki, kendi doğasındaki BlpH 6 her bağlanmaktadır. Hücre, kendi bakteriyosin etkilerini hayatta kalabilmesi için ortak kökenli bağışıklık proteinleri kodlayan genler bakteriyosin genlerin her biri ile aynı operonunun transkribe edilmektedir. Soy korunması için gerekli olan özel gen bağışıklık yetersiz kalması durumunda, bir rakip soyu dışsal feromon tepki olarak blp lokusu yukarı doğru düzenleme mümkün olup olmadığını ya Öldürme oluşur. Taşıyıcı kompleksi, BlpAB salgısı ile işleme peptit feromon ve bakteriyosin peptidler 2,4 için gereklidir. Son zamanlarda, bu pnömokok suşları önemli bir bölümünün de bir durumdur bu feromonu ve bakteriyosin 1,2 salgılamasına hale blpA geninde bir mutasyon korunmuş olması, yani "dolandırıcı" olduğu gösterilmiştir. Bu suşlar kişnemek tarafından salgılanan eksojen BlpC 2 yanıt edebiliyoruzbağışıklık proteinlerin üretimi için izin sıkıcı suşları.
Süpernatanlarından bakteriyosinlerin, ham preparatlar saflık elde etmek için biyokimyasal yöntemler kullanılarak adımları Üretici türlerde hazırlanabilir, ancak, bu yaklaşım, büyük izolat koleksiyonlarının taranmasında yararlı değildir ve bakteriyosin ekspresyon seviyesinin suyu büyüyen kültürlerden düşükse 2,7- 9. Bindirme deney in vitro olarak mevcut olabilir suşları arasındaki rekabet dinamiğini incelemek için hızlı bir yöntem olarak kullanılmaktadır. Bunu yapmak için, bir pnömokok soyu önceden aşılanmış agar plaka üzerine ve blp lokusunun uyarılması için yeterli lokal konsantrasyonları elde etmek için bakteriyel büyümeye izin verilir. Ikinci bir soy daha sonra hassasiyeti test etmek için önceden aşılanmış soyu üzerine uygulandığında, erimiş bir yumuşak agar çözeltisi içine aşılanır. (Inhibe edici aktivitesi bağımsız olarak) blp lokusunun değerlendirmek aktivitesi için, suşlar th bir dizi ile kaplanabilirDaha önce tarif BlpC haberci soylarını ree. Bu suşlar, pnömokok tarafından salgılanan en yaygın üç BlpC feromonlar yanıt üç farklı blpH allellerinden biri içeren yapılmıştır. Haberci soylarının bir BlpH bağımlı promotörün kontrolü altındadır ve kendini uyarma 10,11 engeller blpC geninde bir delesyon yerine entegre bir lacZ genini sahiptir.
Protocol
Representative Results
Discussion
Bu bindirme tahlil bakteriyosin üreticileri için faaliyet alanını belirlemek ve pnömokok suşları arasında oluşabilecek rekabet etkileşimleri göstermek için hızlı bir yoldur. Bindirme deney, tek bir plaka üzerinde birden fazla bakteriyosin üretimi suşları taranması için kullanmak üzere adapte edilebilir. Başarıyla, 96 oyuklu bir plakanın yarısını SBA plakalarının aşılanması için bir 48 pimli çoğaltıcı kullanarak, bu deneyde büyük gerilme koleksiyon gösterildi. Gece boyunca inkübas…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This work has been supported by Elizabeth E. Kennedy Research Award.
Materials
| Name of Material/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
| Trypticase Soy Agar with 5% Sheep Blood | Fisher | B21261X | For growth from freezer cultures |
| Catalase | Sigma | C100-500mg | 4,741 Units per plate |
| Todd Hewitt Broth + Yeast Extract (THY) | Fisher | DF0492-17-6 | 30 g of THB, 5 g yeast extract, 1 L ddH20 autoclave |
| Trypticase Soy Broth + Agar plates (TSA) | Fisher | B11768 | 30 g of TS, 15 g agar, 1 L ddH20 autoclave |
| 5-Bromo-4-chloro-3-indolyl β-D-galactopyranoside (X-gal) | Sigma | B4252-50MG | Dissolve in dimethylformamide |
| Petri dishes | Fisher | FB0875712 | |
| Spectrophometer | Measures the OD620 of cultures | ||
| 37 °C water bath | |||
| 37 °C incubator with 5% CO2 | |||
| 15 ml conical tube |
References
- Dawid, S., Roche, A. M., Weiser, J. N. The blp bacteriocins of Streptococcus pneumoniae mediate intraspecies competition both in vitro and in vivo. Infect Immun. 75 (1), 443-451 (2007).
- Sawa, N., et al. Isolation and characterization of enterocin W, a novel two-peptide lantibiotic produced by Enterococcus faecalis NKR-4-1. Appl Environ Microbiol. 78 (3), 900-903 (2012).
- Kochan, T. J., Dawid, S. The HtrA protease of Streptococcus pneumoniae controls density-dependent stimulation of the bacteriocin blp locus via disruption of pheromone secretion. J Bacteriol. 195 (7), 1561-1572 (2013).
- Lux, T., Nuhn, M., Hakenbeck, R., Reichmann, P. Diversity of bacteriocins and activity spectrum in Streptococcus pneumoniae. J Bacteriol. 189 (21), 7741-7751 (2007).
- Reichmann, P., Hakenbeck, R. Allelic variation in a peptide-inducible two-component system of Streptococcus pneumoniae. FEMS Microbiol Lett. 190 (2), 231-236 (2000).
- Saizieu, A., et al. Microarray-based identification of a novel Streptococcus pneumoniae regulon controlled by an autoinduced peptide. J Bacteriol. 182 (17), 4696-4703 (2000).
- Barbour, A., Philip, K., Muniandy, S. Enhanced production, purification, characterization and mechanism of action of salivaricin 9 lantibiotic produced by Streptococcus salivarius NU10. PLoS One. 8 (10), 77751 (2013).
- Wladyka, B., et al. Isolation, biochemical characterization, and cloning of a bacteriocin from the poultry-associated Staphylococcus aureus strain CH-91. Appl Microbiol Biotechnol. 97 (16), 7229-7239 (2013).
- Shea, E. F., et al. Bactofencin a, a new type of cationic bacteriocin with unusual immunity. 4 (6), 00498-00413 (2013).
- Son, M. R., et al. Conserved mutations in the pneumococcal bacteriocin transporter gene, blpA, result in a complex population consisting of producers and cheaters. MBio. 2 (5), (2011).
- Kochan, T. J., Dawid, S. The HtrA protease of Streptococcus pneumoniae controls density-dependent stimulation of the bacteriocin blp locus via disruption of pheromone secretion. J Bacteriol. 195, 1561-1572 (2013).
- Widdick, D. A., et al. Cloning and engineering of the cinnamycin biosynthetic gene cluster from Streptomyces cinnamoneus cinnamoneus DSM 40005. Proc Natl Acad Sci U S A. 100 (7), 4316-4321 (2003).
- Begley, M., Cotter, P. D., Hill, C., Ross, R. P. Identification of a novel two-peptide lantibiotic, lichenicidin, following rational genome mining for LanM proteins. Appl Environ Microbiol. 75 (17), 5451-5460 (2009).
