Ultra-high field strength electroporation enables efficient DNA transformation and genome editing in nontuberculous mycobacteria
Notice bibliographique
Résumé
ABSTRACT Efficient DNA delivery is essential for genetic manipulation of mycobacteria and for dissecting their physiology, pathogenesis, and drug resistance. Although electroporation enables transformation efficiencies exceeding 10⁵ CFU per µg DNA in Mycobacterium smegmatis and Mycobacterium tuberculosis , it remains highly inefficient in many nontuberculous mycobacteria (NTM), including Mycobacterium abscessus . Here, we discovered that NTM such as M. abscessus exhibit exceptional tolerance to ultra-high electric field strengths and that hypertonic preconditioning partially protects cells from electroporation-induced damage. Using ultra-high electric field strength (3 kV/mm) electroporation, we achieved dramatic improvements in plasmid transformation efficiency—up to 106-fold in M. abscessus , 83-fold in Mycobacterium marinum , and 37-fold in Mycobacterium kansasii —compared to standard conditions (1.25 kV/mm). Transformation efficiency was further influenced by the choice of selectable marker. Ultra-high field strength electroporation also markedly enhanced allelic exchange in M. abscessus expressing Che9c RecET recombinases, increasing the recovery of gene deletion mutants by over 1,000-fold relative to conventional electroporation. In parallel, oligonucleotide-mediated recombineering for targeted point mutations produced nearly 10,000-fold more mutants under ultra-high field conditions. Together, these findings establish ultra-high field electroporation as a robust, broadly applicable platform for genetic engineering of NTMs. This method substantially enhances transformation efficiency and enables construction of advanced genetic tools—including expression libraries and CRISPRi knockdown libraries—in species that have historically resisted genetic manipulation. IMPORTANCE Infections caused by nontuberculous mycobacteria (NTM), including Mycobacterium abscessus , are increasing globally, yet genetic manipulation of these pathogens remains technically challenging due to inefficient DNA delivery and low gene editing success. The ultra-high electric field strength electroporation strategy described here overcomes these barriers, enabling dramatic improvements in both transformation and genome editing efficiency. This advance paves the way for high-throughput functional genomics in NTMs, including the construction of genome-wide knockout, CRISPRi knockdown, and expression libraries. Broad adoption of this approach will accelerate discovery of genetic determinants of virulence and drug resistance, facilitating the development of antimicrobials and vaccines.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».