Identyfikacja 20 nowych rejonów zmiennych w genomach Staphylococcus aureus przydatnych do genotypowania koagulazo-dodatnich gronkowców

Podobne dokumenty
MEDYCYNA DOŚWIADCZALNA I MIKROBIOLOGIA

Zastosowanie metody RAPD do różnicowania szczepów bakteryjnych

Glimmer umożliwia znalezienie regionów kodujących

Sekcja Higieny i Epidemiologii, Wojskowy Instytut Medyczny w Warszawie

Powodzenie reakcji PCR wymaga właściwego doboru szeregu parametrów:

Dr hab. Beata Krawczyk Katedra Mikrobiologii, Politechnika Gdańska

uzyskanymi przy zastosowaniu innych metod użyto testu Manna-Whitney a. Jako miarę korelacji wykorzystano współczynnik. Przedstawiona w dysertacji

Metody badania polimorfizmu/mutacji DNA. Aleksandra Sałagacka Pracownia Diagnostyki Molekularnej i Farmakogenomiki Uniwersytet Medyczny w Łodzi

Transformacja pośrednia składa się z trzech etapów:

Ćwiczenie 2. Identyfikacja płci z wykorzystaniem genu amelogeniny (AMGXY)

GENOMIKA. MAPOWANIE GENOMÓW MAPY GENOMICZNE

OPRACOWANIE ZESTAWU DIAGNOSTYCZNEGO DO GENETYCZNEGO TYPOWANIA SZCZEPÓW BAKTERYJNYCH METODĄ PCR MP

ZRÓŻNICOW ANIE GENETYCZNE SZCZEPÓW DROŻDŻY FERM ENTUJĄCYCH KSYLOZĘ

Ampli-LAMP Babesia canis

Metody odczytu kolejności nukleotydów - sekwencjonowania DNA

Inżynieria Genetyczna ćw. 3

Projektowanie reakcji multiplex- PCR

Zastosowanie metody MLVA do genotypowania Corynebacterium diphtheriae. Badania wstępne 1

Rozprawa doktorska. mgr inż. Karolina Stojowska

PCR - ang. polymerase chain reaction

Oporność na antybiotyki w Unii Europejskiej Dane zaprezentowane poniżej zgromadzone zostały w ramach programu EARS-Net, który jest koordynowany przez

PCR - ang. polymerase chain reaction

MED. DOŚW. MIKROBIOL., 2009, 61: Katarzyna Zacharczuk, Rafał Gierczyński

TaqNovaHS. Polimeraza DNA RP902A, RP905A, RP910A, RP925A RP902, RP905, RP910, RP925

SYLABUS DOTYCZY CYKLU KSZTAŁCENIA

dr hab. Beata Krawczyk Katedra Mikrobiologii PG Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Autor: dr Mirosława Staniaszek

Spis treści. Przedmowa... XI. Wprowadzenie i biologiczne bazy danych. 1 Wprowadzenie Wprowadzenie do biologicznych baz danych...

PCR. Aleksandra Sałagacka

Oznaczenie polimorfizmu genetycznego cytochromu CYP2D6: wykrywanie liczby kopii genu

TYPOWANIE MOLEKULARNE W DOCHODZENIU EPIDEMIOLOGICZNYM

PCR - ang. polymerase chain reaction

Biologia Molekularna z Biotechnologią ===============================================================================================

Corynebacterium diphtheriae

Analizy wielkoskalowe w badaniach chromatyny

Ćwiczenie 3. Amplifikacja genu ccr5 Homo sapiens wykrywanie delecji Δ32pz warunkującej oporność na wirusa HIV

METODY GENOTYPOWE I FENOTYPOWE WYKORZYSTYWANE W TYPOWANIU DROBNOUSTROJÓW DO CELÓW EPIDEMIOLOGICZNYCH

Techniki molekularne w biologii SYLABUS A. Informacje ogólne

dr hab. Beata Krawczyk Katedra Mikrobiologii PG

TaqNova-RED. Polimeraza DNA RP20R, RP100R

Ćwiczenie 5/6. Informacja genetyczna i geny u różnych grup organizmów. Porównywanie sekwencji nukleotydowych w bazie NCBI z wykorzystaniem BLAST.

GRADIENT TEMPERATUR TOUCH DOWN PCR. Standardowy PCR RAPD- PCR. RealTime- PCR. Nested- PCR. Digital- PCR.

Wykrywanie i charakterystyka szczepów wirusa myksomatozy królików z zastosowaniem metod molekularnych Streszczenie

5.3. Analiza maskowania przez kompaktory IED-MISR oraz IET-MISR wybranych uszkodzeń sieci połączeń Podsumowanie rozdziału

Techniki molekularne w mikrobiologii SYLABUS A. Informacje ogólne

Zestaw do wykrywania Anaplasma phagocytophilum w kleszczach, krwi i hodowlach komórkowych

Klonowanie molekularne Kurs doskonalący. Zakład Geriatrii i Gerontologii CMKP

PCR łańcuchowa reakcja polimerazy

Kurs pt. " MOLEKULARNE METODY BADAŃ W MIKROBIOLOGII I WIRUSOLOGII "

Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Wstęp. Key words: MSSCP, PCR RFLP, Staphylococcus spp., 16S rrna, 16S 23S rrna

PCR - ang. polymerase chain reaction

Ćwiczenie 12. Diagnostyka molekularna. Poszukiwanie SNPs Odczytywanie danych z sekwencjonowania. Prof. dr hab. Roman Zieliński

Molekularna charakterystyka zoonotycznych szczepów rotawirusa świń Streszczenie

7. Metody molekularne jako źródło informacji botanicznej i lichenologicznej

Krytyczne czynniki sukcesu w zarządzaniu projektami

Mitochondrialna Ewa;

Molekularne metody genotypowania prątków gruźlicy w dochodzeniach epidemiologicznych transmisji zakażeń

Co to jest transkryptom? A. Świercz ANALIZA DANYCH WYSOKOPRZEPUSTOWYCH 2

Analysis of infectious complications inf children with acute lymphoblastic leukemia treated in Voivodship Children's Hospital in Olsztyn

Farmakogenetyka Biotechnologia Medyczna I o

PRACA ORYGINALNA. Andrzej Siwiec. 1 mgr Iwona Kowalska, Centrum Pediatrii im. Jana Pawła II w Sosnowcu. Dyrektor dr nauk. med.

Techniki biologii molekularnej Kod przedmiotu

Database resources of the National Center for Biotechnology Information. Magdalena Malczyk

Politechnika Wrocławska. Dopasowywanie sekwencji Sequence alignment

Diagnostyka molekularna w OIT

Mapowanie fizyczne genomów -konstrukcja map wyskalowanych w jednostkach fizycznych -najdokładniejszą mapą fizyczną genomu, o największej

Monitoring genetyczny populacji wilka (Canis lupus) jako nowy element monitoringu stanu populacji dużych drapieżników

Ocena wpływu zastosowanych odczynników na szybkość uzyskania wyniku identyfikacji laseczki wąglika w teście RSI-PCR dla genu plcr

Ćwiczenie 3 Oznaczenie polimorfizmu genetycznego cytochromu CYP2D6 metodą PCR w czasie rzeczywistym (rtpcr) przy użyciu sond typu TaqMan

Ćwiczenia 1 Wirtualne Klonowanie Prowadzący: mgr inż. Joanna Tymeck-Mulik i mgr Lidia Gaffke. Część teoretyczna:

Instrukcja ćwiczeń Biologia molekularna dla II roku Analityki Medycznej. Reakcja odwrotnej transkrypcji. Projektowanie starterów do reakcji PCR.

Zestaw do wykrywania Chlamydia trachomatis w moczu lub w kulturach komórkowych

Przetarg nieograniczony na zakup specjalistycznej aparatury laboratoryjnej Znak sprawy: DZ-2501/6/17

Szpitalny dress code jak poprzez politykę ubraniową możemy wpływać na zdrowie pacjentów. Wyzwania polityki ubraniowej w naszych szpitalach

Wykorzystanie metody MSSCP do analizy markerów genetycznych raka płuc w ramach projektu FP7: CURELUNG

Zastosowanie nowych technologii genotypowania w nowoczesnej hodowli i bankach genów

Genotypy i antybiotykooporność izolatów Staphylococcus aureus wyosobnionych od świń, kur oraz z mięsa wieprzowego i drobiowego

Wprowadzenie do genetyki sądowej. Materiały biologiczne. Materiały biologiczne: prawidłowe zabezpieczanie śladów

Genetyczne podobieństwo opornych na wankomycynę szczepów Enterococcus faecium izolowanych z materiału klinicznego

MED. DOŚW. MIKROBIOL., 2009, 61: Sebastian Wardak, Marek Jagielski 1

BUDOWA I FUNKCJA GENOMU LUDZKIEGO

DHPLC. Denaturing high performance liquid chromatography. Wiktoria Stańczyk Zofia Kołeczko

Ampli-LAMP Goose Parvovirus

OFERTA TEMATÓW PRAC DYPLOMOWYCH (MAGISTERSKICH) do zrealizowania w Katedrze MIKROBIOLOGII

Prowadzący: dr Lidia Boss znacznik fluorescencyjny (np. SYBR Green II)

Oznaczenie polimorfizmu genetycznego cytochromu CYP2D6: wykrywanie liczby kopii genu

Zastosowanie markerów RAPD do określenia podobieństwa genetycznego odmian jęczmienia ozimego (Hordeum vulgare L.)

Analiza genetyczna w niepowodzeniach ciąży i badaniach prenatalnych

Genetyka, materiały dla studentów Pielęgniarstwa

METODY MOLEKULARNE STOSOWANE W TAKSONOMII

zarodków SPF oraz materiały z trzeciego pasażu hodowli komórek CEK, przebadano za pomocą AGID. Wynik pozytywny uzyskano dla wszystkich zakażonych

Ocena skuteczności preparatów miejscowo znieczulających skórę w redukcji bólu w trakcie pobierania krwi u dzieci badanie z randomizacją

DIAGNOSTYKA POLSKICH SZCZEPÓW WIRUSA MOZAIKI PEPINO (PEPINO MOSAIC VIRUS)

LRN - Laboratory Response Network

Ampli-LAMP Salmonella species

BIOLOGICZNE BAZY DANYCH (1) GENOMY I ICH ADNOTACJE

ĆWICZENIE 1 i 2 Modyfikacja geu wołowej beta-laktoglobuliny przy użyciu metody Overlap Extension PCR (wydłużania nakładających się odcinków)

ANNALES UNIVERSITATIS MARIAE CURIE-SKŁ ODOWSKA LUBLIN POLONIA

Transkrypt:

MED. DOŚW. MIKROBIOL., 2017, 69: 93-103 Roman Kotłowski Identyfikacja 20 nowych rejonów zmiennych w genomach Staphylococcus aureus przydatnych do genotypowania koagulazo-dodatnich gronkowców Identification of 20 new variable regions in the genomes of Staphylococcus aureus useful for genotyping coagulase-positive staphylococci Katedra Biotechnologii Molekularnej i Mikrobiologii, Politechnika Gdańska W pracy zidentyfikowano 20 nowych rejonów zmiennych w genomach gronkowca złocistego przydatnych do badań epidemiologicznych metodą PCR. Teoretyczna analiza 35 genomów metodą PCR z udziałem 20 nowych regionów zmiennych pozwoliła na uzyskanie większej liczby genotypów w porównaniu do dwóch metod referencyjnych: REA-PFGE z udziałem endonukleazy SmaI oraz metody MLVA z udziałem 16 rejonów zmiennych. Słowa kluczowe: Staphylococcus aureus, genotypowanie, REA-PFGE, MLVA ABSTRACT Introduction: Staphylococcus aureus is the most frequently recognized microorganism responsible for hospital infections. Materials and Methods: Thirty five genomes were aligned and screened for the presence of variable regions suitable for PCR in order to design a new genotyping method. For comparative analysis, SmaI-REA-PFGE and MLVA were used. Results: Twenty new regions with various lengths were identified from multiple sequence alignment of the genomic DNA. Subsequently, 20 couples of primers were designed for the amplification of variable regions for the PCR method. Comparative analysis of both PCR genotyping methods and SmaI-REA-PFGE revealed higher number of genotypes for new method with the use of 35 genomic sequences. Conclusions: The simplicity and easy interpretation of the results in the designed PCR method using 20 new variable regions makes it an attractive alternative to SmaI-REA- PFGE and MLVA. Keywords: Staphylococcus aureus, genotyping, REA-PFGE, MLVA.

94 R. Kotłowski Nr 1 WSTĘP Gronkowiec złocisty jest gatunkiem najczęściej wywołującym zakażenia szpitalne (2). Z uwagi dużą liczbę toksyn oraz wielolekooporność, szczepy S. aureus stały się głównym problemem medycznym na świecie (1, 3). Z tego też względu, identyfikacja dominujących izolatów S. aureus jest kluczowa w zapobieganiu rozprzestrzeniania się koagulazo-dodatnich gronkowców. Pomimo dużej siły różnicującej metody REA-PFGE (ang. Restriction Enzyme Analysis - Pulsed Field Gel Electrophoresis), technika ta nie pozwala na wiarygodne porównywanie wzorów restrykcyjnych uzyskanych w różnych laboratoriach diagnostycznych. Do niedawna, możliwe jedynie było określenie typu fagowego oraz porównanie antybiogramów w epidemiologicznych badaniach dotyczących zakażeń gronkowcami. W 2012 roku, Sobral i wsp. (7) opracowali metodę genotypowania koagulazo-dodatnich gronkowców w oparciu o amplifikację tandemowych powtórzeń DNA, zwaną MLVA (ang. Multiple-Locus Variable number tandem repeat Analysis) o porównywalnej sile różnicującej do metody REA-PFGE. W niniejszej pracy, bazującej na porównaniu całych genomów S. aureus, zidentyfikowano nowe rejony zmienne, inne niż w metodzie MLVA, które mogą być alternatywnie wykorzystane w reakcji PCR do różnicowania genomów koagulazo-dodatnich gronkowców. MATERIAŁ I METODY Do porównania 35 genomowych sekwencji uzyskanych z Genbanku NCBI (ang. National Centre for Biotechnology Information) zastosowano program komputerowy MAFFT v. 7.271 (4). Następnie, w zakonserwowanych ewolucyjnie rejonach genomowego DNA okalających rejony zmienne (Rycina 1), zaprojektowano 20 par sekwencji oligonukleotydowych do reakcji PCR (Tabela 1). Dla celów porównawczych zastosowano dwie metody diagnostyczne, metodę REA-PFGE, która obejmowała trawienie genomowego DNA enzymem restrykcyjnym SmaI przy wykorzystaniu programu Clone Manager 7 oraz technikę MLVA według publikacji Sobral i wsp. (7) z udziałem 16 rejonów zmiennych. WYNIKI Teoretyczne wyniki różnicowania z udziałem nowej metody pozwoliły na uzyskanie 23 genotypów (Tabela 2). W metodzie MLVA liczba genotypów była równa 20 (Tabela 3), a dla metody referencyjnej REA-PFGE uzyskano 21 genotypów (Rycina 2), przy punkcie odcięcia prążków równym 10,000 pz oraz homologii genotypów równej 99% dla wszystkich trzech metod. Bardziej wyraźne różnice pomiędzy genotypami uzyskano dla nowej metody genotypowania (Rycina 3) oraz MLVA (Rycina 4). W analizie porównawczej wielkości fragmentów DNA po reakcji PCR obejmującej nową metodę genotypowania oraz MLVA, oznaczone wielkości produktów PCR można rozróżnić na podstawie teoretycznych wartości zawartych w Tabeli 3 oraz Tabeli 4, przy czym większe różnice we wielkościach fragmentów PCR uzyskano dla nowej metody. W szczególności, różnicowanie genomów CP007676 od CP007674 lub CP007890 od CP007657 można wykonać przy użyciu elektroforezy w żelu agarozowym. Warto również zaznaczyć, iż w metodzie MLVA dla trzech szczepów o numerach CP013616, CP013619 oraz CP013621 nie uzyskano fragmentu PCR in silico dla pary starterów o numerze 15, co wskazuje na obecność delecji w rejonie SA2039 dla 3 z 35 analizowanych genomów S. aureus.

Nr 1 Genotypowanie S. aureus 95 Tabela I. Sekwencje par starterów do reakcji PCR występujących na zewnątrz (flankujących) 20 nowych rejonów zmiennych. Table I. Sequences of PCR primers pairs flanking 20 new variable regions. L.p. Sekwencje par starterów oligonukleotydowych zaprojektowane do metody PCR Tm 1. SA1F 5'GTAGAAGCATTACAAGATGATGACTTTGTATTTGAC SA1R 5'CAATAGCCTTTCAAATAATTTAGTGTCAATTTTATTGATATTTGC 2. SA2F 5'CGACCGCAATCCACAAAAGCACAAGCA 68 C SA2R 5'GTGATCACCCCAACCTGTTAATCCGATGT 3. SA3F 5'GTGATTTAACGAGCTTGGGACAGAAAACAAAG 59 C SA3R 5'AGCTATTACTATAAAAAACAGCAGTAAGATATTTCC 4. SA4F 5'GGGATAATTTGAAATCAAATATAACTTTATTCGACAGTTTGAAC SA4R 5'ATCAAATGCTCCCTTCAAAGTAGACATTG 5. SA5F 5'GGATACTTATCAATCATACCTCTTTAACAACAGTGA SA5R 5'CAGAAGATATTAATCAAACAAAACAAGATATCCAAGATACAC () 6. SA6F 5'ACCCCATGTATAAGGATATCTGAAGTAGATTG SA6R 5'CATTAGCCATTGCAGTGGCAAGCA () 7. SA7F 5'GCTGAGATAATTTAATGAATCTCAGAACTCCTTTTG SA7R 5'CTAAATAGCTCACTCGCTACACCTCG 8. SA8F 5'GCATAAGGGAGTGGGACAGAAATGA SA8R 5'GAGGGAGCCTAGGATAAATTAACGTC 9. SA9F 5'GTAATGGTTCTTCCACATTAGCCAC SA9R 5'GACATCACAATGTCCTAGGCTCTACA () 10. SA10F 5'GCAAACATACTTTGCACCTCCTGTATAATAAG SA10R 5'GTAGCTACATACAACCGCTCAAATATAG 11. SA11F 5'ACATTTAAGGTGACCTTCATGCCAA SA11R 5'ACATGTGCCAAGACCACCAGCGA 59 C 12. SA12F 5'CATTGATTTCAACATCTTGGTTGGTTTTTTATTTTG SA12R 5'ATGATAGGTGACAAGTATAACAAGACAATTTTGTG 59 C (56 C) 13. SA13F 5'GTTGATCCAATCGGTCAGGATGTCACA SA13R 5'CTTGGCTTACTGTTGGTTCTTGAACG 14. SA14F 5'GAACAATTTGAGTTTGAAAAAGTAGAAATTGATAATGAACC SA14R 5'GACCGTAACCGCAATACCCATACCTA 15. SA15F 5'CCGCAACAACCAACACCAAAGCCA SA15R 5'ACCTCTTTACACTTGCAATAGTACTATTCTATTTC (53 C) 16. SA16F 5'GGTGTTAATTTAGCTTGCTTCTGTTTTGCAGC SA16R 5'CGCAACTTGAAGAAACGGTTGCCT 17. SA17F 5'GGTATCAACAAGTGATAGCATCAAATGGAGATAAATTATAAAGG SA17R 5'CTTTGTGACACTAATCATCTACTTAACAATATCG 56 C 18. SA18F 5'CAATGCCAAGATTATTTATATGGACTTTTAGAGGCT SA18R 5'GACTCTTAAGTTGTAGTCATCTTACTGCTTATTTATGTTTG () 19. SA19F 5'CACGCCGTAAAGATGCCTAGATTCCT SA19R 5'GGCTCTTATGCAGTTGGAGCGAAG 68 C (68 C) 20. SA20F 5'TGGTGGTGTAACTCTTGAATCGGAGTC SA20R 5'GAAGTGCTGATGGTGATTCAGCAGTAAATC 68 C () Na szarym tle wyróżniono nukleotydy odpowiedzialne za tworzenie struktur drugorzędowych lub dimerów pomiędzy parami starterów lub w obrębie dwóch cząsteczek tego samego startera oligonukleotydowego. Tm oznacza temperaturę hybrydyzacji sekwencji starterów z matrycowym DNA podczas reakcji PCR. Highlighted in grey are nucleotides responsible for creation of secondary structures or dimers between primers from one pair or between two molecules of the same primer. Tm indicates hybridization temperature of primers with template DNA during PCR.

96 R. Kotłowski Nr 1 Nowa metoda Metoda MLVA New method MLVA method Sa18 Sa19 Sa20 Sa17 Sa16 Sa15 Sa1729 Sa13 Sa14 Sa12 Sa7 Sa8 Sa9 Sa10 Sa11 Sa1291 Sa1194 Sa1132 Sa1097 Sa0964 Sa6 Sa2 Sa3 Sa4 Sa5 Sa1 Sa0684 Sa0704 Sa0550 Sa0266 Sa0387 Sa0311 Sa0122 Sa2511 Sa2039 Sa1866 Lokalizacja sekwencji zmiennych w genomie S. aureus BX571856 Localization of variable regions in S. aureus genome BX571856 Rycina 1. Nowe i poznane już regiony zmienne dla genomu Staphylococcus aureus BX571856. Figure 1. New and already known variable regions for Staphylococcus aureus genome BX571856.

Nr 1 Genotypowanie S. aureus 97 Tabela II. Teoretyczne wielkości amplikonów w parach zasad dla 20 nowych rejonów zmiennych w nowej metodzie genotypowania dla 35 genomów S. aureus. Table II. Theoretical sizes of amplicons in base pairs for 20 new variable regions in new genotyping method for 35 S. aureus complete genomes. Genomy S. aureus S. aureus genomes Zestawy par starterów / Pairs of primers 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 BX571856 335 334 346 534 262 388 189 198 433 276 270 204 328 374 536 475 482 849 794 818 CP013616 328 377 538 364 199 580 189 312 439 470 273 204 523 600 817 628 563 425 333 878 CP013619 328 377 540 364 199 580 189 312 439 470 273 204 523 669 817 628 563 425 333 1136 CP013621 328 377 538 364 199 580 189 312 439 470 273 204 523 669 817 628 563 425 333 932 CP000046 666 247 454 361 325 389 214 255 213 150 229 503 315 581 802 787 421 1029 264 938 CP007539 666 247 454 361 325 389 214 255 213 150 229 503 315 581 802 787 421 1029 264 938 NC_002951 666 247 454 361 325 389 214 255 213 150 229 503 315 581 802 787 421 1029 264 938 NZ_CP007539 666 247 454 361 325 389 214 255 213 150 229 503 315 581 802 787 421 1029 264 938 CP007499 496 247 398 360 262 389 189 255 213 150 229 503 315 512 802 628 421 789 529 836 CP007657 666 247 454 360 262 389 239 255 213 150 229 503 315 443 859 628 421 729 460 896 CP007674 666 247 454 360 262 389 239 255 213 150 229 503 315 719 802 628 421 729 391 896 CP007690 666 247 454 360 262 389 239 255 213 150 229 503 315 443 802 628 421 729 264 896 CP010295 666 247 454 360 262 389 239 255 213 150 229 503 315 512 684 469 421 729 264 896 CP010299 666 247 454 360 262 389 239 255 213 150 229 503 315 512 684 469 421 729 264 896 CP010298 666 247 454 360 262 389 239 255 213 150 229 503 315 512 684 469 421 729 264 896 CP010296 666 247 454 360 262 389 239 255 213 150 229 503 315 512 684 469 421 729 264 896 CP010297 666 247 454 360 262 389 239 255 213 150 229 503 315 512 684 469 421 729 264 896 CP010300 666 247 454 360 262 389 239 255 213 150 229 503 315 512 684 469 421 729 264 896 CP007676 666 247 340 360 262 389 239 255 213 150 229 503 315 647 802 628 421 729 264 896 CP007670 666 247 454 360 199 389 239 255 213 150 229 503 315 581 742 628 421 729 391 896 CP007672 666 247 510 360 199 389 189 255 213 150 229 503 315 581 802 628 421 729 391 896 NZ_AP014942 666 248 473 419 451 653 164 256 386 345 354 493 569 443 746 469 455 185 392 1010 CP012970 552 333 402 591 451 653 189 197 331 219 354 501 328 303 740 628 447 1089 126 920 CP012972 553 333 402 589 388 653 189 197 331 219 354 503 328 303 740 628 447 1089 126 920 NZ_CP012978 554 333 346 475 514 653 189 197 329 219 354 561 328 303 853 628 447 1089 126 932 CP012979 554 333 346 590 388 653 189 197 331 219 354 560 328 303 855 628 447 1028 126 932 NZ_CP012974 333 462 402 478 514 389 189 197 327 276 354 562 328 303 798 628 423 969 253 938 NZ_CP012976 333 462 402 478 514 389 189 197 327 276 354 562 328 303 798 628 423 969 253 938 CP010890 333 462 478 306 514 650 189 256 446 219 354 204 467 374 855 628 474 789 380 830 NZ_AP017320 333 419 478 419 514 650 189 256 446 219 354 204 467 374 855 628 474 849 253 830 CP012593 333 419 478 419 514 650 189 256 386 219 354 204 467 374 855 628 474 729 380 830 CP011147 333 419 478 419 325 516 189 256 387 219 354 204 467 374 855 628 364 789 253 830 CP007447 553 247 454 360 262 388 189 255 213 150 229 503 328 512 685 629 482 789 518 890 CP011528 666 290 374 419 199 721 164 197 330 219 354 620 315 512 746 628 367 789 598 842 CP018205 666 247 454 361 262 389 214 255 213 150 229 503 315 443 684 787 420 1029 253 830

98 R. Kotłowski Nr 1 UPGMA 21 Genotypów 21 Genotypes 85 87,5 90 92,5 95 97,5 100 CP007447 NZ_CP012976 NZ_CP012974 CP007672 CP007670 CP010299 CP010296 CP010298 CP010297 CP010300 CP010295 CP007690 CP007676 CP007674 NZ_AP014942 CP007657 CP018205 CP007499 NZ_CP007539 CP007539 NC_002951 CP000046 CP011528 CP011147 NZ_AP017320 CP012593 CP010890 CP012979 NZ_CP012978 CP012972 CP012970 CP013621 CP013619 CP013616 BX571856 Procent podobieństwa / Percent Similarity 99% Rycina 2. Drzewo filogenetyczne utworzone dla 35 genomów S. aureus na podstawie metody REA- PFGE z udziałem enzymu SmaI. Figure 2. Phylogenetic tree created for 35 S. aureus genomes based on REA-PFGE method using SmaI endonuclease.

Nr 1 Genotypowanie S. aureus 99 Tabela III. Teoretyczne wielkości amplikonów w parach zasad dla 16 rejonów zmiennych w metodzie genotypowania MLVA dla 35 genomów S. aureus. Table III. Theoretical sizes of amplicons in base pairs for 16 variable regions in MLVA genotyping method for 35 S. aureus genomes. Genomy S. aureus Zestawy par primerów / Sets of primers S. aureus genomes 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 BX571856.1 363 465 316 257 824 1092 234 517 243 637 612 738 803 783 338 2220 CP013616.1 240 709 374 309 824 1092 369 554 198 573 806 961 803 943 0 251 CP013619.1 259 709 374 309 824 1092 369 554 198 573 806 961 803 943 0 251 CP013621.1 310 709 374 309 824 1092 369 554 198 573 806 809 803 943 0 251 CP000046.1 335 552 264 362 824 1149 440 430 177 704 612 683 579 1108 281 456 CP007539.1 335 552 264 362 824 1149 440 430 177 704 612 683 579 1108 281 456 NC_002951.2 335 552 264 362 824 1149 440 430 177 704 612 683 579 1108 281 456 NZ_CP007539.1 335 552 264 362 824 1149 440 430 177 704 612 683 579 1108 281 456 CP007499.1 335 552 264 362 824 1149 440 430 177 637 612 683 579 943 281 394 CP007657.1 259 465 264 362 824 1149 440 430 177 637 612 683 579 943 281 456 CP007674.1 335 552 264 362 824 1149 440 430 177 637 612 683 579 943 281 456 CP007690.1 286 465 264 362 824 1149 440 430 177 637 612 683 579 943 281 456 CP010295.1 335 465 264 362 824 1149 440 430 177 637 612 683 579 783 281 456 CP010299.1 335 465 264 362 824 1149 440 430 177 637 612 683 579 783 281 456 CP010298.1 335 465 264 362 824 1149 440 430 177 637 612 683 579 783 281 456 CP010296.1 335 465 264 362 824 1149 440 430 177 637 612 683 579 783 281 456 CP010297.1 335 465 264 362 824 1149 440 430 177 637 612 683 579 783 281 456 CP010300.1 335 465 264 362 824 1149 440 430 177 637 612 683 579 783 281 456 CP007676.1 310 552 264 362 824 1149 440 430 177 637 612 683 579 943 281 456 CP007670.1 335 552 264 362 824 1149 440 430 177 573 612 683 579 943 218 456 CP007672.1 335 552 264 362 824 1149 440 430 177 573 612 683 579 943 281 456 NZ_AP014942.1 310 800 293 309 824 1092 306 430 177 824 877 961 743 783 218 262 CP012970.1 335 465 264 362 824 1092 170 517 133 824 877 877 693 943 218 336 CP012972.1 335 465 264 362 824 1092 170 517 133 757 877 877 693 943 218 456 NZ_CP012978.1 363 388 264 309 824 1092 170 517 133 896 877 1030 693 943 218 456 CP012979.1 363 465 264 309 824 1092 170 517 133 757 877 1030 693 943 218 456 NZ_CP012974.1 310 465 264 309 824 1092 369 640 177 896 612 877 693 943 218 262 NZ_CP012976.1 310 465 264 309 824 1092 369 640 177 896 612 877 693 943 218 262 CP010890.1 335 637 316 257 824 1019 306 640 177 896 877 877 803 943 281 1897 NZ_AP017320.1 240 637 316 257 824 1019 306 603 198 896 877 877 803 943 281 369 CP012593.1 335 637 316 257 824 1019 306 603 198 896 877 877 743 943 281 435 CP011147.1 335 637 206 257 824 1019 306 603 198 704 741 877 743 943 281 311 CP007447.1 259 552 316 309 824 1149 170 430 177 637 612 683 579 943 281 456 CP011528.1 310 552 205 362 824 1092 440 472 177 573 947 738 693 943 218 577 CP018205.1 363 552 264 309 824 1149 706 430 177 637 612 683 579 1108 281 456

100 R. Kotłowski Nr 1 UPGMA 23 genotypy 23 genotypes NZ_AP014942 CP013619 CP013621 CP013616 CP011147 NZ_AP017320 CP012593 CP010890 NZ_CP012976 NZ_CP012974 CP012979 NZ_CP012978 CP012972 CP012970 CP011528 CP010300 CP010297 CP010296 CP010298 CP010299 CP010295 CP007676 CP007672 CP007670 CP007674 CP007690 CP007657 CP007447 CP007499 CP018205 NZ_CP007539 NC_002951 CP007539 CP000046 BX571856 82 85 88 91 94 97 100 Procent podobieństwa / Percent Similarity 99% Rycina 3. Drzewo filogenetyczne utworzone dla 35 genomów S. aureus na podstawie nowej metody genotypowania. Figure 3. Phylogenetic tree created for 35 genomes of S. aureus on the basis of new genotyping method.

Nr 1 Genotypowanie S. aureus 101 UPGMA 20 genotypów 20 genotypes 82 85 88 91 94 97 100 Procent podobieństwa / Percent Similarity 99% CP011528.1 CP007447.1 CP018205.1 CP010300.1 CP010297.1 CP010296.1 CP010298.1 CP010299.1 CP010295.1 CP007690.1 CP007657.1 CP007672.1 CP007670.1 CP007676.1 CP007674.1 CP007499.1 NZ_CP007539.1 NC_002951.2 CP007539.1 CP000046.1 CP011147.1 CP012593.1 NZ_AP017320.1 NZ_CP012976.1 NZ_CP012974.1 CP012979.1 NZ_CP012978.1 CP012972.1 CP012970.1 NZ_AP014942.1 CP013621.1 CP013619.1 CP013616.1 CP010890.1 BX571856.1 Rycina 4. Drzewo filogenetyczne utworzone dla 35 genomów S. aureus na podstawie metody MLVA. Figure 4. Phylogenetic tree created for 35 S. aureus genomes based on MLVA method

102 R. Kotłowski Nr 1 Przy wyborze sekwencji starterowych flankujących 20 nowych rejonów kierowano się następującymi kryteriami: (i) obecnością co najmniej 11 par GC w każdej sekwencji starterowej, (ii) obecnością jak największej liczby nukleotydów G lub C w obu sekwencjach starterowych, w celu minimalizacji oddziaływań pomiędzy cząsteczkami tego samego startera oligonukleotydowego lub dwóch różnych. Trzymanie się tych kryteriów doboru sekwencji starterowych umożliwia prowadzenie etapu hybrydyzacji z matrycowym DNA w temperaturze. Pozwoli to na zmniejszenie występowania niekorzystnych struktur drugorzędowych typu dimer oraz hairpin loop dla jednego lub większej liczby sekwencji starterowych. Ponadto, w celu zapewnienia specyficznej amplifikacji wybranych fragmentów DNA można zastosować termostabilną polimerazę DNA z dodatkiem przeciwciał blokującej aktywność enzymu poniżej 60 C lub termostabilną polimerazę uwięzioną w kapsułkach żelatynowych (5). Zapobiegnie to niepożądanym modyfikacjom sekwencji starterowych zawierających niekorzystne struktury w temperaturze poniżej 60 C. Optymalizacja techniki Multiplex-PCR z udziałem nowych sekwencji starterowych wymaga empirycznego sprawdzenia z powodu dużej liczby kombinacji oddziaływań pomiędzy sekwencjami starterów a matrycowym DNA. DYSKUSJA Analiza porównawcza wielkości fragmentów DNA po reakcji PCR dla nowej metody genotypowania oraz techniki MLVA prowadzona będzie na podstawie wyboru teoretycznych wartości przedstawionych w tabeli II i tabeli III. Zaletą nowej metody w porównaniu do techniki MLVA jest większa specyficzność amplifikacji DNA wynikająca z większej liczby par GC w sekwencjach starterowych. Pozwoli to na prowadzenie etapu annealingu sekwencji starterowych z matrycowym DNA w temperaturze, bez konieczności stosowania mniej specyficznej amplifikacji DNA metodą touchdown, jak to ma miejsce w metodzie genotypowania MLVA (7). Inną zaletą nowej, bardziej swoistej metody genotypowania, będzie możliwość wykrywania mieszanych zakażeń w przypadku uzyskania dwóch lub większej liczby prążków DNA zgodnych z oszacowaniem teoretycznym dla specyficznych regionów zmiennych. Biorąc pod uwagę (i) stopień złożoności oznaczania wyników genotypowania w metodzie SmaI-REA-PFGE spowodowany różną interpretacją wyników w poszczególnych laboratoriach (6) (ii) błędnie zaprojektowane sekwencje starterowe otaczające rejon zmienny Sa2039 w metodzie MLVA, oraz (iii) mniej specyficzną amplifikację DNA w metodzie MLVA (przebiegającej w nieco niższej temperaturze annealingu), można stwierdzić iż proponowana nowa metoda genotypowania koagulazo-dodatnich gronkowców z udziałem nowych sekwencji starterowych, będzie lepszą alternatywą w porównaniu do obu metod referencyjnych, jak i w porównaniu do fagotypowania (wykonywanego jedynie w wybranych ośrodkach referencyjnych). PIŚMIENNICTWO 1. Couvé-Deacon E, Mons F, Garnier F i inni. Neonatal Outbreak of Methicillin-Resistant Staphylococcus aureus Clone Geraldine: A Bundle of Measures to Halt Transmission. Infect Control Hosp Epidemiol 2017; 38: 749-51.

Nr 1 Genotypowanie S. aureus 103 2. Dzierżanowska D. Patogeny bakteryjne zakażeń szpitalnych. W: Zakażenia szpitalne. Red. D.Dzierżanowska. Wydawnictwo α-medica press, Bielsko-Biała, 2008, 11. 3. Kaïret K, Ho E, Van Kerkhoven D i inni. USA300, A strain of community-associated methicillin-resistant Staphylococcus aureus, crossing Belgium s borders: outbreak of skin and soft tissue infections in a hospital in Belgium. Eur J Clin Microbiol Infect Dis 2017; 36: 905-9. 4. Katoh K, Misawa K, Kuma K i inni. MAFFT: a novel method for rapid multiple sequence alignment based on fast Fourier transform. Nucleic Acids Res 2002; 15: 3059-66. 5. Poddar SK, Sawyer MH, Connor JD. Evaluation of PCR assays in presence of antibody to thermostable DNA polymerases for detection of microbial agents: avoiding false negative results for specimen containing low-titer agent. J Clin Lab Anal 1998; 12: 238-41. 6. Pomorska-Wesołowska M, Małyszek K, Romaniszyn D i inni. Molekularna charakterystyka szczepów Staphylococcus aureus izolowanych z zakażeń miejsca operowanego u pacjentów południowej Polski. Med Dosw Microbiol 2017; 69: 15-25. 7. Sobral D, Schwarz S, Bergonier D i inni. High throughput multiple locus variable number of tandem repeat analysis (MLVA) of Staphylococcus aureus from human, animal and food sources. PLoS One 2012; 7:e33967. Otrzymano: 4 I 2017 Autor Autora: 80-233 Gdańsk, ul. Narutowicza 11/12, Katedra Biotechnologii Molekularnej i Mikrobiologii, email: romkotlo@pg.gda.pl.