工程细菌基因组或克隆为细菌人造染色体(BAC)的外源DNA取决于辅助质粒的使用,这些质粒的用法将所需的工具暂时输送到细菌中以进行修饰。完成了一项挑剔的作用后,需要固化辅助质粒。为了使这种有效的质粒通过条件扩增子维持或携带反选择标记。在这里,我们描述了可以通过化学诱导或抑制来维持或治愈的新条件质粒。我们的方法基于携带Ori6Kγ起源的质粒的依赖性,其复制起源于蛋白质的存在。基于ORI6Kγ的质粒是严格调控的条件构建体,但通常需要特殊的大肠杆菌菌株才能进行操作。为了避免这种情况,我们将π蛋白表达放在共表达的条件阻遏物的控制下。通过给药或去除化学物质来调节质粒的维护与迄今为止应用的任何其他条件扩增子完全兼容。在这里,我们描述了诱导位点特定重新组合的方法为例。但是,可以使用相同的策略来为基因组编辑方法(例如λred重组酶或CRISPR/CAS成分)的任何其他瞬时成分构建合适的辅助质粒。
质粒是一种自主复制的染色体外环状 DNA 分子,不同于正常的染色体 DNA,在非选择性条件下对细胞存活并非必需。细菌质粒是双链 DNA 的闭合环状分子,大小从 1 到 >200 kb 不等。它们存在于多种细菌物种中,在这些细菌物种中,它们表现为独立于细菌染色体遗传和复制的额外遗传单位。质粒通常含有编码酶的基因,这些酶在某些情况下对宿主细胞有利。编码的酶可能与抗生素耐药性、对环境中的毒素(例如复杂的有机化合物)的耐药性或细菌自身产生的毒素有关。质粒一词最早由美国分子生物学家 Joshua Lederberg 于 1952 年提出。同年,J. Lederberg 回顾了细胞遗传方面的文献,并建议将所有染色体外的遗传决定因素称为“质粒”。与细菌染色体相比,质粒的尺寸非常小,较老的质粒仅为大肠杆菌染色体尺寸的 0.8%,尽管存在其他比这个尺寸小的质粒,但 Pl. DNA 和 Ch. DNA 非常相似,环状结构为一个二进制字符串,但在细胞内,与染色体不同,质粒牢固地缠绕在自身周围,形成所谓的超卷曲质粒或共价闭合环状 (CCC)。如果已知质粒的表型标记(例如抗生素抗性),建议在选择压力下培养细胞以避免质粒丢失。
DNA:要产生mRNA,需要一个DNA模板。生物制药行业将质粒用于此目的。只有一小部分质粒DNA编码有关感兴趣的相关蛋白质,例如g。 SARS-COV-2的尖峰蛋白。大多数质粒用于将DNA塑造成所需的环形式。环形对于相关DNA序列的扩增至关重要。
原核生物与侵入性移动遗传因素(MGE)之间的进化武器竞赛导致出现了无数的宿主防御系统,这些系统提供了免受入侵MGE的免疫力(1)。这些免疫机制包括限制性修饰(R-M),CRISPR-CAS,ARGONAUTE,CBASS,SHEDU,LAMASSU和WADJET系统(2-10)。防御系统通过限制水平基因转移(HGT)来消除入侵MGE和塑造微生物群落和生态系统的关键作用(11,12)。由于众多分子基因工程工具起源于原核基因组防御系统,因此了解原核生物免疫系统不仅对于揭开原核宿主相互作用的动力学至关重要,而且对于开发具有生物技术和药物中应用的分子工具的动力学。在重要的人类病原体弧菌霍乱中,两个DNA防御模块称为DDMABC和DDMDE合作以消除质粒,并被认为在第七大流行O1 El Tor(7pet)菌株的进化中起着关键作用(13)。ddmabc是一种类似拉马苏的防御系统,已证明质粒和噬菌体激活后会触发流产感染(7、13、14)。相比之下,DDMDE系统直接作用于小质粒,从而导致其降解(13)。结构建模表明DDME是一种核
需要DNA:生产mRNA需要DNA模板。为此,生物制药行业使用plasmide。只有一小部分质粒DNA编码所需的蛋白质,例如SARS-COV-2的尖峰蛋白。大多数质粒将DNA带入所需的环形。这对于能够再现所需的DNA序列至关重要。
Renmao Tian(Tim)是伊利诺伊理工学院食品安全与健康研究所的主要研究科学家。拥有生物信息学,机器学习和微生物基因组学方面的跨学科专业知识,他发表了70多篇高影响力论文,获得了3,100 +引用。Tian博士开发了广泛使用的工具,例如ASAP 2,VBCG和PlasmidHunter。 Tian博士的研究重点是用于生物信息学的计算工具,细菌发病机理和AI。 他对多样性和创新的承诺推动了他对该领域的开创性贡献。 jizhong Zhou是乔治·林恩(George Lynn)交叉研究教授兼微生物学和植物生物学系,土木工程与环境科学学院以及俄克拉荷马大学计算机科学学院的乔治·洛恩(George Lynn)。 Zhou博士的工作是基因组知识的微生物环境科学。 他具有先进的实验和计算宏基因组技术,以解决环境,工程和生态问题。 他已经阐明和建模微生物反馈机制,以响应气候变化,人为污染和环境梯度。 周博士获得了中国湖南农业大学的学士学位和硕士学位,并获得了博士学位。华盛顿州立大学的分子生物学博士学位。 Behzad Imanian目前正在领导食品安全与健康研究所的高通量测序(HTS)倡议,他是伊利诺伊州科技技术科学和营养系的研究助理教授。Tian博士开发了广泛使用的工具,例如ASAP 2,VBCG和PlasmidHunter。Tian博士的研究重点是用于生物信息学的计算工具,细菌发病机理和AI。 他对多样性和创新的承诺推动了他对该领域的开创性贡献。 jizhong Zhou是乔治·林恩(George Lynn)交叉研究教授兼微生物学和植物生物学系,土木工程与环境科学学院以及俄克拉荷马大学计算机科学学院的乔治·洛恩(George Lynn)。 Zhou博士的工作是基因组知识的微生物环境科学。 他具有先进的实验和计算宏基因组技术,以解决环境,工程和生态问题。 他已经阐明和建模微生物反馈机制,以响应气候变化,人为污染和环境梯度。 周博士获得了中国湖南农业大学的学士学位和硕士学位,并获得了博士学位。华盛顿州立大学的分子生物学博士学位。 Behzad Imanian目前正在领导食品安全与健康研究所的高通量测序(HTS)倡议,他是伊利诺伊州科技技术科学和营养系的研究助理教授。Tian博士的研究重点是用于生物信息学的计算工具,细菌发病机理和AI。他对多样性和创新的承诺推动了他对该领域的开创性贡献。jizhong Zhou是乔治·林恩(George Lynn)交叉研究教授兼微生物学和植物生物学系,土木工程与环境科学学院以及俄克拉荷马大学计算机科学学院的乔治·洛恩(George Lynn)。Zhou博士的工作是基因组知识的微生物环境科学。他具有先进的实验和计算宏基因组技术,以解决环境,工程和生态问题。他已经阐明和建模微生物反馈机制,以响应气候变化,人为污染和环境梯度。周博士获得了中国湖南农业大学的学士学位和硕士学位,并获得了博士学位。华盛顿州立大学的分子生物学博士学位。 Behzad Imanian目前正在领导食品安全与健康研究所的高通量测序(HTS)倡议,他是伊利诺伊州科技技术科学和营养系的研究助理教授。周博士获得了中国湖南农业大学的学士学位和硕士学位,并获得了博士学位。华盛顿州立大学的分子生物学博士学位。Behzad Imanian目前正在领导食品安全与健康研究所的高通量测序(HTS)倡议,他是伊利诺伊州科技技术科学和营养系的研究助理教授。他是兼职高级科学家劳伦斯·伯克利国家实验室,是美国生态学会,美国微生物学会,国际水协会和美国科学发展协会的院士。他的研究兴趣包括基因和基因组进化,基因转移(HGT&EGT),细胞器基因组,转录组,蛋白质组和代谢,还原性进化,生命之树,寄生虫学,共生,共生,致病性,食物安全和人类健康。收到:2024年3月21日。修订:2024年5月28日。接受:2024年6月17日©作者2024。牛津大学出版社出版。这是根据Creative Commons归因非商业许可(https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/)发行的开放访问文章,该媒介在任何媒介中允许非商业重复使用,分发和复制,前提是原始工作被正确引用。有关商业重复使用,请联系journals.permissions@oup.com
项目详细信息项目代码MRCIIAR25EX SANDERS标题质粒作为AMR矢量研究主题感染,免疫,抗菌素抵抗和修复摘要抗微生物抗性(AMR)正在升至危险的高水平,从而导致全球健康危机。要制定打击AMR的策略,我们需要知道AMR基因如何扩散。质粒作为无处不在的移动遗传元素是AMR传播的关键参与者。抗生素使携带AMR质粒有益于其细菌宿主,因此驱动质粒患病率和进化。该项目将研究可以在微生物组内和之间传播抗性的高度传播AMR质粒的演变。这将通过使用质粒基因组学和网络分析的针对性实验和对复杂微生物组的研究来完成。描述背景抗生素在临床和农业环境中的广泛使用导致抗生素耐药性的快速发展和传播,导致重大健康危机(1)。细菌可以通过突变或吸收抗药性基因获得对抗生素的抗性(2)。质粒在抗菌耐药性(AMR)基因的扩散中起关键作用(3),因为它们在不同细菌之间转移的能力(4)。质粒相互作用的不同细菌宿主的范围,即质粒通用主义,因此对于AMR的扩散至关重要。有证据表明抗生素可以增强质粒通用性,这不仅可以促进AMR基因在选择下的传播,而且还可以允许其他AMR基因与通用质粒一起搭档(5)。这可能导致多药抗性质粒在微生物群落中的传播,更令人担忧的是,在环境,农业和临床微生物中,这是OneHealth概念中承认的威胁(2)。AMR质粒扩散,当降低抗生素选择时会减少。但是,尚不清楚是否是这种情况。质粒可以迅速发展(6),并且持续暴露于多个宿主可能导致质粒的演变,这些质粒在微生物中传播更为成功(7)。即使是单一抗生素的暴露也可能导致质粒的演变,这些质粒通常是AMR基因的高度感染矢量。该项目旨在确定质粒如何变为可传播的AMR载体。将经过实验测试,与环境相关的抗生素暴露方式如何塑造质粒通用,并确定质粒上的分子/功能变化。该项目将进一步研究AMR质粒在复杂社区(宿主质量网络)和病原体与理论建模相结合的传播。关键问题是进化的质粒通用性,AMR的驱动因素扩散到微生物中的病原体吗?随着质粒通用的增加,我们可以期望宿主质差网络的结构发生重大变化,变得更加互连,质粒在
1。收到PUC19质粒DNA后,立即将其存储在-20°C至-80°C下,以保持其稳定性。2。将DNA解冻在冰上或室温下,但要避免重复冻融周期,以防止对DNA损坏。3。使用前,将DNA轻轻涡流,以确保其完全重悬。4。使用前通过分光光度法和/或凝胶电泳来验证DNA的浓度和纯度。5。处理DNA时,请使用无菌技术和适当的生物安全预防措施,以避免污染或暴露于危险材料。6。将任何未使用的DNA存储在-20°C至-80°C以供将来使用。