RU2317995C2 - Method for preparing yeast or gram-positive microorganisms denaturated genome dna associated with cellular envelopes - Google Patents

Method for preparing yeast or gram-positive microorganisms denaturated genome dna associated with cellular envelopes Download PDF

Info

Publication number
RU2317995C2
RU2317995C2 RU2006102723/13A RU2006102723A RU2317995C2 RU 2317995 C2 RU2317995 C2 RU 2317995C2 RU 2006102723/13 A RU2006102723/13 A RU 2006102723/13A RU 2006102723 A RU2006102723 A RU 2006102723A RU 2317995 C2 RU2317995 C2 RU 2317995C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
dna
cells
yeast
gram
pcr
Prior art date
Application number
RU2006102723/13A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2006102723A (en
Inventor
Василий Николаевич Данилевич (RU)
Василий Николаевич Данилевич
Евгений Васильевич Гришин (RU)
Евгений Васильевич Гришин
Original Assignee
Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова Российской академии наук
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова Российской академии наук filed Critical Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова Российской академии наук
Priority to RU2006102723/13A priority Critical patent/RU2317995C2/en
Publication of RU2006102723A publication Critical patent/RU2006102723A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2317995C2 publication Critical patent/RU2317995C2/en

Links

Landscapes

  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: biochemistry, molecular biology.
SUBSTANCE: invention proposes a method for isolation of genome DNA from yeast and gram-positive microorganisms associated with cellular envelopes and useful for direct using in PCR-amplification. Method involves treatment of cells with buffer solution of neutral pH containing salt - chaotrop chosen from guanidinium salts at heating followed by isolation of the end product. Before isolation of DNA cellular deposit is treated additionally with a buffer solution containing proteinase K in the concentration 50-100 mcg/ml for 0.5-1.0 h at 37-40°C. Realization of the invention provides enhancing the effectiveness of process in preparing genome DNA and to use microorganisms with extra strength cellular walls for isolation of DNA. Invention can be used in development of test-systems for different designation suggesting using PCR-amplification of DNA from cells of yeast, fungi and microorganisms with extra strength cellular walls.
EFFECT: improved preparing method of DNA.
1 cl, 6 ex

Description

Изобретение относится к биохимии, а именно к методам выделения ДНК, конкретно к способу выделения ДНК из клеток дрожжей, грибов и микроорганизмов с прочной клеточной стенкой и может быть использовано для ПЦР-амплификации специфичных фрагментов микробных ДНК.The invention relates to biochemistry, and in particular to methods of DNA extraction, specifically to a method for isolating DNA from yeast cells, fungi and microorganisms with a strong cell wall and can be used for PCR amplification of specific fragments of microbial DNA.

Подготовка биологического материала для ПЦР-амплификации предполагает разрушение клеток и освобождение внутриклеточной ДНК, а также очистку ДНК от белковых, липидных и прочих примесей, способных ингибировать ДНК-полимеразную реакцию.The preparation of biological material for PCR amplification involves the destruction of cells and the release of intracellular DNA, as well as the purification of DNA from protein, lipid and other impurities that can inhibit the DNA polymerase reaction.

Известен способ выделения ДНК, включающий использование лизоцима, додецилсульфата натрия, ЭДТА в качестве индукторов лизиса клеточной стенки с последующей депротеинизацией лизата хлороформом или фенолом и осаждением ДНК изопропанолом (Marmur. J.A. J. Mol. Biol. 1961. 3:208-218).A known method of DNA extraction, including the use of lysozyme, sodium dodecyl sulfate, EDTA as inducers of cell wall lysis, followed by deproteinization of the lysate with chloroform or phenol and DNA precipitation with isopropanol (Marmur. J. A. J. Mol. Biol. 1961. 3: 208-218).

Известно использование литических ферментов (зимолиазы, литиказы и др.) для разрушения клеточных стенок дрожжей при получении образцов высокомолекулярной ДНК. (Muller P.M., Werner K.E., Kasai M., Francesconi A., Chanock S.J., Walsh T.J. Clim. Microbiol. 1998. 36(6): 1625-1629).It is known to use lytic enzymes (zymolyase, lithicase, etc.) to destroy the cell walls of yeast when obtaining samples of high molecular weight DNA. (Muller P.M., Werner K.E., Kasai M., Francesconi A., Chanock S.J., Walsh T.J. Clim. Microbiol. 1998.36 (6): 1625-1629).

Известен способ выделения ДНК путем разрушения клеток грамположительных микроорганизмов и дрожжей с помощью 3% SDS (Polaina J., Adam A.C. Nucleic Acid Res. 1991. 19(19): 5443).A known method of DNA isolation by destruction of cells of gram-positive microorganisms and yeast using 3% SDS (Polaina J., Adam A.C. Nucleic Acid Res. 1991. 19 (19): 5443).

Все вышеперечисленные способы выделения ДНК достаточно трудоемки, дороги и занимают много времени.All of the above methods of DNA extraction are quite laborious, expensive and time consuming.

Известен способ выделения ДНК, основанный на использовании буферных растворов, содержащих высокие концентрации солей-хаотропов типа гуанидинийтиоцианата, способных лизировать оболочки многих грамотрицательных микробов (Пат. США №5234809, МКИ С12N 01/68, опубл. 1993).A known method of DNA extraction, based on the use of buffer solutions containing high concentrations of chaotropic salts such as guanidinium thiocyanate, capable of lysing the shells of many gram-negative microbes (US Pat. US No. 5234809, MKI C12N 01/68, publ. 1993).

Недостатками известного способа являются невозможность использования клеток микроорганизмов, обладающих прочной клеточной стенкой, устойчивой к действию солей-хаотропов, длительность и трудоемкость процесса.The disadvantages of this method are the inability to use cells of microorganisms with a strong cell wall, resistant to the action of chaotropic salts, the duration and complexity of the process.

Известен наиболее близкий к заявленному способ выделения геномной ДНК из клеток микроорганизмов, состоящий в том, что обработку микроорганизмов, имеющих прочные клеточные стенки, проводят буферным раствором, содержащим соль-хаотроп (производные гуанидиния) в концентрации 4-8 М при нагревании реакционной смеси в течение 3-7 мин (Пат. РФ №2177035, МКИ С12N 15/10, опубл. 2001).Known closest to the claimed method for the isolation of genomic DNA from cells of microorganisms, consisting in the fact that the processing of microorganisms having strong cell walls is carried out with a buffer solution containing a chaotropic salt (guanidinium derivatives) at a concentration of 4-8 M when the reaction mixture is heated for 3-7 min (Pat. RF No. 2177035, MKI C12N 15/10, publ. 2001).

Вышеупомянутый способ является эффективным в отношении многих дрожжей, мицелиальных грибов и некоторых грамположительных микроорганизмов. Однако он неэффективен в отношении многих грамположительных бактерий, в том числе почвенных изолятов Bacillus subtilis, Arthrobacter globiformis и Micrococcus luteus, а также некоторых природных изолятов дрожжей, обладающих очень прочной и плотной клеточной стенкой, практически не пропускающей наружу внутриклеточные белки в ходе экстракции хаотропными растворами.The above method is effective against many yeasts, mycelial fungi and some gram-positive microorganisms. However, it is ineffective against many gram-positive bacteria, including soil isolates of Bacillus subtilis, Arthrobacter globiformis and Micrococcus luteus, as well as some natural yeast isolates, which have a very strong and dense cell wall that practically does not let out intracellular proteins during extraction by chaotropic solutions.

Изобретение решает задачу повышения эффективности процесса получения геномной ДНК, ассоциированной с прочными клеточными оболочками дрожжей и грамположительных бактерий.The invention solves the problem of increasing the efficiency of the process of obtaining genomic DNA associated with strong cell walls of yeast and gram-positive bacteria.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе выделения геномной ДНК из клеток микроорганизмов и дрожжей, включающем обработку клеток буферным раствором с нейтральным рН, содержащим соль-хаотроп, выбранную из группы солей гуанидиния, при нагревании с последующим выделением целевого продукта дополнительно проводят обработку клеток буферным раствором, содержащим 50-100 мкг/мл протеиназы К, в течение 0,5-1,0 часа при 37-40°С.The problem is solved due to the fact that in the method of isolating genomic DNA from cells of microorganisms and yeast, including treating the cells with a buffer solution with a neutral pH containing a chaotropic salt selected from the group of guanidinium salts, when heated with subsequent isolation of the target product, cells are additionally processed buffer solution containing 50-100 μg / ml proteinase K, for 0.5-1.0 hours at 37-40 ° C.

В процессе обработки клеток солями-хаотропами и протеиназой К в заявленном способе происходит солюбилизация мембранных структур, полная денатурация и протеолитическая деградация внутриклеточных белков и белков клеточной стенки, и за счет этого достигается полная депротеинизация хромосомных ДНК и резко увеличивается проницаемость клеточной оболочки по отношению к макромолекулам (ДНК). В то время как белки, пептиды, липиды и другие компоненты диффундируют из клетки, хромосомная ДНК из-за своей большой длины остается внутри клеточной оболочки. Механизм сохранения ДНК внутри клеточных оболочек, предположительно, состоит в следующем.In the process of treating cells with chaotropic salts and proteinase K in the claimed method, the membrane structures are solubilized, complete denaturation and proteolytic degradation of intracellular proteins and cell wall proteins are achieved, and due to this, complete deproteinization of chromosomal DNA is achieved and the permeability of the cell membrane with respect to macromolecules increases sharply ( DNA). While proteins, peptides, lipids and other components diffuse from the cell, the chromosomal DNA remains inside the cell membrane due to its large length. The mechanism of DNA conservation inside cell walls, presumably, is as follows.

В процессе тепловой обработки в присутствии солей-хаотропов происходит денатурация (плавление) хромосомной ДНК и ее частичное расщепление до одноцепочечных фрагментов размером 16-25 т.п.о. При последующем быстром охлаждении раствора денатурированная ДНК за счет комплементарных взаимодействий образует трехмерную пространственную сеть, не растворимую при комнатной температуре, - она не вымывается из клеточных оболочек в ходе двух промывок дистиллированной водой. В процессе последующей обработки ДНК-содержащих клеточных оболочек протеиназой К при 37-40°С хромосомная ДНК также практически не вымывается из клеточных оболочек - потери ДНК составляют менее 1%. Таким образом, денатурированная геномная ДНК, получаемая заявленным способом, прочно ассоциирована с клеточными оболочками и представляет собой матричную ДНК, обладающую такой же активностью в ПЦР, как и денатурированная геномная ДНК, не связанная с клеточными стенками. При этом заявленный способ получения матричной ДНК гораздо проще, дешевле и эффективней.In the process of heat treatment in the presence of chaotropic salts, denaturation (melting) of chromosomal DNA occurs and its partial splitting to single-stranded fragments of 16-25 kb in size Upon subsequent rapid cooling of the solution, the denatured DNA forms a three-dimensional spatial network that is insoluble at room temperature due to complementary interactions — it is not washed out of the cell walls during two washes with distilled water. In the process of subsequent processing of DNA-containing cell membranes with proteinase K at 37-40 ° C, chromosomal DNA is also practically not washed out of cell membranes - DNA loss is less than 1%. Thus, the denatured genomic DNA obtained by the claimed method is strongly associated with cell membranes and is a matrix DNA having the same activity in PCR as denatured genomic DNA that is not associated with cell walls. Moreover, the claimed method for producing template DNA is much simpler, cheaper and more efficient.

Установлено, что с помощью последовательной обработки клеток микроорганизмов, дрожжей и грибов сначала буферным раствором, содержащим соль-хаотроп, а затем - буферным раствором (рН 8,0), содержащим протеиназу К, можно простым, доступным и эффективным способом получать образцы матричных ДНК для ПЦР из дрожжей, грибов и грамположительных микроорганизмов, обладающих клеточными стенками повышенной плотности и прочности. Кроме того, получаемые образцы - суспензии ДНК-содержащих клеточных оболочек в 50%-ном этаноле можно хранить длительное время как при -20°С, так и при +4°С или при комнатной температуре.It was found that by sequentially treating cells of microorganisms, yeasts and fungi, first with a buffer solution containing a chaotropic salt, and then with a buffer solution (pH 8.0) containing proteinase K, it is possible to obtain matrix DNA samples for a simple, affordable and effective way. PCR from yeast, fungi and gram-positive microorganisms with cell walls of increased density and strength. In addition, the resulting samples - suspensions of DNA-containing cell membranes in 50% ethanol can be stored for a long time both at -20 ° C, and at + 4 ° C or at room temperature.

Способ осуществляют следующим образом.The method is as follows.

Клетки дрожжей выращивают в жидкой среде YPD (1,0% дрожжевой экстракт, 2,0% бактопептон, 2% глюкоза, рН 5,3) или на чашках с агаризованной средой YPD (1,5% агар) при 30°С, или на средах иного состава. Клетки грамположительных бактерий выращивают на чашках с L-агаром при 30 или 37°С или на жидких и твердых средах другого состава.Yeast cells are grown in liquid YPD medium (1.0% yeast extract, 2.0% bactopeptone, 2% glucose, pH 5.3) or on plates with agarized YPD medium (1.5% agar) at 30 ° C, or on media of a different composition. Gram-positive bacteria cells are grown on L-agar plates at 30 or 37 ° C or on liquid and solid media of a different composition.

Клетки дрожжей или грамположительных бактерий суспендируют в буфере D при рН 7,0, содержащем соль-хаотроп 4 М гуанидинийтиоцианат, 25 мМ цитрата натрия, 0,1 М β-меркаптоэтанола, 0,5% саркозила или в буфере D-2, содержащем 4 М гуанидиний тиоцианата, 50 мМ Трис-HCl, 10 мМ EDTA, 0,1 М β-меркаптоэтанола, 0,5% саркозила, рН 8,0, или в буфере Е, содержащем 8М гуанидинийхлорид, 50 мМ Трис-HCl, 10 мМ EDTA, 0,1 М β-меркаптоэтанола, 0,5% саркозила, рН 8,0.Yeast or gram-positive bacteria cells are suspended in buffer D at pH 7.0 containing a chaotropic salt of 4 M guanidinium thiocyanate, 25 mM sodium citrate, 0.1 M β-mercaptoethanol, 0.5% sarcosyl, or in D-2 buffer containing 4 M guanidinium thiocyanate, 50 mM Tris-HCl, 10 mM EDTA, 0.1 M β-mercaptoethanol, 0.5% sarcosyl, pH 8.0, or in buffer E containing 8 M guanidinium chloride, 50 mM Tris-HCl, 10 mM EDTA, 0.1 M β-mercaptoethanol, 0.5% sarcosyl, pH 8.0.

Клетки дрожжей (30-50 мг сырой биомассы) или 30 мг сырой биомассы грамположительных бактерий суспендируют в 300-500 мкл буфера D или D-2 или буфера Е и инкубируют на кипящей водяной бане в течение 5-10 мин или в температурном диапазоне от 50 до 100°С, преимущественно при 70°С в течение 15-30 мин. Клетки осаждают центрифугированием при 12000 об/мин в течение 60 секунд на центрифуге Eppendorf. Супернатант выбрасывают. Клеточные осадки дважды промывают в 1 мл дистиллированной или деионизованной воды. Клеточные осадки после второй промывки суспендируют в буфере, содержащем 25 мМ Трис-HCl, 10 мМ EDTA, 0,5% саркозила (или 0,3% SDS) и 50-100 мкг/мл протеиназы К.Yeast cells (30-50 mg of crude biomass) or 30 mg of raw biomass of gram-positive bacteria are suspended in 300-500 μl of buffer D or D-2 or buffer E and incubated in a boiling water bath for 5-10 minutes or in a temperature range of 50 up to 100 ° C, mainly at 70 ° C for 15-30 minutes Cells are pelleted by centrifugation at 12,000 rpm for 60 seconds on an Eppendorf centrifuge. The supernatant is discarded. Cell pellets are washed twice in 1 ml of distilled or deionized water. After a second wash, cell pellets are suspended in a buffer containing 25 mM Tris-HCl, 10 mM EDTA, 0.5% sarcosyl (or 0.3% SDS) and 50-100 μg / ml proteinase K.

Смесь инкубируют 0,5-1,0 час при 37-40°С, а затем центрифугируют 2-3 минуты при 12000 об/мин. Супернатант выбрасывают, а осадок дважды промывают дистиллированной водой по 1 мл и затем суспендируют в 300 мкл 50%-ного этанола. Полученную суспензию ДНК-содержащих клеточных оболочек (образцов матричных ДНК) хранят при -20°С, либо при +4°С, или при комнатной температуре и используют непосредственно в экспериментах по ПЦР амплификации. В полученных суспензиях титр клеток (ДНК-содержащих клеточных оболочек) составляет 5·108-1·109. В опыт берут 1 мкл неразведенной клеточной суспензии или 1 мкл из 10-1-10-2 разведений на 50 мкл реакционной смеси для ПЦР.The mixture is incubated for 0.5-1.0 hours at 37-40 ° C, and then centrifuged for 2-3 minutes at 12000 rpm. The supernatant is discarded, and the precipitate is washed twice with 1 ml of distilled water and then suspended in 300 μl of 50% ethanol. The resulting suspension of DNA-containing cell walls (matrix DNA samples) is stored at -20 ° C, either at + 4 ° C, or at room temperature and used directly in PCR amplification experiments. In the resulting suspensions, the titer of cells (DNA-containing cell membranes) is 5 · 10 8 -1 · 10 9 . In the experiment, take 1 μl of undiluted cell suspension or 1 μl of 10 -1 -10 -2 dilutions per 50 μl of the reaction mixture for PCR.

Изобретение иллюстрируют примеры.The invention is illustrated by examples.

Пример 1.Example 1

Клетки дрожжей S.cerevisiae (штамм Н 190, ИБХ РАН) выращивают в жидкой среде YPD (1% дрожжевого экстракта, 2,0% бактопептона, 2% глюкозы, рН 5,3).The yeast cells of S. cerevisiae (strain H 190, IBCh RAS) are grown in YPD liquid medium (1% yeast extract, 2.0% bactopeptone, 2% glucose, pH 5.3).

30 мг сырой биомассы клеток дрожжей суспендируют в 400 мл буфера Е и инкубируют на кипящей водяной бане в течение 7 мин. Клетки осаждают центрифугированием при 12000 об/мин в течение 60 секунд на центрифуге Eppendorf. Супернатант выбрасывают. Клеточные осадки дважды промывают в 1 мл дистиллированной воды. Клеточные осадки после второй промывки суспендируют в буфере, содержащем 25 мМ Трис-HCl, 10 мМ EDTA, 0,5% саркозила и 50 мкг/мл протеиназы К. Смесь инкубируют 1 час при 37°С, затем центрифугируют 2-3 минуты при 12000 об/мин. Супернатант переносят в чистую пробирку, а осадок дважды промывают дистиллированной водой (1 мл). Супернатанты после двух промывок водой также сохраняют, а полученный осадок суспендируют в 300 мкл 50%-ного этанола.30 mg of crude biomass of yeast cells are suspended in 400 ml of buffer E and incubated in a boiling water bath for 7 minutes. Cells are pelleted by centrifugation at 12,000 rpm for 60 seconds on an Eppendorf centrifuge. The supernatant is discarded. Cell pellets are washed twice in 1 ml of distilled water. After the second washing, the cell pellets are suspended in a buffer containing 25 mM Tris-HCl, 10 mM EDTA, 0.5% sarcosyl and 50 μg / ml proteinase K. The mixture is incubated for 1 hour at 37 ° C, then centrifuged for 2-3 minutes at 12000 rpm The supernatant was transferred to a clean tube, and the pellet was washed twice with distilled water (1 ml). After two washes with water, supernatants are also retained, and the resulting precipitate is suspended in 300 μl of 50% ethanol.

Пример 2.Example 2

Клетки дрожжей Р.pastoris (штамм GS 115, ИБХ РАН) выращивают на чашках с агаризованной средой YPD (1,5% агара) при 30°С.P. pastoris yeast cells (strain GS 115, IBCh RAS) are grown on plates with agarized YPD medium (1.5% agar) at 30 ° C.

50 мг сырой биомассы дрожжей суспендируют в 500 мл буфера D-2 и инкубируют на кипящей водяной бане в течение 5 мин. Клетки осаждают центрифугированием при 12000 об/мин в течение 60 секунд на центрифуге Eppendorf. Супернатант выбрасывают. Клеточные осадки дважды промывают 1 мл деионизованной воды. Клеточные осадки после второй промывки суспендируют в буфере, содержащем 25 мМ Трис-HCl, 10 мМ EDTA, 0,3% SDS и 100 мкг/мл протеиназы К. Смесь инкубируют 0,5 часа при 37°С, затем центрифугируют 2-3 минуты при 12000 об/мин. Супернатант переносят в чистую пробирку, осадок дважды промывают дистиллированной водой (по 1 мл) и после этого суспендируют в 300 мкл 50%-ного этанола.50 mg of crude biomass of yeast is suspended in 500 ml of D-2 buffer and incubated in a boiling water bath for 5 minutes. Cells are pelleted by centrifugation at 12,000 rpm for 60 seconds on an Eppendorf centrifuge. The supernatant is discarded. Cell pellets are washed twice with 1 ml of deionized water. After the second washing, the cell pellets are suspended in a buffer containing 25 mM Tris-HCl, 10 mM EDTA, 0.3% SDS and 100 μg / ml proteinase K. The mixture is incubated for 0.5 hours at 37 ° C, then centrifuged for 2-3 minutes at 12000 rpm The supernatant was transferred to a clean tube, the pellet was washed twice with distilled water (1 ml each), and then suspended in 300 μl of 50% ethanol.

Пример 3.Example 3

Клетки клинических изолятов дрожжей, принадлежащие к родам Candida, Trichosporon или Rhodotorula, выращивают на чашках с соответствующей средой при 37°С. 40 мг сырой биомассы дрожжей суспендируют в 500 мл буфера D-2 и инкубируют на кипящей водяной бане в течение 5 мин. Клетки осаждают центрифугированием при 12000 об/мин в течение 60 секунд на центрифуге Eppendorf. Супернатанты выбрасывают. Клеточные осадки дважды промывают в 1 мл деионизованной воды. Клеточные осадки после второй промывки суспендируют в буфере, содержащем 25 мМ Трис-HCl, 10 мМ EDTA, 0,3% SDS и 75 мкг/мл протеиназы К. Смесь инкубируют 0,5 часа при 37°С, затем центрифугируют 2-3 минуты при 12000 об/мин. Супернатанты переносят в чистые пробирки, осадок дважды промывают дистиллированной водой (по 1 мл) и после этого суспендируют в 300 мкл 50%-ного этанола.Cells of clinical yeast isolates belonging to the genera Candida, Trichosporon or Rhodotorula are grown on plates with the appropriate medium at 37 ° C. 40 mg of crude yeast biomass is suspended in 500 ml of D-2 buffer and incubated in a boiling water bath for 5 minutes. Cells are pelleted by centrifugation at 12,000 rpm for 60 seconds on an Eppendorf centrifuge. Supernatants are thrown away. Cell pellets are washed twice in 1 ml of deionized water. After a second wash, the cell pellets are suspended in a buffer containing 25 mM Tris-HCl, 10 mM EDTA, 0.3% SDS and 75 μg / ml proteinase K. The mixture is incubated for 0.5 hours at 37 ° C, then centrifuged for 2-3 minutes. at 12000 rpm Supernatants were transferred to clean tubes, the pellet was washed twice with distilled water (1 ml each) and then suspended in 300 μl of 50% ethanol.

Пример 4.Example 4

Клетки природных изолятов психрофильных дрожжей, принадлежащих к роду Leucosporidium, выращивают на соответствующей питательной среде при 9-20°С в течение 1-2 недель.Cells of natural isolates of psychrophilic yeast belonging to the genus Leucosporidium are grown on an appropriate nutrient medium at 9-20 ° C for 1-2 weeks.

40 мг сырой биомассы дрожжей суспендируют в 500 мл буфера D-2 и инкубируют на кипящей водяной бане в течение 5 мин. Клетки осаждают центрифугированием при 12000 об/мин в течение 60 секунд на центрифуге Eppendorf. Супернатанты выбрасывают. Клеточные осадки дважды промывают 1 мл деионизованной воды. Клеточные осадки после второй промывки суспендируют в буфере, содержащем 25 мМ Трис-HCl, 10 мМ EDTA, 0,3% SDS и 50 мкг/мл протеиназы К. Смесь инкубируют 0,5 часа при 37°С, затем центрифугируют 2-3 минуты при 12000 об/мин. Супернатанты переносят в чистые пробирки, осадок дважды промывают дистиллированной водой (по 1 мл) и после этого суспендируют в 300 мкл 50%-ного этанола.40 mg of crude yeast biomass is suspended in 500 ml of D-2 buffer and incubated in a boiling water bath for 5 minutes. Cells are pelleted by centrifugation at 12,000 rpm for 60 seconds on an Eppendorf centrifuge. Supernatants are thrown away. Cell pellets are washed twice with 1 ml of deionized water. After the second washing, the cell pellets are suspended in a buffer containing 25 mM Tris-HCl, 10 mM EDTA, 0.3% SDS and 50 μg / ml proteinase K. The mixture is incubated for 0.5 hours at 37 ° C, then centrifuged for 2-3 minutes at 12000 rpm Supernatants were transferred to clean tubes, the pellet was washed twice with distilled water (1 ml each) and then suspended in 300 μl of 50% ethanol.

Пример 5.Example 5

Клетки грамположительных бактерий A.globiformis, В.subtilis (штамм ВКМ В-504) или М.luteus (штамм NCIMB 13267) выращивают на чашках с L-агаром при 37°С.Cells of gram-positive bacteria A.globiformis, B.subtilis (strain VKM B-504) or M. luteus (strain NCIMB 13267) are grown on plates with L-agar at 37 ° C.

30 мг сырой биомассы клеток микроорганизмов суспендируют в 500 мл буфера D-2 и инкубируют на кипящей водяной бане в течение 8 мин. Клетки осаждают центрифугированием при 12000 об/мин в течение 60 секунд на центрифуге Eppendorf. Супернатант выбрасывают. Клеточные осадки дважды промывают 1 мл дистиллированной воды. Клеточные осадки после второй промывки суспендируют в буфере, содержащем 25 мМ Трис-HCl, 10 мМ EDTA, 0,5% саркозила и 50 мкг/мл протеиназы К. Смесь инкубируют 0,5 часа при 37°С, затем центрифугируют 2-3 минуты при 12000 об/мин. Супернатант переносят в чистую пробирку, осадок дважды промывают дистиллированной водой (по 1 мл) и после этого суспендируют в 300 мкл 50%-ного этанола.30 mg of the crude biomass of microorganism cells are suspended in 500 ml of D-2 buffer and incubated in a boiling water bath for 8 minutes. Cells are pelleted by centrifugation at 12,000 rpm for 60 seconds on an Eppendorf centrifuge. The supernatant is discarded. Cell pellets are washed twice with 1 ml of distilled water. After the second washing, the cell pellets are suspended in a buffer containing 25 mM Tris-HCl, 10 mM EDTA, 0.5% sarcosyl and 50 μg / ml proteinase K. The mixture is incubated for 0.5 hours at 37 ° C, then centrifuged for 2-3 minutes at 12000 rpm The supernatant was transferred to a clean tube, the pellet was washed twice with distilled water (1 ml each), and then suspended in 300 μl of 50% ethanol.

Пример 6.Example 6

Клетки грамположительных бактерий A.globiformis или В.subtilis (штамм ВКМ В-504) выращивают на чашках с L-агаром при 37°С.Cells of gram-positive bacteria A.globiformis or B.subtilis (strain VKM B-504) are grown on plates with L-agar at 37 ° C.

30 мг сырой биомассы клеток микроорганизмов суспендируют в 500 мл буфера D-2 и инкубируют в термостате при 70°С в течение 20 мин. Клетки осаждают центрифугированием при 12000 об/ мин в течение 60 секунд на центрифуге Eppendorf. Супернатант выбрасывают. Клеточные осадки дважды промывают 1 мл дистиллированной воды. Клеточные осадки после второй промывки суспендируют в буфере, содержащем 25 мМ Трис-HCl, 10 мМ EDTA, 0,5% саркозила и 50 мкг/мл протеиназы К. Смесь инкубируют 1,0 час при 37°С, затем центрифугируют 2-3 минуты при 12000 об/мин. Супернатант переносят в чистую пробирку, осадок дважды промывают дистиллированной водой (по 1 мл). Супернатанты после двух промывок водой также сохраняют. После второй промывки осадки суспендируют в 300 мкл 50%-ного этанола.30 mg of crude biomass of microorganism cells are suspended in 500 ml of D-2 buffer and incubated in an incubator at 70 ° C for 20 minutes. Cells are pelleted by centrifugation at 12,000 rpm for 60 seconds on an Eppendorf centrifuge. The supernatant is discarded. Cell pellets are washed twice with 1 ml of distilled water. After the second washing, the cell pellets are suspended in a buffer containing 25 mM Tris-HCl, 10 mM EDTA, 0.5% sarcosyl and 50 μg / ml proteinase K. The mixture is incubated for 1.0 hour at 37 ° C, then centrifuged for 2-3 minutes. at 12000 rpm The supernatant is transferred to a clean tube, the pellet is washed twice with distilled water (1 ml each). Supernatants after two washes with water are also retained. After a second washing, the precipitates are suspended in 300 μl of 50% ethanol.

Все супернатанты, полученные при обработке каждого образца клеточных оболочек протеиназой К и их промывке водой, объединяют вместе (получается 2,4-2,5 мл) и в суммарном растворе измеряли поглощение при 260 и 280 нм с тем, чтобы оценить количество экстрагируемых белков (пептидов). Концентрацию белка определяют по формуле С (мг/мл) = 1,55 Е280 - 0,76 E260 (Досон Р., Элиот Д., Элиот У., Джонс К. // Справочник Биохимика. М.: Мир, 1991. С.464).All supernatants obtained by treating each cell membrane sample with proteinase K and washing them with water are combined (2.4–2.5 ml is obtained) and the absorbance at 260 and 280 nm was measured in the total solution in order to estimate the amount of extracted proteins ( peptides). Protein concentration was determined by the formula C (mg / ml) = 1.55 E 280 - 0,76 E 260 (R. Dawson, D. Elliott, W. Elliott, K. Jones // Reference Biokhimik M .: Mir, 1991. P.464).

Для изучения выхода нуклеиновых кислот (НК) из клеток в процессе обработки протеиназой К и водных промывок, отбирают аликвоты из объединенных супернатантов (обычно 0,5 мл из 2.5 мл), к ним добавляют 2V 96% этанола. Смесь центрифугируют при 12000 об/мин в течение 5 мин. Полученные при этом осадки, содержащие НК, подсушивают на воздухе, растворяют в 30 мкл дистиллированной Н2О. Наличие НК в полученных растворах тестируют электрофоретически. На электрофорез в каждую лунку геля наносят по 10 мкл раствора.To study the yield of nucleic acids (NKs) from cells during treatment with proteinase K and water washes, aliquots of the combined supernatants (usually 0.5 ml from 2.5 ml) were selected, 2V 96% ethanol was added to them. The mixture was centrifuged at 12,000 rpm for 5 minutes. The resulting precipitates containing NK are dried in air, dissolved in 30 μl of distilled H 2 O. The presence of NK in the resulting solutions is tested electrophoretically. For electrophoresis, 10 μl of the solution is applied to each well of the gel.

Согласно данным спектрофотометрического анализа объединенные супернатанты содержат значительное количество белка (пептидов) (до 1 мг и выше для каждого образца). При этом уровень экстракции белка зависит от времени инкубации клеточных оболочек с протеиназой К. Эти данные свидетельствуют о том, что протеиназа К легко проникает через клеточную стенку дрожжей и бактерий и эффективно расщепляет денатурированные в ходе обработки солями-хаотропами белки до низкомолекулярных пептидов. Последние затем легко просачиваются наружу.According to spectrophotometric analysis, the combined supernatants contain a significant amount of protein (peptides) (up to 1 mg or more for each sample). The level of protein extraction depends on the time of incubation of cell walls with proteinase K. These data indicate that proteinase K easily penetrates the cell wall of yeast and bacteria and effectively cleaves proteins denatured during treatment with chaotropic salts to low molecular weight peptides. The latter then easily seep out.

Было исследовано также наличие НК (ДНК и РНК) у объединенных супернатантов после действия протеиназы К. Как следует из результатов электрофоретического анализа (электрофореза полученных образцов в 1% агарозном геле), в супернатантах, соответствующих клеточным оболочкам всех исследованных микроорганизмов (т.е. дрожжей всех видов и грамположительных бактерий) полностью отсутствует геномная ДНК. Иными словами, денатурированная после кипячения с солями-хаотропами геномная ДНК при последующей обработке протеиназой К и промывке дистиллированной водой практически не теряется (не выходит из клеток). Исследуемые супернатанты в то же время содержат некоторое количество РНК.The presence of NK (DNA and RNA) in the combined supernatants after the action of proteinase K was also investigated. As follows from the results of electrophoretic analysis (electrophoresis of the obtained samples in a 1% agarose gel), in supernatants corresponding to the cell membranes of all the studied microorganisms (i.e., yeast all species and gram-positive bacteria) genomic DNA is completely absent. In other words, genomic DNA denatured after boiling with chaotropic salts is practically not lost during subsequent treatment with proteinase K and washing with distilled water (it does not leave the cells). The studied supernatants at the same time contain a certain amount of RNA.

Полученные с помощью протеиназы К клеточные оболочки с денатурированной ДНК были далее исследованы в ПЦР с универсальными праймерами к генам рибосомных РНК. В ПЦР с клеточными оболочками грамположительных бактерий использовали универсальные праймеры к консервативным участкам генов рибосомных РНК эубактерий 27f: (5′) AGAGTTTGATCCTGGCTCAG и 1522r: (5′) AAGGAGGTGATCCARCCGCA (Johnson J.L. Similarity analysis of RNAs. In P. Gerhardt, R.G.E. Murray, W.A. Wood, and N.R. Krieg (ed.) Methods for general and molecular bacteriology. American Society for Microbiology, Washington, D.C. 1994. P.683-700).Obtained using proteinase K, cell walls with denatured DNA were further studied in PCR with universal primers for ribosomal RNA genes. In the PCR with cell membranes of gram-positive bacteria, universal primers were used for the conserved regions of the ribosomal RNA genes of eubacteria 27f: (5 ′) AGAGTTTGATCCTGGCTCAG and 1522r: (5 ′) AAGGAGGTGATCCARCCGCA (Johnson JL Similarity analysis of Gerhard, Rget, Wood G. Murge, WA, RNAt. , and NR Krieg (ed.) Methods for general and molecular bacteriology. American Society for Microbiology, Washington, DC 1994. P.683-700).

Условия ПЦР: денатурация - 93°С, 30 с, отжиг - 60°С, 30 с, синтез - 72°С, 60 с. Число циклов - 27-33.PCR conditions: denaturation - 93 ° C, 30 s, annealing - 60 ° C, 30 s, synthesis - 72 ° C, 60 s. The number of cycles is 27-33.

В ПЦР на клеточных оболочках дрожжей использовали универсальные праймеры к консервативным участкам рДНК 5,8S-R: (5′) TCGATGAAGAACGCAAGC и LR3: (5′) GGTCCGTGTTTCAAGAC (Vilgalys R., Hester M. // J.Bacteriol. 1990. V.172. P.4238-4246). Условия ПЦР: денатурация - 93°С, 30 секунд, отжиг - 55°С, 30 секунд, синтез - 72°С, 40 секунд. Число циклов - 30-35.Universal primers for conserved 5.8S-R rDNA regions were used in PCR on yeast cell walls: (5 ′) TCGATGAAGAACGCAAGC and LR3: (5 ′) GGTCCGTGTTTCAAGAC (Vilgalys R., Hester M. // J.Bacteriol. 1990. V. 172. P.4238-4246). PCR conditions: denaturation - 93 ° C, 30 seconds, annealing - 55 ° C, 30 seconds, synthesis - 72 ° C, 40 seconds. The number of cycles is 30-35.

Электрофорез в 1% агарозном геле показал, что в ходе ПЦР с клеточными облочками грам положительных бактерий и праймерами 27f+1522r во всех трех случаях образуется фрагмент ДНК одного и того же размера (~1500 п.о.) (в реакционную смесь объемом 50 мкл вносили по 1 мкл суспензии клеточных оболочек, число циклов ПЦР в данном опыте составляло 30). При этом продукты ПЦР были получены и в том случае, когда суспензию ДНК-содержащих клеточных оболочек развели в 100, 1000 раз, а число циклов увеличили до 33. Необходимо отметить, что при использовании ДНК-содержащих клеточных оболочек тех же бактерий, полученных путем кипячения в буфере D в течение 10 минут (но без обработки протеиназой К) продукты ПЦР вообще не удавалось получить даже при 40 термальных циклах. Таким образом, после обработки протеиназой К образующиеся клеточные оболочки грамположительных бактерий, содержащие денатурированную ДНК, весьма эффективны как матрицы в ПЦР.Electrophoresis in a 1% agarose gel showed that during PCR with cell envelopes of gram positive bacteria and primers 27f + 1522r in all three cases a DNA fragment of the same size (~ 1500 bp) was formed (in a 50 μl reaction mixture 1 μl of cell suspension was added; the number of PCR cycles in this experiment was 30). Moreover, PCR products were also obtained when the suspension of DNA-containing cell membranes was diluted 100, 1000 times, and the number of cycles was increased to 33. It should be noted that when using DNA-containing cell membranes of the same bacteria obtained by boiling in buffer D for 10 minutes (but without treatment with proteinase K), PCR products could not be obtained at all even at 40 thermal cycles. Thus, after treatment with proteinase K, the resulting cell walls of gram-positive bacteria containing denatured DNA are very effective as matrices in PCR.

Сходные результаты получены на клеточных оболочках дрожжей. Клеточные оболочки всех изученных штаммов, содержащие денатурированную ДНК, весьма эффективны как матрицы в ПЦР. В присутствии праймеров 5.8SR и LR3 и соответствующих клеточных оболочек (т.е. матричной ДНК) происходит амплификация межгенного участка (спейсера) IST2 и области D1/D2 26S субъединицы рДНК (Vilgalys R., Hester M. // J.Bacteriol. 1990. V.172. Р.4238-4246). Изучение тонкой структуры фрагментов рДНК - продуктов ПЦР (например, с помощью рестриктного анализа или секвенирования) используется в геносистематике грибов. Размер продуктов ПЦР для штаммов S. cerevisiae и Р. pastoris в эксперименте соответствовал 900 и 500 п.н., что хорошо совпадает с литературными данными (Данилевич В.Н., Гришин Е.В. // Биоорганическая химия. 2002. Т.28. №2. С.156-167).Similar results were obtained on the cell walls of yeast. The cell walls of all the studied strains containing denatured DNA are very effective as matrices in PCR. In the presence of primers 5.8SR and LR3 and the corresponding cell walls (i.e., template DNA), the intergenic region (spacer) of IST2 and the D1 / D2 26S region of the rDNA subunit are amplified (Vilgalys R., Hester M. // J. Bacteriol. 1990 V.172. P.4238-4246). The study of the fine structure of rDNA fragments - PCR products (for example, using restriction analysis or sequencing) is used in fungal genosystematics. The size of PCR products for S. cerevisiae and P. pastoris strains in the experiment corresponded to 900 and 500 bp, which is in good agreement with the literature data (Danilevich V.N., Grishin E.V. // Bioorganic chemistry. 2002. T. 28. No. 2. S.156-167).

Таким образом, обработка ДНК-содержащих клеточных оболочек дрожжей и грамположительных бактерий протеиназой К резко увеличивает проницаемость их клеточных стенок по отношению к ДНК, т.е. облегчает диффузию фрагментов ДНК из клеток наружу при использовании в качестве матрицы в ПЦР.Thus, the treatment of DNA-containing cell walls of yeast and gram-positive bacteria with proteinase K sharply increases the permeability of their cell walls with respect to DNA, i.e. facilitates the diffusion of DNA fragments from cells to the outside when used as a template in PCR.

Claims (1)

Способ получения ассоциированной с клеточными оболочками денатурированной геномной ДНК дрожжей или грамположительных бактерий, обладающей матричной активностью в ПЦР, который включает обработку клеток буферным раствором с нейтральным рН, содержащим соль-хаотроп, выбранную из группы солей гуанидиния, при нагревании с последующей промывкой клеточного осадка и выделением целевого продукта, отличающийся тем, что после промывки дополнительно проводят обработку клеточного осадка буферным раствором с рН 7,5-8,0, содержащим 50-100 мкг/мл протеиназы К, в течение 0,5-1,0 ч при 37-40°С.A method of producing a denatured genomic DNA of yeast or gram-positive bacteria associated with cell membranes with matrix activity in PCR, which comprises treating the cells with a neutral pH buffer solution containing a chaotropic salt selected from the group of guanidinium salts by heating, followed by washing of the cell pellet and isolation the target product, characterized in that after washing, the cell pellet is additionally treated with a buffer solution with a pH of 7.5-8.0 containing 50-100 μg / ml protein the basics of K, for 0.5-1.0 hours at 37-40 ° C.
RU2006102723/13A 2006-02-01 2006-02-01 Method for preparing yeast or gram-positive microorganisms denaturated genome dna associated with cellular envelopes RU2317995C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006102723/13A RU2317995C2 (en) 2006-02-01 2006-02-01 Method for preparing yeast or gram-positive microorganisms denaturated genome dna associated with cellular envelopes

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006102723/13A RU2317995C2 (en) 2006-02-01 2006-02-01 Method for preparing yeast or gram-positive microorganisms denaturated genome dna associated with cellular envelopes

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2006102723A RU2006102723A (en) 2007-08-20
RU2317995C2 true RU2317995C2 (en) 2008-02-27

Family

ID=38511548

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006102723/13A RU2317995C2 (en) 2006-02-01 2006-02-01 Method for preparing yeast or gram-positive microorganisms denaturated genome dna associated with cellular envelopes

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2317995C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2804528C1 (en) * 2023-01-16 2023-10-02 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова Российской академии наук (ИБХ РАН) Method for obtaining genomic dna samples from microbial cells with strong cell wall

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
GOLBANG N. et al., J. Clin. Pathol, 1996, 49, 861-863. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2804528C1 (en) * 2023-01-16 2023-10-02 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова Российской академии наук (ИБХ РАН) Method for obtaining genomic dna samples from microbial cells with strong cell wall

Also Published As

Publication number Publication date
RU2006102723A (en) 2007-08-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7893251B2 (en) Methods for selective isolation of nucleic acids from microbial cells present in samples containing higher eukaryotic cells and/or tissues
Zapparoli et al. Design and evaluation of malolactic enzyme gene targeted primers for rapid identification and detection of Oenococcus oeni in wine
Amita et al. Qualitative evaluation of mycobacterial DNA extraction protocols for polymerase chain reaction
Aguilera et al. A molecular approach to the characterization of the eukaryotic communities of an extreme acidic environment: methods for DNA extraction and denaturing gradient gel electrophoresis analysis
JP2008500066A (en) Kits and methods for removing contaminants from nucleic acids in environmental and biological samples
Van der Zee et al. Characterization of IS1001, an insertion sequence element of Bordetella parapertussis
Alimolaei et al. An efficient DNA extraction method for Lactobacillus casei, a difficult-to-lyse bacterium
Kuhad et al. Improving the yield and quality of DNA isolated from white-rot fungi
Kim et al. Simple and reliable DNA extraction method for the dark pigmented fungus, Cercospora sojina
RU2317995C2 (en) Method for preparing yeast or gram-positive microorganisms denaturated genome dna associated with cellular envelopes
Nishida et al. Aminoacylation of tRNAs encoded by Chlorella virus CVK2
Barthomeuf et al. Improvement in tannase recovery using enzymatic disruption of mycelium in combination with reverse micellar enzyme extraction
US6046006A (en) Sequential hybridization of fungal cell DNA and method for the detection of fungal cells in clinical material
Cheung et al. Development of DNA probes for Candida albicans
CN109234415A (en) A kind of ocean cultivable bacteria PCR rapid detection method and kit
RU2804528C1 (en) Method for obtaining genomic dna samples from microbial cells with strong cell wall
CN108048378A (en) A kind of bacterial strain HL28-6 for producing DNA enzymatic and its application
Danilevich et al. Highly purified DNA-containing cell envelopes from fungi for direct use in PCR
JP3094098B2 (en) Oligonucleotides and methods for detecting oil palm soil disease Ganoderma
Kim et al. SIMPLE METHOD FOR RNA PREPARATION FROM CYANOBACTERIA 1
Baldrian et al. Improved isolation of nucleic acids from basidiomycete fungi
RU2177035C2 (en) Method of isolation of genome dna from microorganism cells
RU2807254C1 (en) Universal method of dna isolation and lysis mixture for its implementation
CN114958610B (en) Application of phenyllactic acid in preparation of saccharomycete lysate, kit and method
KR100456284B1 (en) Rapid method for nucleic acid preparation from microorganism

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20120202