バクテリオファージの蛍光受容体結合タンパク質による迅速な顕微鏡的検出

Rapid Microscopic Detection of by Fluorescent Receptor Binding Proteins of Bacteriophages.

• Peter Braun
• Immanuel Wolfschläger
• Leonie Reetz
• Lilia Bachstein
• Ana Clara Jacinto
• Carolina Tocantins
• Johannes Poppe
• Gregor Grass

抄録

炭疽病の病因菌である炭疽菌は、通常、ポリメラーゼ連鎖反応（PCR）などの免疫学的および分子学的手法によって診断される。また、質量分析法を用いて病原体やその毒素の存在を確認することもある。しかし、グループ（そのようなまたは）の他のメンバーとの間の緊密な遺伝的関係のために、誤ったまたは疑わしい同定が頻繁に発生します。また、ファージガンマなどのバクテリオファージ（ファージの特異性が高い）は、数十年前から炭疽菌診断に使用されてきた。ここで私たちは、（プロ）ファージの宿主細胞特異的な受容体結合タンパク質（RBP）を用いて、細胞の検出を容易に、迅速かつ明確に行うための顕微鏡ベースのアプローチを開発しました。そのために、ファージγ、Wip1、AP50c、ラムドイドプロファージ03の染色体上に位置する（仮説的な）RBPの遺伝子を選択した。それぞれのファージ遺伝子を蛍光タンパク質との融合体として異種発現させ、精製した。RBP 融合タンパク質は、他の菌種のパネルから分離されたほとんどの菌株や、より遠縁の細菌には結合しないことから、結合特異性が確認された。驚くべきことに、RBP融合タンパク質はカプセル化された細胞を検出したため、RBPは.NET菌のポリ-γ-d-グルタミン酸カプセルを貫通することができた。 これらの結果から、このRBPレポーターアッセイは.NET菌の迅速な確認に有用であると予想される。

, the etiological agent of anthrax disease, is typically diagnosed by immunological and molecular methods such as polymerase chain reaction (PCR). Alternatively, mass spectrometry techniques may aid in confirming the presence of the pathogen or its toxins. However, because of the close genetic relationship between and other members of the group (such or ) mis- or questionable identification occurs frequently. Also, bacteriophages such as phage gamma (which is highly specific for ) have been in use for anthrax diagnostics for many decades. Here we employed host cell-specific receptor binding proteins (RBP) of (pro)-phages, also known as tail or head fibers, to develop a microscopy-based approach for the facile, rapid and unambiguous detection of cells. For this, the genes of (putative) RBP from phages gamma, Wip1, AP50c and from lambdoid prophage 03 located on the chromosome of were selected. Respective phage genes were heterologously expressed in and purified as fusions with fluorescent proteins. cells incubated with either of the reporter fusion proteins were successfully surface-labeled. Binding specificity was confirmed as RBP fusion proteins did not bind to most isolates of a panel of other species or to more distantly related bacteria. Remarkably, RBP fusions detected encapsulated cells, thus RBP were able to penetrate the poly-γ-d-glutamate capsule of . From these results we anticipate this RBP-reporter assay may be useful for rapid confirmative identification of .