Bi7311: Praktikum z molekulární biologie prokaryot

Úloha: Izolace spontánních mutant rezistentních ke streptomycinu metodou gradientních ploten

Cíl úlohy

Cílem úlohy je izolovat kolonie S. aureus rezistentní ke streptomycinu, které vznikly spontánní mutací u citlivého kmene S. aureus při inkubaci na gradientních plotnách.

Seznam materiálu

  • 18-ti hodinové bakteriální kultury na MPA (kmeny Staphylococcus aureus citlivé ke streptomycinu).

  • Misky s 2% MPA, MPB na přípravu suspense bakteriální kultury.
  • MPA na gradientní plotny: 160 ml na podkladovou vrstvu, 4 × 50 ml MPA na různé koncentrace streptomycinu (zvlášť v Erlenmeyerových baňkách).
  • MPA (5 × 300 ml) na selekci spontánních mutant na plotnách s 5 různými koncentracemi antibiotika (připravují se vždy čerstvé až dle vyhodnocení nárůstu na gradientních plotnách).
  • Zásobní roztok streptomycinu (100 mg/ml).
  • Sterilní hokejky, sterilní Petriho misky, pipety a 25 ml pipety s upravenou špičkou, plastové špičky, sterilní párátka.

Obrázek 1. Schéma experimentu.
Grafický postup experimentu. (1) 18-ti hodinová kultura kmene S. aureus citlivá k streptomycinu, (2) příprava husté bakteriální suspenze, stanovení titru buněk v 1 ml směsi (CFU/ml) na plotnách s MPA, (3) výsev bakteriální suspenze na gradientní plotny s obsahem streptomycinu o různých koncentracích.

Obrázek 2. Gradientní plotna.
Nárůst kultury bakteriálního kmene na gradientní plotně s přídavkem streptomycinu.

Postup:

A. Izolace spontánních mutant

1. den

  1. Z 18-ti hodinové bakteriální kultury kultivované na MPA odebrat 5 kliček a resuspendovat ve 3 ml MPB.
  2. Z připravené suspenze stanovit titr buněk (CFU/ml) rozsevem 100 µl z ředění 10-6, 10-7, 10-8, od jednoho ředění provést výsev na 3 misky s MPA. Kultivace při 37°C/20 hod.
  3.  Připravit gradientní plotny se streptomycinem o výsledných koncentracích: 10, 50, 100 a 500 µg/ml. Zásobní roztok streptomycinu přidat do rozvařené MPA půdy, předem vytemperované na max. 55°C.
  4. Provést rozsevy bakteriální suspense po 100 µl na gradientní plotny, 3 plotny od příslušné koncentrace (Obr. 1). 
  5. Kultivovat při 37°C/48 hod.

Obrázek 3. Izolace rezistentních mutant.
Ověření necitlivosti mutant k antibiotiku

2. – 3. den

  1. Vyhodnocení nárůstu kultury na gradientních plotnách s antibiotikem.  Jednotlivé kolonie za linií kompaktního nárůstu lze považovat za mutované bakterie (Obr. 2.). Spočítat všechny domnělé mutanty.

    Obrázek 4. Výsledek fluktuačního testu.
    Nárůst mutant S. aureus na MPA s antibiotikem
  2. Přečárkovat vybrané mutanty sterilním párátkem na MPA se streptomycinem o koncentracích 5, 10, 50, 100 a 500 µg/ml (Obr. 3). 
  3. Kultivovat při 37°C/20 hod.
  4. Hodnotit izolované mutanty testovaného kmene S. aureus (Obr. 4).

B. výpočet frekvence spontánních mutací.

Stanovit počet získaných mutant a určit frekvenci mutací k jednotlivým koncentracím streptomycinu. Výpočet mutačního indexu (F):

F =

Mu – počet získaných mutant v 1 ml původní suspenze

N – počet buněk v 1 ml původní suspenze

C. Stanovení citlivosti kmenů ke streptomycinu

1. den

  1. Stanovit citlivost kmenů k streptomycinu. Z připravené suspense testovaného kmene odebrat 100 µl a vyset přes 0,7%  MPA vytemperovaný na 45°C na plotnu s 2% MPA. Po utuhnutí vykápnout antibiotikum (10, 50, 100 a 500 µg/ml) na povrch agarové plotny a po vsáknutí kultivovat při 37°C/20 hod. Jako kontrolu použít kmen S. aureus rezistentní ke streptomycinu.

2. den

  1.  Vyhodnotit test ověření citlivosti testovaného kmene k antibiotiku.


Literatura

Methods in Molecular Biology (2016) 1373: 111-115, doi: 10.1007/7651_2014_190

An Introduction to Genetic Analysis. 7th edition. Griffiths AJF, Miller JH, Suzuki DT, et al. New York: W. H. Freeman; 2000. Spontaneous mutations. Available from: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21897/

Mechanisms of Streptomycin Resistance: Selection of Mutations in the 16S rRNA Gene Conferring Resistance. Springer B, Kidan YG, Prammananan T, Ellrott K, Böttger EC, Sander P. Antimicrobial Agents and Chemotherapy. 2001;45(10):2877-2884. doi:10.1128/AAC.45.10.2877-2884.2001.