RU2732626C1 - System of oligonucleotide primers and probe for detecting dna mycoplasma bovigenitalium - Google Patents

System of oligonucleotide primers and probe for detecting dna mycoplasma bovigenitalium Download PDF

Info

Publication number
RU2732626C1
RU2732626C1 RU2019128896A RU2019128896A RU2732626C1 RU 2732626 C1 RU2732626 C1 RU 2732626C1 RU 2019128896 A RU2019128896 A RU 2019128896A RU 2019128896 A RU2019128896 A RU 2019128896A RU 2732626 C1 RU2732626 C1 RU 2732626C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
bovigenitalium
dna
probe
mycoplasma
cattle
Prior art date
Application number
RU2019128896A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Анастасия Николаевна Ваганова
Сергей Владимирович Борисенко
Вячеслав Николаевич Вербов
Original Assignee
Федеральное бюджетное учреждение науки "Санкт-Петербургский научно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии им. Пастера Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека" (ФБУН НИИ эпидемиологии и микробиологии имени Пастера)
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 Федеральное бюджетное учреждение науки "Санкт-Петербургский научно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии им. Пастера Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека" (ФБУН НИИ эпидемиологии и микробиологии имени Пастера) filed Critical Федеральное бюджетное учреждение науки "Санкт-Петербургский научно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии им. Пастера Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека" (ФБУН НИИ эпидемиологии и микробиологии имени Пастера)
Priority to RU2019128896A priority Critical patent/RU2732626C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2732626C1 publication Critical patent/RU2732626C1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6809Methods for determination or identification of nucleic acids involving differential detection
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/53Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
    • G01N33/569Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor for microorganisms, e.g. protozoa, bacteria, viruses
    • G01N33/56911Bacteria
    • G01N33/56933Mycoplasma

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
  • Virology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)

Abstract

FIELD: biotechnology; veterinary science.
SUBSTANCE: invention relates to microbiology, biotechnology and veterinary science. Disclosed is a system of oligonucleotide primers and a probe for identifying Mycoplasma bovigenitalium DNA in biological material from cattle, raw material for biological industry and nutrient mediums for operation with cell cultures by polymerase chain reaction in real time. Pair of oligonucleotide primers has structure: M.bgen2 F 5'-TTGTTGCGCACCTTGGATCT-3' M.bgen2 R 5'-GGTCGATTCCACCAGCTCTA-3'. Fluorescent labeled probe for identification of amplicons synthesized on the Mycoplasma bovigenitalium DNA matrix during the PCR reaction in real time has the following structure: M.bgen2 Pr 5'-FAM CCATCATATGAGCTGAATCCTACTGT BHQ1-3'.
EFFECT: invention enables to differentiate Mycoplasma bovigenitalium from closely related Mycoplasma bovis mycoplasmas and can be used to detect carrier Mycoplasma bovigenitalium in cattle, quality control of raw material for biotechnological industry and culture nutrient media for research work.
1 cl, 3 ex, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области микробиологии, биотехнологии и ветеринарии, и может быть использовано для диагностики заболеваний животных вирусной, бактериальной и др. этиологии, а также выявления носительства Mycoplasma bovigenitalium у крупного рогатого скота, контроля качества сырья для биотехнологической промышленности и культуральных питательных сред для исследовательской работы.The invention relates to the field of microbiology, biotechnology and veterinary medicine, and can be used for the diagnosis of animal diseases of viral, bacterial and other etiology, as well as for the detection of the carriage of Mycoplasma bovigenitalium in cattle, quality control of raw materials for the biotechnological industry and culture media for research work ...

В состав предлагаемой системы, позволяющей выявлять ДНК Mycoplasma bovigenitalium входит пара олигонуклеотидных праймеров, комплементарных видо специфичному участку в составе гена ацетат-киназы ackA Mycoplasma bovigenitalium, и обладающих активностью прямого и обратного праймера и имеющих структуруThe proposed system for detecting Mycoplasma bovigenitalium DNA includes a pair of oligonucleotide primers complementary to the species-specific region in the ackA acetate kinase gene of Mycoplasma bovigenitalium, and possessing the activity of forward and reverse primers and having the structure

Figure 00000001
Figure 00000001

и флуоресцентно меченный гидролизный зонд для оценки накопления ампликонов на матрице ДНК Mycoplasma bovigenitalium в ходе реакции ПЦР в реальном времени, комплементарный видоспецифичному участку в составе гена ацета-киназы ackA Mycoplasma bovigenitalium, расположенному в составе последовательности, фланкируемой вышеуказанными праймерами и имеющий структуруand a fluorescently labeled hydrolysis probe for assessing the accumulation of amplicons on the Mycoplasma bovigenitalium DNA template during the real-time PCR reaction, complementary to the species-specific region in the ackA gene of Mycoplasma bovigenitalium, located in the sequence flanked by the above-mentioned primers

Figure 00000002
Figure 00000002

Использование праймеров позволяет выявлять ДНК М. bovigenitalium в биологическом материале от крупного рогатого скота и дифференцировать микоплазмы данного вида от филогенетически близкородственных микоплазм М. bovis.The use of primers makes it possible to detect M. bovigenitalium DNA in biological material from cattle and to differentiate mycoplasmas of this species from phylogenetically closely related M. bovis mycoplasmas.

Изобретение может быть использовано в ветеринарии для выявления генетического материала одного из возбудителей микоплазмозов крупного рогатого скота - М. bovigenitalium, в целях диагностики ассоциированных с ним инфекционных заболеваний и выявления случаев бессимптомного носительства, также разработанная тест-система может применяться для научных исследований.The invention can be used in veterinary medicine to identify the genetic material of one of the causative agents of mycoplasmosis in cattle - M. bovigenitalium, in order to diagnose associated infectious diseases and identify cases of asymptomatic carriage, and the developed test system can be used for scientific research.

Изобретение может применяться в биотехнологии для контроля контаминации сырья животного происхождения и его производных на предмет контаминации микоплазмами вида М. bovigenitalium.The invention can be used in biotechnology to control the contamination of raw materials of animal origin and its derivatives for contamination with mycoplasmas of the species M. bovigenitalium.

М. bovigenitalium является этиологическим агентом при маститах, пневмониях, артритах и кератоконъюнктивитах у крупного рогатого скота. Также микоплазмы данного вида часто колонизируют репродуктивный тракт животных, и могут быть связаны с различными заболеваниями репродуктивных органов, абортами и яловостью. Инфекции репродуктивной системы коров часто протекают бессимптомно или сопровождаются развитием вульвовагинита. Патоген также выделяется у коров из влагалища и цервикального канала при неэффективном осеменении (Hillman R., 2008).M. bovigenitalium is an etiological agent for mastitis, pneumonia, arthritis and keratoconjunctivitis in cattle. Also, mycoplasmas of this species often colonize the reproductive tract of animals, and can be associated with various diseases of the reproductive organs, abortion and barrenness. Infections of the reproductive system of cows are often asymptomatic or accompanied by the development of vulvovaginitis. The pathogen is also excreted in cows from the vagina and cervical canal during ineffective insemination (Hillman R., 2008).

При колонизации М. bovigenitalium репродуктивной системы коров возможно дальнейшее распространение патогена с выделениями из влагалища животного, при этом микоплазмы часто попадают на поверхность вымени, что приводит к развитию мастита.With the colonization of M. bovigenitalium of the reproductive system of cows, further spread of the pathogen with discharge from the animal's vagina is possible, while mycoplasmas often fall on the surface of the udder, which leads to the development of mastitis.

М. bovigenitalium чаще, чем микоплазмы других видов, выявляется при инфекционных заболеваниях репродуктивной системы быков. Как правило поражаются дистальные отделы репродуктивного тракта. В то же время персистенция М. bovigenitalium в репродуктивной системе быков может протекать бессимптомно, при этом носительство выявляется у 9 -63% быков в разных странах. При распространении инфекции возможно развитие эпидидимита и тестикулита, что сказывается на качестве спермы, выражающемся, прежде всего, в изменении морфологии сперматозоидов и снижении их подвижности (Kirkbride С.А., 1987).M. bovigenitalium is more often than other mycoplasma species detected in infectious diseases of the reproductive system of bulls. The distal reproductive tract is usually affected. At the same time, the persistence of M. bovigenitalium in the reproductive system of bulls can be asymptomatic, while carriage is detected in 9 -63% of bulls in different countries. With the spread of infection, the development of epididymitis and testiculitis is possible, which affects the quality of sperm, expressed, first of all, in a change in the morphology of spermatozoa and a decrease in their mobility (Kirkbride SA, 1987).

Заражение М. bovigenitalium может происходить половым, контактным и воздушно-капельным путем. Специфических мер по профилактике заболеваний, ассоциированных с данным патогеном в настоящее время не разработано, что определяет важность своевременного выявления случаев инфекции и носительства среди поголовья крупного рогатого скота.Infection with M. bovigenitalium can occur through sexual contact, contact and airborne droplets. Specific measures for the prevention of diseases associated with this pathogen have not yet been developed, which determines the importance of timely detection of cases of infection and carriage among the cattle population.

Также М. bovigenitalium может присутствовать в сыворотке клинически здорового крупного рогатого скота и выступать в качестве контаминанта сырья биологического происхождения для биологической промышленности.Also M. bovigenitalium can be present in the serum of clinically healthy cattle and act as a contaminant of biological raw materials for the biological industry.

М. bovigenitalium является ауксотрофным микроорганизмом, поэтому для ее культивирования необходимы питательные среды, обогащенные различными веществами. Для осуществления энергетического метаболизма данных микоплазм в среде должны присутствовать спирты и жирные кислоты. Потребность в жирных кислотах или спиртах также характерна для микоплазм вида М. bovis. Данные бактерии, как и М. bovigenitalium являются возбудителями заболеваний крупного рогатого скота. М. bovis и М. bovigenitalium обладают высоким уровнем сходства, при этом заболевания, вызываемые М. bovis часто характеризуются более тяжелым течением. Также тяжелое течение заболевания может быть связано со смешанными инфекциями, вызываемыми двумя указанными видами микоплазм. Таким образом, целесообразно проводить дифференциальную диагностику инфекций, вызванных микоплазмами этих видов, а также случаев микст-инфекции.M. bovigenitalium is an auxotrophic microorganism; therefore, its cultivation requires nutrient media enriched with various substances. For the energy metabolism of these mycoplasmas, alcohols and fatty acids must be present in the medium. The need for fatty acids or alcohols is also characteristic of M. bovis mycoplasmas. These bacteria, like M. bovigenitalium, are the causative agents of diseases in cattle. M. bovis and M. bovigenitalium have a high level of similarity, while diseases caused by M. bovis are often characterized by a more severe course. Also, the severe course of the disease can be associated with mixed infections caused by the two indicated types of mycoplasma. Thus, it is advisable to carry out differential diagnosis of infections caused by mycoplasmas of these species, as well as cases of mixed infection.

Метод полимеразной цепной реакции (ПЦР) обеспечивает выявление ДНК М. bovigenitalium с большей точностью, чем культуральные методы выявления данного патогена (Justice-Allen А., 2011). В основе указанного метода лежит процесс специфического матричного синтеза цепей ДНК, ведущий к многократному копированию фрагментов целевой ДНК при ее наличии в материале. Процесс матричного синтеза осуществляется находящимся в составе реакционной смеси ферментом ДНК-полимеразой.The polymerase chain reaction (PCR) method provides the detection of M. bovigenitalium DNA with greater accuracy than cultural methods for the detection of this pathogen (Justice-Allen A., 2011). This method is based on the process of specific matrix synthesis of DNA strands, which leads to multiple copying of fragments of the target DNA, if present in the material. The process of matrix synthesis is carried out by the enzyme DNA polymerase in the reaction mixture.

Отличительной чертой модификации ПЦР, известной как ПЦР в реальном времени, является возможность оценки течения реакции в ходе ее прохождения. В данном случае оценка проводится путем измерения накопления флуоресценции испускаемой флуоресцеином (FAM), связанным с зондом в составе системы. Необходимым условием для испускания флуоресценции флуоресцеином является разрушение зонда, происходящее при его связывании с комплементарной последовательностью в присутствии фермента ДНК-полимеразы, приводящее к пространственному разобщению флуоресцеина со связанными с теми же зондами молекулами BHQ-1. При этом активность расщепления зондов и освобожедния флуорохромов находится в прямой зависимости от содержания целевых ампликонов в реакционной смеси.A distinctive feature of the modification of PCR, known as real-time PCR, is the ability to assess the course of the reaction during its course. In this case, the assessment is carried out by measuring the accumulation of fluorescence emitted by the fluorescein (FAM) associated with the probe in the system. A prerequisite for the emission of fluorescence by fluorescein is the destruction of the probe, which occurs when it binds to the complementary sequence in the presence of the DNA polymerase enzyme, leading to spatial separation of fluorescein from BHQ-1 molecules bound to the same probes. In this case, the activity of the cleavage of probes and the release of fluorochromes is in direct proportion to the content of the target amplicons in the reaction mixture.

Обеспечение специфичности реакции амплификации ДНК определяется подбором праймеров к целевым последовательностям ДНК, распознающим уникальные, присущей только им нуклеотидные структуры. Копирование ДНК возможно только при связывании праймера с одноцепочечной ДНК, при этом процесс начинается исключительно на 5' конце праймера. Праймеры являются обязательными компонентами реакционной смеси. По своей химической структуре они являются олигонуклеотидами, комплементарными высококонсервативным и высокоспецифичным последовательностям в составе целевой ДНК. В тест-системах для диагностики инфекционных заболеваний целевой ДНК является ДНК соответствующего патогена.Ensuring the specificity of the DNA amplification reaction is determined by the selection of primers for the target DNA sequences that recognize unique nucleotide structures inherent only to them. DNA copying is possible only when the primer binds to single-stranded DNA, and the process begins exclusively at the 5 'end of the primer. Primers are essential components of the reaction mixture. By their chemical structure, they are oligonucleotides complementary to highly conserved and highly specific sequences in the target DNA. In test systems for the diagnosis of infectious diseases, the target DNA is the DNA of the corresponding pathogen.

Олигонуклеотидные зонды в составе реакционной смеси обеспечивают возможность детекции накопления продукта ПЦР в режиме реального времени. Возможность детекции продукта ПЦР достигается за счет освобождения флуорохромов при разрушении зондов в присутствии специфических ампликонов. Повышение специфичности определяется тем, что зонды не вступают во взаимодействие с другими последовательностями ДНК в исследуемом материале.Oligonucleotide probes in the reaction mixture provide the ability to detect accumulation of PCR product in real time. The possibility of detecting the PCR product is achieved due to the release of fluorochromes when the probes are destroyed in the presence of specific amplicons. The increase in specificity is determined by the fact that the probes do not interact with other DNA sequences in the test material.

Таким образом, выбор фрагмента для подбора системы праймеров и зонда является определяющим для специфичности ПЦР тест-системы для диагностики инфекционных заболеваний. Данный фрагмент должен быть последовательностью в составе генома патогена, на выявление которого направлена тест-система, обладающей консервативной структурой высокоспецифичной именно для данного патогена и непредатавленной в геноме других организмов.Thus, the choice of a fragment for the selection of the primer system and probe is decisive for the specificity of the PCR test system for the diagnosis of infectious diseases. This fragment should be a sequence in the genome of the pathogen, the detection of which is aimed at the test system, which has a conservative structure highly specific for this particular pathogen and not detected in the genome of other organisms.

Наиболее близким аналогом представленной системы праймеров и зонда для выявления ДНК М. bovigenitalium являются специфические системы олигонуклеотидных праймеров и зондов, направленные на выявление в исследуемом материале последовательностей межгенного спейсера 16S-23S рРНК (Boonyayatra S., 2012; Parker A.M., 2017). Сконструированные системы праймеров и зондов авторы использовали в ПЦР в реальном времени для идентификации М. bovigenitalium. Их применение позволяло проводить идентификацию М. bovigenitalium в клиническом материале от крупного рогатого скота, а также дифференцировать М. bovigenitalium от других микоплазм, вызывающих заболевания у крупного рогатого скота. Отличием предлагаемой системы праймеров и зондов от описанных является выбор видоспецифической мишени, а именно участка в составе гена ацетат-киназы ackA.The closest analog of the presented system of primers and probe for detecting M. bovigenitalium DNA are specific systems of oligonucleotide primers and probes aimed at detecting the sequences of the 16S-23S rRNA intergenic spacer in the test material (Boonyayatra S., 2012; Parker A.M., 2017). We used the designed primer and probe systems in real-time PCR to identify M. bovigenitalium. Their use made it possible to identify M. bovigenitalium in clinical material from cattle, as well as to differentiate M. bovigenitalium from other mycoplasmas that cause diseases in cattle. The difference between the proposed system of primers and probes from those described is the choice of a species-specific target, namely, a region within the ackA acetate kinase gene.

Целью настоящего изобретения является разработка системы, включающей олигонуклеотидные праймеры и зонд для идентификации М. bovigenitalium методом полимеразной цепной реакции в реальном времени.An object of the present invention is to provide a system comprising oligonucleotide primers and a probe for identifying M. bovigenitalium by real-time polymerase chain reaction.

Цель достигается конструированием системы специфичных праймеров и зонда для идентификации ДНК одного из возбудителей микоплазмозов крупного рогатого скота М. bovigenitalium, имеющих следующую структуру:The goal is achieved by constructing a system of specific primers and a probe for identifying DNA of one of the pathogens of mycoplasmosis in cattle M. bovigenitalium, having the following structure:

Figure 00000003
Figure 00000003

Характеристика олигонуклеотидных праймеров и участка амплифицируемой ДНК.Characterization of oligonucleotide primers and a region of amplified DNA.

На основе анализа геномной последовательности М. bovigenitalium, представленной в международной базе данных GenBank NCBI (National Center for Biotechnology Information), были подобраны праймеры, обозначенные M.bgen2 F и M.bgen2 R, комплементарные фрагменту гена, продуктом которого является ацетат-киназа, ackA М. bovigenitalium и обладающие активностью прямого и обратного праймера. Также был подобран олигонуклеотидный зонд M.bgen2 Р, комплементарный участку последовательности генома М. bovigenitalium, находящейся между участками, распознаваемыми праймерами M.bgen2 F и M.bgen2 R.Based on the analysis of the genomic sequence of M. bovigenitalium, presented in the international database GenBank NCBI (National Center for Biotechnology Information), primers were selected, designated M.bgen2 F and M.bgen2 R, complementary to the gene fragment, the product of which is acetate kinase, ackA M. bovigenitalium and having forward and reverse primer activity. An oligonucleotide probe M.bgen2 P was also selected, complementary to the region of the M. bovigenitalium genome sequence located between the regions recognized by the primers M.bgen2 F and M.bgen2 R.

В ходе экспериментов по разработке и апробации тест-системы в качестве положительного контроля использовали образцы клинического материала от крупного рогатого скота. Материал был отобран при обследовании животных на животноводческих предприятиях, где были выявлены случаи бронхопневмонии телят и маститов с симптоматикой, характерной для инфекций, ассоциированных с М. bovis, М. bovigenitalium и другими микоплазмами. Из исследуемого материала была выделена ДНК, в экспериментах использовались полученные препараты очищенной ДНК.In the course of experiments on the development and testing of the test system, samples of clinical material from cattle were used as a positive control. The material was selected during the examination of animals at livestock enterprises, where cases of bronchopneumonia of calves and mastitis with symptoms characteristic of infections associated with M. bovis, M. bovigenitalium and other mycoplasmas were detected. DNA was isolated from the material under study, and the obtained preparations of purified DNA were used in the experiments.

Примеры конкретного выполнения.Examples of specific implementation.

Пример 1. Методика конструирования системы олигонуклеотидных праймеров и зонда для идентификации ДНК возбудителя микоплазмоза крупного рогатого скота М. bovigenitalium с помощью ПЦР в реальном времениExample 1. Procedure for constructing a system of oligonucleotide primers and a probe for identifying DNA of the causative agent of mycoplasmosis in cattle M. bovigenitalium using real-time PCR

На основании изучения полногеномной последовательности возбудителя микоплазмозов крупного рогатого скота М. bovigenitalium, представленных в международной базе данных Genbank, для конструирования праймеров, была выбрана последовательность гена ацетат-киназы ackA, пригодная для идентификации М. bovigenitalium. Размер данного гена составляет составляет 1359 п.н. (GenBank NCBI АР017902.1). В составе выбранной генетической структуры был определен участок ДНК, имеющий нуклеотидные отличия от геномных последовательностей других микоплазм, вызывающих заболевания крупного рогатого скота и иных микроорганизмов. Расчетная длина фрагмента ДНК, амплификация которого возможна с использованием подобранных праймеров, составила 126 п.н.. В составе данного фрагмента была подобрана специфическая для М. bovigenitalium последовательность для создания олигонуклеотидного зонда. В качестве компонентов олигонуклеотидного зонда, обеспечивающих детекцию амплификации ДНК были выбраны молекулы флуоресцеина (FAM) и BHQ-1. В данном случае фотоны, испускаемый флуоресцеином при возбуждении, и имеющие длину волны около 518 нм, полностью поглощаются гасителем BHQ-1.Based on the study of the genome-wide sequence of the causative agent of mycoplasmosis in cattle M. bovigenitalium, presented in the international database Genbank, for the design of primers, a sequence of the ackA acetate kinase gene was selected, suitable for identification of M. bovigenitalium. The size of this gene is 1359 bp. (GenBank NCBI AP017902.1). As part of the selected genetic structure, a DNA segment was identified that had nucleotide differences from the genomic sequences of other mycoplasmas that cause diseases in cattle and other microorganisms. The calculated length of the DNA fragment, which can be amplified using the selected primers, was 126 bp. As part of this fragment, a sequence specific for M. bovigenitalium was selected to create an oligonucleotide probe. Fluorescein (FAM) and BHQ-1 molecules were chosen as the components of the oligonucleotide probe providing detection of DNA amplification. In this case, the photons emitted by fluorescein upon excitation, and having a wavelength of about 518 nm, are completely absorbed by the BHQ-1 quencher.

Оценка гомологии распознаваемого с помощью предложенных праймеров участка со сходными последовательностям в геномах других организмов была проведена in silico путем сравнения указанного участка с генетическими структурами, депонированными в международной базе данных GenBank. Сравнение осуществлялось с помощью алгоритма BLASTN на web-сервере Национального Центра Биотехнологической Информации (NCBI) (bttp:https://www.ncbi.nlm.mh.gov/BLASTA. На момент проведения анализа in silico гомологии подобранной последовательности с последовательностями ДНК других организмов выявлено не было.Evaluation of the homology of the region recognized using the proposed primers with similar sequences in the genomes of other organisms was carried out in silico by comparing this region with genetic structures deposited in the international GenBank database. The comparison was carried out using the BLASTN algorithm on the web-server of the National Center for Biotechnological Information (NCBI) (bttp: //www.ncbi.nlm.mh.gov/BLASTA. At the time of in silico analysis, no homology of the selected sequence with DNA sequences of other organisms was revealed It was.

Пример 2. Амплификация специфических фрагментов ДНК М. bovigenitalium с детекцией накопления специфического фрагмента ДНК методом ПЦР в реальном времени.Example 2. Amplification of specific DNA fragments of M. bovigenitalium with detection of the accumulation of a specific DNA fragment by real-time PCR.

Для проведения ПЦР в реальном времени с использованием разработанной системы праймеров и зондов были приготовлены реакционные смеси, включавшие по 10 пмоль каждого из компонентов системы для идентификации возбудителя микоплазмозов крупного рогатого скота М. bovigenitalium, а также другие компоненты, необходимые для проведения реакции данного типа.To carry out real-time PCR using the developed system of primers and probes, reaction mixtures were prepared, which included 10 pmol of each of the components of the system for identification of the pathogen of mycoplasmosis in cattle M. bovigenitalium, as well as other components necessary for carrying out this type of reaction.

Общий объем реакционной смеси 25 мкл на 1 пробу. Для его приготовления в пробирке смешивали следующие компоненты:The total volume of the reaction mixture is 25 μl per sample. To prepare it, the following components were mixed in a test tube:

Готовая смесь для ПЦР марки qPCRmix-HS (ООО "Евроген", Москва) - 5 мклReady mixture for PCR brand qPCRmix-HS (OOO "Evrogen", Moscow) - 5 μl

Праймер M.bgen2 F (10 пМ/мкл) - 1 мклPrimer M.bgen2 F (10 pM / μl) - 1 μl

Праймер M.bgen2 R (10 пМ/мкл) - 1 мклPrimer M.bgen2 R (10 pM / μl) - 1 μl

Зонд M.bgen2 Pr (10 пМ/ мкл) - 1 мклM.bgen2 Pr probe (10 pM / μl) - 1 μl

вода деионизированная - 15 мклdeionized water - 15 μl

исследуемая проба ДНК - 2 мкл.investigated DNA sample - 2 μl.

Для проведения ПЦР в реальном времени с помощью программного обеспечения амплификатора «CFX96» (Bio-Rad, США) был задан температурный режим, включавший этап предварительной денатурации ДНК при 94°С - 5 мин, затем в течение 50 циклов - денатурация ДНК при 94°С - 15 сек; отжиг праймеров при 60°С - 30 сек; элонгация цепи при 70°С - 30 сек. Оценка уровня флуоресценции в пробе проводилась в конце каждого цикла. При наличии в пробе ДНК М. bovigenitalium отмечался рост флуоресценции в ходе прохождения реакции, что отражено на графике, построенном на основании данных о накоплении флуоресценции, собранных и обработанных программой CFX-Manager (Bio-Rad, США), (фиг. 1). 15 кривых на графике, выходящих на плато при значениях RFU (относительные единицы флуоресценции) по оси у, составляющих 350-770 отражают процесс накопления флуоресцентного сигнала при постановке ПЦР с образцами, содержащими ДНК Mycoplasma bovigenitalium. Линии, проходящие в области не выше 40 по шкале у отражают отсутствие накопления флуоресцентного сигнала при постановке ПЦР с образцами, не содержащими ДНК Mycoplasma bovigenitalium.To carry out real-time PCR using the software of the CFX96 thermocycler (Bio-Rad, USA), a temperature regime was set, which included the stage of preliminary DNA denaturation at 94 ° C for 5 min, then DNA denaturation at 94 ° C for 50 cycles C - 15 sec; annealing of primers at 60 ° С - 30 sec; chain elongation at 70 ° C - 30 sec. The assessment of the level of fluorescence in the sample was carried out at the end of each cycle. In the presence of M. bovigenitalium DNA in the sample, an increase in fluorescence was observed during the course of the reaction, which is reflected in the graph based on the data on the accumulation of fluorescence collected and processed by the CFX-Manager program (Bio-Rad, USA) (Fig. 1). 15 curves on the graph, reaching a plateau at RFU values (relative fluorescence units) along the y-axis of 350-770 reflect the process of accumulation of the fluorescent signal when performing PCR with samples containing DNA from Mycoplasma bovigenitalium. The lines passing in the area not higher than 40 on the y scale reflect the absence of accumulation of the fluorescent signal when performing PCR with samples that do not contain Mycoplasma bovigenitalium DNA.

Пример 3. Оценка аналитической специфичности реакции амплификации с помощью разработанных олигонуклеотидных праймеров для выявления ДНК возбудителя микоплазмоза крупного рогатого скота М. bovigenitalium.Example 3. Evaluation of the analytical specificity of the amplification reaction using the developed oligonucleotide primers to detect the DNA of the causative agent of mycoplasmosis in cattle M. bovigenitalium.

Для определения аналитической специфичности проводилась постановка ПЦР в реальном времени с ДНК, выделенной из клинических образцов, полученных от крупного рогатого скота, в которых было установлено присутствие близкородственных патогенов крупного рогатого скота М. bovis и Ureaplasma diversum, а также с образцами ДНК, выделенной из культур патогенных для человека микоплазм М. hominis, U. parvum и U. urealyticum.To determine the analytical specificity, real-time PCR was performed with DNA isolated from clinical samples obtained from cattle, in which the presence of closely related pathogens of cattle M. bovis and Ureaplasma diversum, as well as with DNA samples isolated from cultures was established. M. hominis, U. parvum and U. urealyticum, pathogenic for humans.

Постановку реакции ПЦР осуществляли, в соответствии с методикой, описанной в примере 2. При постановке ПЦР с материалом, содержащим ДНК вышеуказанных патогенных микоплазм, накопления продукта не отмечалось (фиг. 2). Кривая, выходящая на плато при значениях RFU (относительные единицы флуоресценции) по оси у, составляющих >250 отражает процесс накопления флуоресцентного сигнала при постановке ПЦР с образцом, содержащими ДНК Mycoplasma bovigenitalium. Пять кривых, отражающих отсутствие накопления флуоресцентного сигнала при постановке ПЦР с образцами, не содержащими ДНК Mycoplasma bovis, содержащими ДНК Mycoplasma hominis, Mycoplasma bovis, Ureaplasma diversum, Ureaplasma urealyticum и Ureaplasma parvum не пересекают порогового значения 30 RFU, отмеченного прямой чертой.The PCR reaction was carried out in accordance with the procedure described in example 2. When PCR was performed with the material containing the DNA of the above pathogenic mycoplasmas, no accumulation of the product was observed (Fig. 2). The curve reaching a plateau at RFU values (relative fluorescence units) along the y-axis of> 250 reflects the process of accumulation of the fluorescent signal when performing PCR with a sample containing Mycoplasma bovigenitalium DNA. Five curves reflecting the absence of fluorescent signal accumulation when performing PCR with samples that do not contain Mycoplasma bovis DNA, containing DNA of Mycoplasma hominis, Mycoplasma bovis, Ureaplasma diversum, Ureaplasma urealyticum and Ureaplasma parvum do not cross the threshold line of the 30 RFU line.

Предложенная система праймеров и зонда пригодна для использования для идентификации М. bovigenitalium, они позволяют дифференцировать его от филогенетически близкого вида М. bovis и определить присутствие ДНК М. bovigenitalium в течение 3-4 часов в биологическом материале от животных, и отличается от существующих аналогов использованием в качестве генетической мишени участка в составе гена ацетат-киназы ackA.The proposed system of primers and probe is suitable for use for identification of M. bovigenitalium, they allow to differentiate it from a phylogenetically close species M. bovis and determine the presence of M. bovigenitalium DNA within 3-4 hours in biological material from animals, and differs from existing analogues by using as a genetic target of a site within the ackA acetate kinase gene.

Claims (2)

Система олигонуклеотидных праймеров и зонда для идентификации ДНК Mycoplasma bovigenitalium в биологическом материале от крупного рогатого скота, сырье для биологической промышленности и питательных средах для работы с культурами клеток методом полимеразной цепной реакции в реальном времени, отличающаяся тем, что в ее состав входят праймеры и зонд, комплементарные фрагменту гена ацетат-киназы ackA Mycoplasma bovigenitalium, имеющие следующую структуру:The system of oligonucleotide primers and probe for the identification of Mycoplasma bovigenitalium DNA in biological material from cattle, raw materials for the biological industry and nutrient media for working with cell cultures using the real-time polymerase chain reaction, characterized in that it includes primers and a probe, complementary to a fragment of the ackA acetate kinase gene from Mycoplasma bovigenitalium, having the following structure:
Figure 00000004
Figure 00000004
RU2019128896A 2019-08-06 2019-08-06 System of oligonucleotide primers and probe for detecting dna mycoplasma bovigenitalium RU2732626C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019128896A RU2732626C1 (en) 2019-08-06 2019-08-06 System of oligonucleotide primers and probe for detecting dna mycoplasma bovigenitalium

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019128896A RU2732626C1 (en) 2019-08-06 2019-08-06 System of oligonucleotide primers and probe for detecting dna mycoplasma bovigenitalium

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2732626C1 true RU2732626C1 (en) 2020-09-21

Family

ID=72922424

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019128896A RU2732626C1 (en) 2019-08-06 2019-08-06 System of oligonucleotide primers and probe for detecting dna mycoplasma bovigenitalium

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2732626C1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5691149A (en) * 1986-11-24 1997-11-25 Gen-Probe Incorporated Nucleic acid probes and method for detecting Mycoplasma pneumoniae
RU2646123C1 (en) * 2017-09-27 2018-03-01 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Смоленский государственный медицинский университет" министерства здравоохранения Российской Федерации Method for identification of mutations resistant to resistance in mycoplasma genitalium and mycoplasma pneumoniae to macrolid antibiotics
RU2663453C1 (en) * 2017-12-26 2018-08-06 ООО "НекстБио" Set of synthetic oligonucleotids for quantitative determination dna ureaplasma parvum, ureaplasma urealyticum and mycoplasma hominis in the vaginal mucosa

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5691149A (en) * 1986-11-24 1997-11-25 Gen-Probe Incorporated Nucleic acid probes and method for detecting Mycoplasma pneumoniae
RU2646123C1 (en) * 2017-09-27 2018-03-01 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Смоленский государственный медицинский университет" министерства здравоохранения Российской Федерации Method for identification of mutations resistant to resistance in mycoplasma genitalium and mycoplasma pneumoniae to macrolid antibiotics
RU2663453C1 (en) * 2017-12-26 2018-08-06 ООО "НекстБио" Set of synthetic oligonucleotids for quantitative determination dna ureaplasma parvum, ureaplasma urealyticum and mycoplasma hominis in the vaginal mucosa

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
LYSNYANSKY I. et al. "Identification of Mycoplasma bovigenitalium and Mycoplasma canadensefrom outbreaks of granulopapular vulvovaginitis in dairy cattle in Israel." VeterinaryRecord, 2009, v.165(11), p.319-322. doi:10.1136/vr.165.11.319. *
КОЗЛОВА А.Д. и др. "Дифференциация Mycoplasma bovis, Mycoplasma bovigenitalium, Mycoplasma californicum и выявление Ureaplasma diversum методом ПЦР в реальном времени". Сельскохозяйственная биология, май 2019, том 54, no.2, с.378-385, DOI: 10.15389/agrobiology.2019.2.378rus. LYSNYANSKY I. et al. "Identification of Mycoplasma bovigenitalium and Mycoplasma canadense from outbreaks of granulopapular vulvovaginitis in dairy cattle in Israel." Veterinary Record, 2009, v.165(11), p.319-322. doi:10.1136/vr.165.11.319. *
КОЗЛОВАА.Д. и др. "Дифференциация Mycoplasma bovis, Mycoplasma bovigenitalium, Mycoplasmacalifornicum и выявление Ureaplasma diversum методом ПЦР в реальном времени". Сельскохозяйственнаябиология, май 2019, том 54, no.2, с.378-385, DOI: 10.15389/agrobiology.2019.2.378rus. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Iraola et al. Application of a multiplex PCR assay for Campylobacter fetus detection and subspecies differentiation in uncultured samples of aborted bovine fetuses
RU2625006C1 (en) Method for target amplification of human reproductive organs infectors genomes for simultaneous identification of infectors with primer set
KR101329114B1 (en) Primer for the detection of Mycoplasma hyopneumoniae, and kit and method for the detection of Mycoplasma hyopneumoniae by using the primer, and kit and method for the diagnosis of porcine pneumonia by using the primer
Parker et al. Application of a PCR assay to enhance the detection and identification of Tritrichomonas foetus in cultured preputial samples
RU2360971C1 (en) Method and test system to detect dna of african swine fever virus by means of specific oligonucleotide primers in polymerase chain reaction
RU2486255C1 (en) OLIGONUCLEOTIDES AND METHOD OF DETERMINING DNA OF BACTERIA BELONGING TO FAMILY Chlamydiaceae
KR20090100950A (en) Method for detection brucellosis using real time pcr
Liu et al. A rapid and sensitive loop-mediated isothermal amplification procedure (LAMP) for Mycoplasma hyopneumoniae detection based on the p36 gene
RU2715333C1 (en) Kit of reagents for detection and identification of dna of brucellosis agents by real-time polymerase chain reaction om-screen-brucellosis-rv
RU2732626C1 (en) System of oligonucleotide primers and probe for detecting dna mycoplasma bovigenitalium
JP6292659B2 (en) Method for detecting bovine mastitis-causing microorganism, primer set and assay kit used therefor
Nour et al. Amplification of P1 and 16S rRNA genes by nested PCR for detection of Mycoplasma pneumoniae in paediatric patients
CN114395643A (en) Double-channel digital PCR detection kit and method for African swine fever virus
EP2999798A1 (en) Method for simultaneous detection of bacteria and fungi in a biological preparation by pcr, primers as well as bacteria and fungi detection kit
JPH03206899A (en) Nucleic acid probe and method for use in detection of cryptocox neoholmance
RU2740808C1 (en) System of oligonucleotide primers and probe for detecting dna mycoplasma bovis
Arnauld et al. Development of a PCR-based method coupled with a microplate colorimetric assay for the detection of porcine parvovirus and application to diagnosis in piglet tissues and human plasma
Helmy et al. Evaluation of Different PCR-Based Techniques in Diagnosis of Bovine Tuberculosis in Infected Cattle Lymph Nodes
US20040185446A1 (en) Cpn60 targets for quantification of microbial species
RU2378384C2 (en) Oligonucleotide primers, method and test system for detecting genome of african horse sickness virus by polymerase chain reaction in format of electrophoretic detection of amplification products
KR100615424B1 (en) Oligonucleotide for genotyping of Mycoplasma, microarray comprising the oligonucleotide, and method for detection of species using the microarray
US6518020B1 (en) Haemobartonella PCR methods and materials
KR20160075943A (en) Primer for diagnosis of virus that cause diseases of allomyrina dichotoma and method for diagnosis using the same
RU2828887C1 (en) Set of highly specific oligonucleotide primers and probes for detection and differentiation of asf, csf and vd viruses
RU2756474C1 (en) Test system for detection of sars-cov-2 virus rna in biomaterial from animals, food and environmental objects by the polymerase chain reaction method in real time