التصنيف الفرعي لل<em> العطيفة الصائمية</em> SSP.<em> doylei</em> يعزل عن طريق PhyloProteomics أساس الطيف-قداس (MSPP)
Summary
كتلة phyloproteomics القائم على الطيف (MSPP) كانت تستخدم لكتابة مجموعة من العطيفة SSP الصائمية. doylei يعزل على مستوى السلالة بالمقارنة مع multilocus تسلسل الكتابة (MLST).
Abstract
تقدم MALDI-TOF MS إمكانية للتمييز بعض البكتيريا ليس فقط على مستوى الأنواع والسلالات ولكن حتى أدناه، على مستوى الضغط. الإسوية أليلية من أيونات العلامات البيولوجية للكشف تؤدي إلى تحولات الشامل عزل محدد. phyloproteomics القائم على الطيف الكتلي (MSPP) هو أسلوب الرواية التي تجمع بين الطيفي الشامل الجماهير العلامات البيولوجية التي يمكن اكتشافها في مخطط يسمح خصم العلاقات phyloproteomic من التحولات كتلة محددة عزل مقارنة الجينوم التسلسل سلالة المرجعية. ثم يتم استخدام تسلسل الأحماض الأمينية استنتاجها لحساب dendrograms أساس MSPP.
نحن هنا وصف سير العمل MSPP عن طريق كتابة SSP العطيفة الصائمية. doylei جمع العزلة من سبع سلالات. وكانت جميع سلالات سبعة من أصل بشري وmultilocus تسلسل الكتابة (MLST) أظهرت تنوعها الوراثي. أسفرت MSPP-الكتابة في سبعة أنواع مختلفة من تسلسل MSPP، تعكس بصورة كافية فيز بهمالعلاقات logenetic.
وC. الصائمية SSP. doylei يتضمن مخطط MSPP 14 أيونات العلامات البيولوجية المختلفة، والبروتينات في الغالب الريباسي في نطاق كتلة من 2 إلى 11 كيلو دالتون. MSPP يمكن من حيث المبدأ، أن تتكيف مع منصات الطيفي الشامل الأخرى مع مجموعة الشامل الموسعة. لذلك، هذه التقنية لديها القدرة على أن تصبح أداة مفيدة لكتابة الميكروبية مستوى التوتر.
Introduction
خلال العقد الماضي، مصفوفة بمساعدة الليزر الامتزاز التأين مطياف زمن الطيران (MALDI-TOF MS) وقد تقدمت لتكون طريقة موحدة ذات قيمة عالية لجنس الجراثيم وتحديد الأنواع في علم الأحياء الدقيقة السريرية 1 و 2. ويستند تحديد الأنواع على تسجيل بصمات بروتين صغيرة من خلايا سليمة أو الخلية لست]. مجموعة كتلة نموذجي لمطياف الكتلة المستخدمة في علم الأحياء الدقيقة السريري الروتيني هو 2-20 كيلو دالتون. بالإضافة إلى ذلك، الأطياف الناتجة يمكن أن تستخدم لتمييز سلالات في الأنواع التالية وتحت سلالات مستوى 3. وقد حددت الدراسات الرائدة الأولى أيونات العلامات البيولوجية المحددة لمجموعة فرعية معينة من سلالات في العطيفة الصائمية 4، المطثية العسيرة 5، السالمونيلا الملهبة للSSP. الملهبة للضرب مصلي التيفية 6، المكورات العنقودية الذهبية 7-9، وEscherichia القولونية 10-12.
مزيج من عدة كتل العلامات البيولوجية متغير الموافق الإسوية أليلية يوفر خيار لتصنيف الفرعي أعمق. سابقا، نفذنا بنجاح طريقة لتحويل هذه الاختلافات في الشخصية الجماعية في علاقات phyloproteomic هادفة وقابلة للتكرار دعت كتلة phyloproteomics الطيف القائم (MSPP) على C. الصائمية SSP. جمع عزل الصائمية 13. MSPP يمكن استخدام أي ما يعادل الطيفي الشامل لتقنيات التصنيف الفرعي أساس تسلسل الحمض النووي مثل تسلسل multilocus الكتابة (MLST).
أنواع التسمم الغذائي هي السبب الرئيسي لالتهاب المعدة والأمعاء البكتيرية في جميع أنحاء العالم 14 و 15. ونتيجة لذلك الناجمة عن هذا المرض عقبول آخر المعدية، وهي غيان باريه متلازمة، التهاب المفاصل التفاعلي ومرض التهاب الأمعاء يمكن أن تنشأ 16. المصادر الرئيسية للعدوى هياللحوم الحيوانية الملوثة من الدجاج والديك الرومي والخنازير والأبقار والأغنام والبط والحليب والمياه السطحية 15 و 17. لذلك، دراسات المراقبة الوبائية العادية في سياق سلامة المواد الغذائية الضرورية. MLST هو "المعيار الذهبي" في الكتابة الجزيئية للأنواع العطيفة 18. لأن سانجر التسلسل طريقة MLST استنادا إلى عمالة كثيفة، مضيعة للوقت ومكلفة نسبيا، يقتصر MLST الكتابة إلى الأفواج عزل صغيرة نسبيا. لذلك، هناك حاجة لطرق أرخص وأسرع التصنيف الفرعي. يمكن تلبية هذه الحاجة عن طريق وسائل لقياس الطيف الكتلوي مثل MSPP.
تقدم هذه الورقة بروتوكول مفصلة لMSPP-الكتابة باستخدام مجموعة من العطيفة SSP الصائمية. doylei العزلات والمقارنة إمكاناته مع MLST.
Protocol
Representative Results
Discussion
الخطوة الأكثر أهمية في إنشاء مخطط MSPP هي تحديد الجيني لا لبس فيه الهويات العلامات البيولوجية أيون. إذا لم يكن من الممكن تحديد العلامات البيولوجية مما لا شك فيه، ومن ثم ينبغي أن تستبعد من مخطط 13.
وC. ويشمل الصائمية SSP. …
Disclosures
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).
