Published May 27, 2022
| Version v1
Publication
Open
Inverse PCR-based detection reveal novel mobile genetic elements and their associated genes in the human oral metagenome
- 1. Siriraj Hospital
- 2. Mahidol University
- 3. UiT The Arctic University of Norway
Description
Abstract The human oral cavity is one of the hotspots harboring multiple mobile genetic elements (MGEs), which are segments of DNA that can move either within bacterial genomes or between bacterial cells that can facilitate the spreading of genetic materials, including antimicrobial resistance genes. It is, therefore, important to investigate genes associated with the MGEs as they have a high probability of dissemination within the bacterial population under selective pressure from human activities. As one-third of oral bacteria are not yet culturable in the laboratory condition, therefore, in this work, it is aimed to detect and identify the genetic contexts of MGEs in the oral cavity through an inverse PCR (IPCR)-based approach on the oral metagenomic. The human oral metagenome was extracted from saliva samples collected from healthy individuals in Tromsø, Norway. The extracted DNA was partially digested with the HindIII restriction enzyme and self-circularized by ligation. DNA primers targeting each MGE were designed to amplify outwards from the MGEs and used for the IPCR on the circularized DNA products. The IPCR amplicons were cloned into a pCR-XL-2-TOP vector, screened, and sequenced. Out of 40 IPCR amplicons, we confirmed and verified the genetic contexts of 11 samples amplified with primers targeting integron gene cassettes (GCs), IS 431 composite transposons, and Tn 916 conjugative transposons ( tet (M) and xis - int ). Novel integron GCs, MGEs, and variants of Tn 916 conjugative transposons were identified, which is the first report using the IPCR technique to detect the genetic contexts of MGEs in the oral metagenomic DNA.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
تجويف الفم البشري هو أحد النقاط الساخنة التي تحتوي على عناصر وراثية متحركة متعددة (MGEs)، وهي أجزاء من الحمض النووي يمكن أن تتحرك إما داخل الجينوم البكتيري أو بين الخلايا البكتيرية التي يمكن أن تسهل انتشار المواد الوراثية، بما في ذلك جينات مقاومة مضادات الميكروبات. لذلك، من المهم التحقيق في الجينات المرتبطة بـ MGEs لأن لديها احتمالية عالية للانتشار داخل المجموعة البكتيرية تحت ضغط انتقائي من الأنشطة البشرية. نظرًا لأن ثلث البكتيريا الفموية ليست قابلة للزراعة بعد في حالة المختبر، لذلك، في هذا العمل، يهدف إلى اكتشاف وتحديد السياقات الوراثية لـ MGEs في تجويف الفم من خلال نهج عكسي قائم على تفاعل البوليميراز المتسلسل (IPCR) على الميتاجينوم الفموي. تم استخراج الميتاجينوم الفموي البشري من عينات اللعاب التي تم جمعها من أفراد أصحاء في ترومسو، النرويج. تم هضم الحمض النووي المستخرج جزئيًا مع إنزيم التقييد HindIII وتم تعميمه ذاتيًا عن طريق الربط. تم تصميم بادئات الحمض النووي التي تستهدف كل MGE لتضخيمها إلى الخارج من MGEs واستخدامها في IPCR على منتجات الحمض النووي الدائرية. تم استنساخ أمبيلكونات IPCR في متجه pCR - XL -2 - TOP، وتم فحصها وتسلسلها. من بين 40 أمبلكون IPCR، أكدنا وتحققنا من السياقات الوراثية لـ 11 عينة تم تضخيمها باستخدام مواد أولية تستهدف أشرطة جين إنتغرون (GCs)، و IS 431 ترانسبوزونات مركبة، و Tn 916 ترانسبوزونات مترافقة ( tet (M) و xis - int ). تم تحديد GCs و MGEs ومتغيرات Tn 916 transposons المترافقة، وهو أول تقرير يستخدم تقنية IPCR للكشف عن السياقات الوراثية لـ MGEs في الحمض النووي الميتاجينومي الفموي.Translated Description (French)
Résumé La cavité buccale humaine est l'un des points chauds abritant de multiples éléments génétiques mobiles (MGE), qui sont des segments d'ADN qui peuvent se déplacer soit à l'intérieur des génomes bactériens, soit entre les cellules bactériennes qui peuvent faciliter la propagation du matériel génétique, y compris les gènes de résistance aux antimicrobiens. Il est donc important d'étudier les gènes associés aux MGE car ils ont une forte probabilité de dissémination au sein de la population bactérienne sous la pression sélective des activités humaines. Comme un tiers des bactéries buccales ne sont pas encore cultivables à l'état de laboratoire, il s'agit donc, dans ce travail, de détecter et d'identifier les contextes génétiques des MGE dans la cavité buccale par une approche basée sur la PCR inverse (IPCR) sur la métagénomique orale. Le métagénome oral humain a été extrait d'échantillons de salive prélevés sur des individus en bonne santé à Tromsø, en Norvège. L'ADN extrait a été partiellement digéré par l'enzyme de restriction HindIII et s'est auto-circularisé par ligature. Des amorces d'ADN ciblant chaque MGE ont été conçues pour amplifier vers l'extérieur à partir des MGE et utilisées pour l'IPCR sur les produits d'ADN circularisés. Les amplicons IPCR ont été clonés dans un vecteur pCR-XL-2-TOP, criblés et séquencés. Sur 40 amplicons IPCR, nous avons confirmé et vérifié les contextes génétiques de 11 échantillons amplifiés avec des amorces ciblant les cassettes de gènes d'intégrons (GC), les transposons composites IS 431 et les transposons conjugatifs Tn 916 ( tet (M) et xis - int ). De nouvelles CG d'intégrons, des MGE et des variants de transposons conjugatifs Tn 916 ont été identifiés, ce qui est le premier rapport utilisant la technique IPCR pour détecter les contextes génétiques des MGE dans l'ADN métagénomique oral.Translated Description (Spanish)
Resumen La cavidad oral humana es uno de los puntos calientes que albergan múltiples elementos genéticos móviles (MGE), que son segmentos de ADN que pueden moverse dentro de los genomas bacterianos o entre las células bacterianas que pueden facilitar la propagación de materiales genéticos, incluidos los genes de resistencia a los antimicrobianos. Por lo tanto, es importante investigar los genes asociados con los MGE, ya que tienen una alta probabilidad de diseminación dentro de la población bacteriana bajo presión selectiva de las actividades humanas. Como un tercio de las bacterias orales aún no son cultivables en condiciones de laboratorio, por lo tanto, en este trabajo, se pretende detectar e identificar los contextos genéticos de los MGE en la cavidad oral a través de un enfoque basado en PCR inversa (IPCR) en la metagenómica oral. El metagenoma oral humano se extrajo de muestras de saliva recolectadas de individuos sanos en Tromsø, Noruega. El ADN extraído se digirió parcialmente con la enzima de restricción HindIII y se autocircularizó mediante ligación. Los cebadores de ADN dirigidos a cada MGE se diseñaron para amplificar hacia afuera desde los MGE y se utilizaron para la IPCR en los productos de ADN circularizados. Los amplicones de IPCR se clonaron en un vector pCR-XL-2-TOP, se cribaron y se secuenciaron. De los 40 amplicones IPCR, confirmamos y verificamos los contextos genéticos de 11 muestras amplificadas con cebadores dirigidos a casetes de genes de integrones (GC), transposones compuestos IS 431 y transposones conjugados Tn 916 ( tet (M) y xis - int ). Se identificaron nuevos integrones GC, MGE y variantes de transposones conjugados Tn 916, que es el primer informe que utiliza la técnica IPCR para detectar los contextos genéticos de los MGE en el ADN metagenómico oral.Files
s12903-022-02209-y.pdf
Files
(1.9 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:7f7a6068f8ac552d47fc29235a7bcc30
|
1.9 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- يكشف الكشف العكسي القائم على تفاعل البوليميراز المتسلسل عن عناصر وراثية متنقلة جديدة والجينات المرتبطة بها في الميتاجينوم الفموي البشري
- Translated title (French)
- La détection par PCR inverse révèle de nouveaux éléments génétiques mobiles et leurs gènes associés dans le métagénome oral humain
- Translated title (Spanish)
- La detección basada en PCR inversa revela nuevos elementos genéticos móviles y sus genes asociados en el metagenoma oral humano
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4281789308
- DOI
- 10.1186/s12903-022-02209-y
References
- https://openalex.org/W1584174944
- https://openalex.org/W1898485134
- https://openalex.org/W1939392140
- https://openalex.org/W1978033945
- https://openalex.org/W1982236932
- https://openalex.org/W1983016083
- https://openalex.org/W1983274254
- https://openalex.org/W1985886752
- https://openalex.org/W2001460112
- https://openalex.org/W2002645773
- https://openalex.org/W2011187567
- https://openalex.org/W2013459969
- https://openalex.org/W2014195831
- https://openalex.org/W2016256410
- https://openalex.org/W2023040179
- https://openalex.org/W2030941577
- https://openalex.org/W2044709577
- https://openalex.org/W2045947053
- https://openalex.org/W2055043387
- https://openalex.org/W2071982043
- https://openalex.org/W2072571544
- https://openalex.org/W2078077267
- https://openalex.org/W2108638811
- https://openalex.org/W2121748291
- https://openalex.org/W2133583595
- https://openalex.org/W2142741751
- https://openalex.org/W2146521959
- https://openalex.org/W2149064303
- https://openalex.org/W2149452073
- https://openalex.org/W2153538492
- https://openalex.org/W2153539929
- https://openalex.org/W2163619442
- https://openalex.org/W2165102610
- https://openalex.org/W2439832344
- https://openalex.org/W2509476196
- https://openalex.org/W2516448508
- https://openalex.org/W2518402156
- https://openalex.org/W2535568397
- https://openalex.org/W2603108228
- https://openalex.org/W2766396640
- https://openalex.org/W2770937934
- https://openalex.org/W2783270610
- https://openalex.org/W2789944246
- https://openalex.org/W2792654284
- https://openalex.org/W2793664844
- https://openalex.org/W2794046657
- https://openalex.org/W2809406971
- https://openalex.org/W2885680427
- https://openalex.org/W2894966346
- https://openalex.org/W2949907272
- https://openalex.org/W2950197647
- https://openalex.org/W2953154561
- https://openalex.org/W2969679120
- https://openalex.org/W2979365453
- https://openalex.org/W2988640700
- https://openalex.org/W3000605176
- https://openalex.org/W3004397242
- https://openalex.org/W3024274792
- https://openalex.org/W3044291258
- https://openalex.org/W3104343646
- https://openalex.org/W3106776774
- https://openalex.org/W3133356143
- https://openalex.org/W3135218603
- https://openalex.org/W3136807244
- https://openalex.org/W3184525309
- https://openalex.org/W3209138957