DNA extraction and amplification of the ITS rDNA regions
Advanced Biomedical Research
Medknow Publications
Use of restriction fragment length polymorphism to identify Candida species, related to onychomycosis
Rasoul Mohammadi, Parisa Badiee, [...], and Farnaz Heshmat
Additional article information
Abstract
Background:
Onychomycosis is one of the most common clinical forms of fungal infections due to both filamentous fungi and yeasts. The genus of Candida is one of the most prominent causes of onychomycosis in all around the world. Although Candida albicans is still the most frequent cause of nail infections, use of broad-spectrum antifungal agents has led to a shift in the etiology of C. albicans to non-albicans species. The aim of the present study is rapid and precise identification of candida species isolated from nail infection by using of PCR-RFLP technique.
Materials and Methods:
A total of 360 clinical yeast strains were collected from nail infections in Iran. Genomic DNA was extracted using FTA; cards. ITS1-5.8SrDNA-ITS2 region was amplified using universal primers and subsequently products were digested with the restriction enzyme MspI. For identification of newly described species (C. parapsilosis complex), the SADH gene was amplified, followed by digestion with Nla III restriction enzyme.
Results:
Candida albicans was the most commonly isolated species (41.1%), followed by C. parapsilosis (21.4%), C. tropicalis (12.8%), C. kefyr (9.4%), C. krusei (5.5%), C. orthopsilosis (4.1%), C. glabrata (2.8%), C. guilliermondii (1.4%), C. rugosa (0.8%), and C. lusitaniae (0.5%). Patients in the age groups of 51-60 and 81-90 years had the highest and lowest distribution of positive specimens, respectively.
Conclusion:
Rapid and precise identification of Candida species from clinical specimens lead to appropriate therapeutic plans.
Keywords: Candida species, onychomycosis, PCR-RFLP
INTRODUCTION
Onychomycosis encloses all fungal infections of the nail due to filamentous and yeast fungi, accounted for up to 50% of all nail disorders which ranging from distal and lateral subungual, superficial, proximal subungual and dystrophic onychomycosis; however, in immunocompromised hosts can present a more significant health problem.[1,2] Studies have shown that the prevalence of onychomycosis increases with age and reasons for the age-related raise in onychomycosis may contain deficient circumferential circulation, repeated nail trauma, longer exposure to pathogenic fungi, diabetes, dysfunction of immune system, incompetence to cut the toenails or keep good foot considerations.[3,4] Moreover, numerous factors exist for increasing the prevalence of onychomycosis in modern life such as wearing of shoes especially high-heeled shoes, high moisture areas (gymnasium and wrestling mattresses by great numbers of people), use of broad-spectrum antibiotics, and corticosteroid therapy.[5] Although dermatophyte species cause 90% of toenails onychomycosis, Candida specie is considered as one of the most important causes of fingernail onychomycosis.[6,7] Candida albicans is the most prevalent species that can cause Candida nail infections and invades the entire nail plate, but onycholysis and paronychia may occur.[7] In cases of the nail Candida infections, accurate identification of causative agents at the species level is crucially important due to rapid development of resistance of some species to antifungal drugs, for instance C. krusei is innately resistant to fluconazole, and C. glabrata is able to be resistant.[8] Therefore, due to the high degree of phenotypic similarity between Candida species, identification problems are imminent. Conventional approaches for identification down to the species level in the diagnostic laboratory are based on morphological and physiological criteria, need several days or weeks to be concluded, and are frequently unspecific. However, today molecular identification methods are well established, e.g., restriction fragment length polymorphisms (RFLP), RFLP with hybridization probes, randomly amplified polymorphic DNA (RAPD) analysis, electrophoretic karyotyping, and sequencing. The latter method is relatively expensive, [9] therefore, alternative molecular tools with sufficient specificity, reproducibility and sensitivity are necessary.[9,10] Thus, in the present study, we used polymerase chain reaction (PCR) to amplify the entire internal transcribed spacer (ITS)-rDNA region and secondary alcohol dehydrogenase (SADH) gene, followed by RFLP analysis for identification of Candida species were obtained from onychomycosis.
MATERIALS AND METHODS
Fungal strains
A total of 360 clinical yeast strains were obtained from nail infections of patients at Tehran, Isfahan, Alborz, Kashan, and Mazandaran provinces of Iran, from April 2009 to June 2011. All strains were cultured on sabouraud glucose agar (Difco, Detroit, MI, USA) and incubated at 28-30°C for 48 h. A loopful of single and fresh colonies of each strain was transferred to glycerol 20% and stored at –20°C prior to use.
DNA extraction and amplification of the ITS rDNA regions
Genomic DNA was extracted using FTA® Elute Micro Cards (Whatman Inc., Clifton, NJ, USA) according to the manufacturer's instructions.[11] Briefly, fresh colony was suspended in 100 μl of sterile water, then 4 μl of the suspension was dribbled on a disc of FTA card (3 mm in diameter), subsequently incubated at room temperature for at least 3 hours. The dried papers were eluted in 500 μl distilled water for a few seconds. FTA card was transferred to a new tube containing 30 μl distilled water and incubated at 95°C for 25 minutes. At last the paper discs were taken away and the water containing DNA was kept at –20°C. The internal transcribed spacer region (ITS1-5.8SrDNA-ITS2) region was amplified by using two universal ITS1 (5Ͳ-TCCGTAGGTGAACCTGCG G-3Ͳ) and ITS4 (5Ͳ-TCCTCC GCT TATTGATATGC-3Ͳ) primers.[12] PCR reactions were performed on a Gene Amp PCR System 9700 (Applied Biosystems, Foster City, CA) in 25 μl volumes containing 25 ng of template DNA, 2.5 μl reaction buffer (0.1 M Tris-HCl, pH 8.0, 0.5 M KCl, 15 mM MgCl2, 0.1% gelatine, 1% Triton X-100), 0.1 mM of each dNTP and 1.0 U Taq DNA polymerase. Amplification was performed with cycles of 2 min at 94°C for primary denaturation, followed by 35 cycles at 95°C (30 s), 55°C (45 s) and 72°C (60 s), with a final 7 min extension step at 72°C.
สกัดดีเอ็นเอและขยายขอบเขตของ rDNAงานวิจัยทางชีวการแพทย์ขั้นสูงสิ่งพิมพ์ Medknowใช้ข้อจำกัดส่วนความยาวโพลิมอร์ฟิซึมระบุโรคพันธุ์ ที่เกี่ยวข้องกับ onychomycosisRasoul Mohammadi, Parisa Badiee, [...], และ Farnaz Heshmatรายละเอียดเพิ่มเติมบทคัดย่อพื้นหลัง:Onychomycosis เป็นหนึ่งในแบบฟอร์มทางคลินิกทั่วไปของการติดเชื้อราเชื้อรา filamentous และ yeasts ตระกูลนี้ของแคนเป็นหนึ่งในสาเหตุที่โดดเด่นที่สุดของ onychomycosis ในทั่วโลก แม้ว่า Candida albicans เป็นสาเหตุของการติดเชื้อที่เล็บบ่อย ใช้แทน broad-spectrum ต้านเชื้อราได้นำไปกะในวิชาการของ C. albicans albicans ไม่ใช่สปีชีส์ จุดมุ่งหมายของการศึกษาปัจจุบันคือ รหัสอย่างรวดเร็ว และแม่นยำของโรคสายพันธุ์ที่แยกต่างหากจากเล็บติดเชื้อ โดยใช้เทคนิค PCR-RFLPวัสดุและวิธีการ:จำนวน 360 ยีสต์คลินิกถูกเก็บรวบรวมจากเชื้อเล็บในอิหร่าน Genomic DNA ถูกสกัดโดยใช้เขตการค้าเสรี บัตร ITS1-5.8SrDNA-ITS2 ภูมิภาคถูกขยายโดยใช้ไพรเมอร์สากล และต่อผลิตภัณฑ์ถูกย่อย ด้วยเอนไซม์จำกัด MspI สำหรับการระบุอธิบายใหม่พันธุ์ (C. parapsilosis คอมเพล็กซ์), ยีน SADH ถูกขยาย ตามด้วย Nla III จำกัดเอนไซม์ที่ย่อยอาหารผลลัพธ์:Candida albicans มักแยกสายพันธุ์ (41.1%), ตาม ด้วยซี parapsilosis (21.4%), C. tropicalis (12.8%), C. kefyr (9.4%), C. krusei (5.5%), C. orthopsilosis (4.1%), C. ไข่ (2.8%), C. guilliermondii (1.4%), C. งูเหนือ (0.8%), และ C. lusitaniae (0.5%) ได้ ผู้ป่วยในกลุ่มอายุ 51-60 และ 81-90 ปีมีการกระจายสูงสุด และต่ำสุดของ specimens บวก ตามลำดับสรุป:รหัสอย่างรวดเร็ว และแม่นยำพันธุ์ Candida จาก specimens คลินิกทำให้แผนการรักษาที่เหมาะสมคำสำคัญ: โรคพันธุ์ onychomycosis, PCR-RFLPแนะนำOnychomycosis encloses all fungal infections of the nail due to filamentous and yeast fungi, accounted for up to 50% of all nail disorders which ranging from distal and lateral subungual, superficial, proximal subungual and dystrophic onychomycosis; however, in immunocompromised hosts can present a more significant health problem.[1,2] Studies have shown that the prevalence of onychomycosis increases with age and reasons for the age-related raise in onychomycosis may contain deficient circumferential circulation, repeated nail trauma, longer exposure to pathogenic fungi, diabetes, dysfunction of immune system, incompetence to cut the toenails or keep good foot considerations.[3,4] Moreover, numerous factors exist for increasing the prevalence of onychomycosis in modern life such as wearing of shoes especially high-heeled shoes, high moisture areas (gymnasium and wrestling mattresses by great numbers of people), use of broad-spectrum antibiotics, and corticosteroid therapy.[5] Although dermatophyte species cause 90% of toenails onychomycosis, Candida specie is considered as one of the most important causes of fingernail onychomycosis.[6,7] Candida albicans is the most prevalent species that can cause Candida nail infections and invades the entire nail plate, but onycholysis and paronychia may occur.[7] In cases of the nail Candida infections, accurate identification of causative agents at the species level is crucially important due to rapid development of resistance of some species to antifungal drugs, for instance C. krusei is innately resistant to fluconazole, and C. glabrata is able to be resistant.[8] Therefore, due to the high degree of phenotypic similarity between Candida species, identification problems are imminent. Conventional approaches for identification down to the species level in the diagnostic laboratory are based on morphological and physiological criteria, need several days or weeks to be concluded, and are frequently unspecific. However, today molecular identification methods are well established, e.g., restriction fragment length polymorphisms (RFLP), RFLP with hybridization probes, randomly amplified polymorphic DNA (RAPD) analysis, electrophoretic karyotyping, and sequencing. The latter method is relatively expensive, [9] therefore, alternative molecular tools with sufficient specificity, reproducibility and sensitivity are necessary.[9,10] Thus, in the present study, we used polymerase chain reaction (PCR) to amplify the entire internal transcribed spacer (ITS)-rDNA region and secondary alcohol dehydrogenase (SADH) gene, followed by RFLP analysis for identification of Candida species were obtained from onychomycosis.วัสดุและวิธีการสายพันธุ์เชื้อราจำนวน 360 ยีสต์คลินิกได้รับมาจากเล็บติดเชื้อของผู้ป่วยที่เตหราน อิสฟาฮาน Alborz, Kashan และ Mazandaran จังหวัดของอิหร่าน เมษายน 2552 ถึง 2554 มิถุนายน สายพันธุ์ทั้งหมดมีอ่างใน sabouraud agar กลูโคส (Difco ดีทรอยต์ MI สหรัฐอเมริกา) และ incubated สำหรับ 48 h ที่ 28-30° C Loopful ของอาณานิคมเดี่ยว และสดของแต่ละต้องใช้ถูกโอนย้ายไปกลีเซอร 20% และเก็บไว้ที่ –20 ° C ก่อนนำไปใช้สกัดดีเอ็นเอและขยายขอบเขตของ rDNAGenomic DNA ถูกสกัดโดยใช้เขตการค้าเสรี® Elute ไมโครการ์ด (Whatman Inc. คลิฟตั้น NJ สหรัฐอเมริกา) ตามคำแนะนำของผู้ผลิต [11] โดยย่อ อาณานิคมสดถูกระงับใน μl 100 กระบอกน้ำ แล้ว μl ที่ 4 ของการระงับมี dribbled บนดิสก์ของเขตการค้าเสรี (3 mm เส้นผ่านศูนย์กลาง), บัตรต่อ incubated ที่อุณหภูมิห้องอย่างน้อย 3 ชั่วโมง กระดาษแห้งถูก eluted 500 μl กลั่นน้ำกี่วินาที เขตการค้าเสรีบัตรถูกถ่ายโอนไปหลอดใหม่ μl 30 ที่มีน้ำกลั่น และ incubated 25 นาทีที่ 95° C ดิสก์กระดาษได้ดำเนินการไปในที่สุด และมีเก็บน้ำที่ประกอบด้วยดีเอ็นเอที่ –20 องศาเซลเซียส เป็นตัวเว้นวรรคทับภายในภูมิภาค (ITS1-5.8SrDNA-ITS2) ภูมิภาคถูกขยายโดย ITS1 สองสากล (G 5Ͳ-TCCGTAGGTGAACCTGCG-3Ͳ) และ ITS4 (TATTGATATGC GCT 5Ͳ-TCCTCC-3Ͳ) ไพรเมอร์ [12] ปฏิกิริยา PCR ดำเนินในการยีน Amp PCR ระบบ 9700 (Biosystems ใช้ ฟอสเตอร์ซิตี้ CA) ในไดรฟ์ μl 25 ประกอบด้วย 25 ng ของแม่แบบดีเอ็นเอ บัฟเฟอร์ปฏิกิริยา μl 2.5 (0.1 M ทริสเรทติ้ง HCl, pH 8.0, 0.5 M KCl, MgCl2, 0.1% gelatine, 15 มม. 1% ไตรตั้น X 100), 0.1 มม.แต่ละ dNTP และ 1.0 U Taq DNA พอลิเมอเรส ทำการขยาย ด้วยวงจร 2 นาทีที่ 94° C สำหรับ denaturation หลัก ตามรอบ 35 ที่ 95° C (30 s), 55° C (45 s) และ 72° C (60 s), ขั้นตอนการขยาย 7 นาทีสุดท้ายที่ 72 องศาเซลเซียส
การแปล กรุณารอสักครู่..
