پژوهش و نوآوری در علوم و صنایع غذایی

مقایسۀ روش‌های استخراج DNA جهت شناسایی لاکتوباسیل‌های پروبیوتیکی، باکتری‌های مقاوم به تجزیه

نوع مقاله : مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

1 گروه زیست‌فناوری مواد غذایی، مؤسسه پژوهشی علوم و صنایع غذایی، مشهد، ایران

2 گروه بیهوشی و مراقبت‌های ویژه، دانشگاه علوم پزشکی مشهد، مشهد، ایران

چکیده

استخراج DNA یک مرحلۀ مهم در تمام پروتکل‌های مبتنی بر اسید نوکلئیک جهت شناسایی میکروارگانیسم‌ها می‌باشد. باکتری‌های اسید لاکتیک بخش مهمی از جمعیت میکروبی سالم در دستگاه گوارش انسان هستند. این باکتری‌های گرم مثبت چندین لایه پپتیدوگلیکان در دیوارۀ سلولی دارند که باعث ایجاد مشکلاتی در تجزیۀ سلول و دستیابی به روش‌های مطمئن برای استخراج DNA می‌گردد. هدف از این مطالعه، ارزیابی فرایندهای استخراج DNA مبتنی بر اتوکلاو و لیزوزیم برای دستیابی به DNAهای ژنومی با کیفیت بالا از باکتری لاکتوباسیلوس اسیدوفیلوس بود. همچنین غلظت و کیفیت DNA با کیت تجاری مقایسه شد. نتایج نشان داد براساس کاربرد DNA در فرایندهای پایین دستی، روش‌های مناسب برای استخراج DNA متفاوت خواهند بود. روش‌هایی که دارای تیمار با آنزیم لیزوزیم بودند نسبت به تیمار با اتوکلاو مقادیر بیشتری از DNA تولید کردند. تیمار با آنزیم لیزوزیم در ترکیب با روش سیلیکا-گوانیدین تیوسیانات، پروتکل کارآمد و مقرون‌به‌صرفه برای تجزیۀ روتین باکتری لاکتوباسیلوس اسیدوفیلوس بود. غلظت و کیفیت DNA به‌دست‌آمده در این روش قابل مقایسه با کیت تجاری بود. اما تیمار با اتوکلاو تأثیر کمی بر شکستن دیواره‌های سلولی داشت که منجربه استخراج غلظت پایین DNA گردید. این روش نتوانست به‌طورکامل تمام دیواره‌های سلول باکتری را بشکند. البته تعداد کمی از دیواره‌های سلولی شکسته‌شده در سوپرناتانت سوسپانسیون سلولی اتوکلاو شده به‌طور میکروسکوپی مشاهده شدند. لذا این پروتکل برای انجام آزمایش PCR مستقیم روی نمونه‌های حاوی مقادیر زیادی از لاکتوباسیل‌ها از کیفیت خوبی برخوردار بود. این نتاج بر انتخاب دقیق روش استخراج DNA براساس آنالیزهای پایین دستی محصولات PCR تأکید می‌کند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

© 2023, Research Institute of Food Science and Technology. All rights reserved.

This is an open-access article distributed under the terms and conditions of the Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0). To view a copy of this license, visit (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/).

Alimolaei, M., & Golchin, M. (2016). An Efficient DNA Extraction Method for Lactobacillus casei, a Difficult-to-Lyse Bacterium. International Journal of Enteric Pathogens, 4(1), 7-32472. https://doi.org/10.17795/ijep32472
Angelescu, I.-R., Zamfir, M., Stancu, M.-M., & Grosu-Tudor, S.-S. (2019). Identification and probiotic properties of lactobacilli isolated from two different fermented beverages. Annals of Microbiology, 69(13), 1557-1565. https://doi.org/10.1007/s13213-019-01540-0
Boom, R., Sol, C. J., Salimans, M. M., Jansen, C. L., Wertheim-van Dillen, P. M., & van der Noordaa, J. (1990). Rapid and simple method for purification of nucleic acids. J Clin Microbiol, 28(3), 495-503. https://doi.org/10.1128/jcm.28.3.495-503.1990
De, S., Kaur, G., Roy, A., Dogra, G., Kaushik, R., Yadav, P., . . . Goswami, S. L. (2010). A Simple Method for the Efficient Isolation of Genomic DNA from Lactobacilli Isolated from Traditional Indian Fermented Milk (dahi). Indian J Microbiol, 50(4), 412-418. https://doi.org/10.1007/s12088-011-0079-4
Douglas, C. A., Ivey, K. L., Papanicolas, L. E., Best, K. P., Muhlhausler, B. S., & Rogers, G. B. (2020). DNA extraction approaches substantially influence the assessment of the human breast milk microbiome. Scientific Reports, 10(1), 123. https://doi.org/10.1038/s41598-019-55568-y
Ehsanbakhsh, M., Sadeghi, A., Raeisi, M., Ebrahimi, M., & Kashaninejad, M. (2017). Isolation, Molecular Identification and Evaluation of Antifungal Effect of Dominant Lactic Acid Bacteria Isolated from Wheat Bran and Rice Bran Sourdoughs. Research and Innovation in Food Science and Technology, 6(3), 245-260. https://doi.org/10.22101/jrifst.2017.11.18.633
Harrel, M., & Holmes, A. S. (2022). Review of direct PCR and Rapid DNA approaches to streamline sexual assault kit testing. J Forensic Sci, 67(4), 1336-1347. https://doi.org/10.1111/1556-4029.15044
Ketchum, R. N., Smith, E. G., Vaughan, G. O., Phippen, B. L., McParland, D., Al-Mansoori, N., . . . Reitzel, A. M. (2018). DNA Extraction Method Plays a Significant Role When Defining Bacterial Community Composition in the Marine Invertebrate Echinometra mathaei [Original Research]. Frontiers in Marine Science, 5. https://doi.org/10.3389/fmars.2018.00255
Lim, M. Y., Song, E. J., Kim, S. H., Lee, J., & Nam, Y. D. (2018). Comparison of DNA extraction methods for human gut microbial community profiling. Syst Appl Microbiol, 41(2), 151-157. https://doi.org/10.1016/j.syapm.2017.11.008
Markowiak, P., & Śliżewska, K. (2017). Effects of Probiotics, Prebiotics, and Synbiotics on Human Health. Nutrients, 9(9). https://doi.org/10.3390/nu9091021
Quigley, L., O'Sullivan, O., Beresford, T. P., Paul Ross, R., Fitzgerald, G. F., & Cotter, P. D. (2012). A comparison of methods used to extract bacterial DNA from raw milk and raw milk cheese. J Appl Microbiol, 113(1), 96-105. https://doi.org/10.1111/j.1365-2672.2012.05294.x
Shakeri, M.-S., Shahidi, F., Mortazavi, A., Bahrami, A. R., & Nassiri, M. R. (2014). Application of PCR Technique in Combination with DNase Treatment for Detection of Viable Lactobacillus acidophilus Bacteria. Journal of Food Quality, 37(4), 291-295. https://doi.org/10.1111/jfq.12093
Shakeri, M.-S., Shahidi, F., Mortazavi, A., Bahrami, A. R., & Nassiri, M. R. (2018). Combination of competitive PCR and cultivation methods for differential enumeration of viable Lactobacillus acidophilus in bio-yoghurts. International Journal of Dairy Technology, 71(4), 887-892. https://doi.org/10.1111/1471-0307.12536
Shehadul Islam, M., Aryasomayajula, A., & Selvaganapathy, P. R. (2017). A Review on Macroscale and Microscale Cell Lysis Methods. Micromachines, 8(3), 83. https://doi.org/10.3390/mi8030083
Simmon, K. E., Steadman, D. D., Durkin, S., Baldwin, A., Jeffrey, W. H., Sheridan, P., . . . Shields, M. S. (2004). Autoclave method for rapid preparation of bacterial PCR-template DNA. J Microbiol Methods, 56(2), 143-149. https://doi.org/10.1016/j.mimet.2003.10.003
Urbaniak, J., Janowski, D., & Jacewski, B. (2019). Isolation of nucleic acids using silicon dioxide powder as a tool for environmental monitoring. Environmental Monitoring and Assessment, 191(12), 732. https://doi.org/10.1007/s10661-019-7840-2
Vermassen, A., Leroy, S., Talon, R., Provot, C., Popowska, M., & Desvaux, M. (2019). Cell Wall Hydrolases in Bacteria: Insight on the Diversity of Cell Wall Amidases, Glycosidases and Peptidases Toward Peptidoglycan [Review]. Frontiers in Microbiology, 10. https://doi.org/10.3389/fmicb.2019.00331
Videvall, E., Strandh, M., Engelbrecht, A., Cloete, S., & Cornwallis, C. K. (2017). Direct PCR Offers a Fast and Reliable Alternative to Conventional DNA Isolation Methods for Gut Microbiomes. mSystems, 2(6). https://doi.org/10.1128/mSystems.00132-17
Yoo, J. H. (2018). Review of Disinfection and Sterilization - Back to the Basics. Infection & chemotherapy, 50(2), 101-109. https://doi.org/10.3947/ic.2018.50.2.101
Yuan, S., Cohen, D. B., Ravel, J., Abdo, Z., & Forney, L. J. (2012). Evaluation of Methods for the Extraction and Purification of DNA from the Human Microbiome. PLOS ONE, 7(3), e33865. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0033865
ارسال نظر در مورد این مقاله
CAPTCHA Image
پژوهش و نوآوری در علوم و صنایع غذایی
دوره 11، شماره 4
بهمن 1401
صفحه 415-422
  • تاریخ دریافت: 18 اردیبهشت 1401
  • تاریخ بازنگری: 29 مرداد 1401
  • تاریخ پذیرش: 01 شهریور 1401