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Articles by Eric Matson in JoVE
JoVE General
Extracción de ADN de los microbios del intestino de las termitas (Zootermopsis Angusticollis) y visualizar microbios intestinales
Department of Environmental Science and Engineering, California Institute of Technology - Caltech
Este video muestra la técnica para extraer el ADN de las especies de microbios residentes en el intestino de termitas. La preparación de una diapositiva en fresco, que es útil para la visualización de la comunidad microbiana intestinal también se ilustra, y un recorrido por la riqueza de especies entorno intestinal es dado.
Other articles by Eric Matson on PubMed
Identificación De Genes De VSH-1, Un Agente De Transferencia De Genes Prophage-como De Brachyspira Hyodysenteriae
VSH-1 es un prophage de mitomicina C-inducible de la espiroqueta anaerobia Brachyspira hyodysenteriae. Purificada de VSH-1 de viriones es infecciosas, contienen fragmentos al azar de 7.5 kb del genoma bacteriano y mediar la transducción generalizada de las células B. hyodysenteriae. Con el fin de identificar y secuenciar los genes de este agente de transferencia del gene nuevo (GTA), proteínas relacionadas con cápsida VSH-1 o con colas se purificaron por electroforesis del gel de poliacrilamida-sulfato de sodio dodecil. Se determinaron las secuencias de aminoácido N-terminal de 11 proteínas. Cebadores degenerados de PCR fueron diseñados a partir de las secuencias de aminoácidos y utilizados para amplificar varios genes VSH-1 de cepa B. hyodysenteriae B204 ADN. Una biblioteca de clon de lambda de B. hyodysenteriae B204 ADN fue posteriormente investigada por métodos de hibridación Southern y utiliza para identificar y secuencia DNA traslapados inserta que contienen genes adicionales de VSH-1. VSH-1 genes abarcó a 16.3 kb del cromosoma de B. hyodysenteriae y fueron flanqueados por genes bacterianos. VSH-1 identificado genes y marcos de lectura abierta no identificados, que fueron organizados consecutivamente en la cabeza (siete genes), cola (siete genes) y racimos de lisis (cuatro genes) en la misma dirección transcripcional. Se identificaron genes putativos lisis codificación endolysin (Lys) y holin proteínas de secuencia y semejanzas estructurales de sus productos de proteína traducida con proteínas de bacteriófagos de GenBank. Peptidoglicano de proteína hidrolizada Lys recombinante purificada a partir de células B. hyodysenteriae. Los genes identificados de VSH-1 excedan la capacidad del ADN de viriones VSH-1 y no codifican funciones principios tradicionales bacteriófago que intervienen en la replicación del ADN. Estas propiedades de genoma explican la naturaleza no infecciosa de viriones VSH-1 y además confirman su parecido al conocido como prophage GTAs de otras especies bacterianas, como el GTA de Rhodobacter capsulatus. La identificación de genes de VSH-1 permitirá el análisis de la regulación de este GTA y debe facilitar las investigaciones de prophages VSH-1-como de otras especies de Brachyspira.
Inducción Y Transcripción De VSH-1, Un Agente De Transferencia De Genes Prophage-como De Brachyspira Hyodysenteriae
La espiroqueta anaerobia Brachyspira hyodysenteriae es anfitrión a un agente de bacteriófagos como conocido como VSH-1. VSH-1 es un mecanismo de transferencia del gene nuevo que no self-propagate y transfiere fragmentos aleatorios 7.5 kb del anfitrión DNA entre las células B. hyodysenteriae. En estas investigaciones fueron examinados los acontecimientos tempranos durante la inducción de VSH-1 por mitomicina C. Análisis PCR cuantitativo revelaron que los genes hvp38 y hvp53 de VSH-1 no perceptible aumentaron en números de copia durante la inducción. Basados en ensayos de hibridación Northern blot, transcripción de los genes hvp38, hvp53, hvp45, hvp101 y lys quintuplicado VSH-1 hasta diez veces entre 2 y 4 h después de la inducción, mientras que los niveles de mRNA de B. hyodysenteriae flaA1 disminuyeron durante el mismo período de tiempo. Cloranfenicol había prevenido los aumentos de la mitomicina C-inducida en la transcripción del gen VSH-1. Peróxido de hidrógeno (300muM) sustituir la mitomicina C como un inductor de la transcripción del gen de VSH-1 y es un inductor "natural" posible de VSH-1 producción in vivo. Análisis de extensión de hibridación, RT PCR y cartilla de Northern blot demostraron que los genes de VSH-1 son co-transcribed en un sitio de iniciación aguas arriba del operon gen VSH-1. Dos dirigen repeticiones de heptanucleotide (ACTTATA) fueron identificadas entre las posiciones-35 y -10 putativas del operon gen VSH-1 y están probable que representan un sitio obligatorio para las proteínas de la transcripción. Estos resultados indican VSH-1 virion producción no requiere replicación del genoma, consistente con la incapacidad de VSH-1 para self-propagate. Acontecimientos tempranos en el VSH-1 inducción incluyen síntesis de novo de proteínas esenciales para la transcripción de genes VSH-1 como policistrónico mRNA iniciando aguas arriba del gen hvp45.
Análisis Funcional Y Metagenómica De La Microbiota Intestino Posterior De Una Termita De Madera De Alimentación Superior
Desde el punto de vista de la investigación básica y la biotecnología, existe un interés considerable para llegar a una comprensión más clara de la diversidad de los mecanismos biológicos utilizados durante la degradación de la lignocelulosa. A nivel mundial, las termitas son un grupo de gran éxito de la madera de degradación de los organismos y, por tanto, importante tanto por su participación en el volumen de negocios de carbono en el medio ambiente y como fuentes potenciales de catalizadores bioquímicos de los esfuerzos encaminados a convertir la madera en biocombustibles. Sólo recientemente se han apoyado los datos de un papel directo de las bacterias simbióticas en el intestino de las termitas en la celulosa y la hidrólisis de xilano. Aquí se utiliza un análisis de metagenómica de la residente de la comunidad bacteriana del intestino grueso en la panza de 'mayores' una especie de alimentación de madera Nasutitermes (que no contienen celulosa, fermentación de los protozoos) para mostrar la presencia de un conjunto grande y diverso de los genes bacterianos para la celulosa y xilano hidrólisis. Muchos de estos genes se expresan en vivo o tenía celulasa actividad in vitro, y ulteriores análisis implicar espiroqueta y especies Fibrobacter en la degradación del intestino lignocelulosa. Nuevos conocimientos sobre otras funciones importantes, incluyendo el metabolismo simbiótico H2, CO2 acetogénesis-reductor y la fijación de N2 también son proporcionados por el análisis de los genes primero de todo el sistema de una comunidad microbiana especializada en la producción de plantas degradación de la lignocelulosa. Nuestros resultados ponen de relieve la complejidad de incluso un entorno de 1 microlitro puede ser.
Ultraestructuras Novela De Treponema Primitia Y Sus Implicaciones Para La Motilidad
Los miembros de las espiroquetas filo de bacterias generalmente son células helicoidales propulsados por flagelos periplásmico. La espiroqueta Treponema primitia es interesante debido a su papel de mutualista en el intestino de termitas, donde se cree que coopere con los protozoos que romper la celulosa y producir H (2) como un subproducto. Aquí mostramos la ultraestructura de T. primitia obtenida por cryotomography electrónica de enteros, congelados-hidratados células. Varias estructuras externas no reconocidos anteriormente fueron revelados, incluyendo como plato objetos de decoración de la membrana externa, salas de proteínas en forma de gancho sinuosos a lo largo del exterior y manojos de fibrillas que se extienden desde las puntas de las células. En el interior del periplasma, cono estructuras similares se encontraron en cada polo. En lugar de la capa de peptidoglicano único típico de otras bacterias Gram-negativas, dos capas distintas periplásmicas se observaron. Estas capas forman un espacio central abierto que contenía dos flagelos situados adyacentes entre sí. En algunas áreas, la membrana interna formada invaginaciones aplanados que sobresalían en el citoplasma. De alta velocidad las imágenes de luz microscópico de las células T. natación primitia mostraron que los cuerpos celulares se mantuvo rígido y se trasladó en una espiral en lugar de movimiento plano. En conjunto, estos resultados apoyan el modelo de "cilindro rodante" para T. movilidad primitia que postula la rotación del cilindro protoplásmico dentro de la funda exterior.
El Selenio Controla La Transcripción De Genes Paralogous Formiato Deshidrogenasa En La Tripa De Termitas Acetógena, Treponema Primitia
Resumen de la espiroqueta tripa de termitas, Treponema primitia, es una de CO (2)-reductora acetógena que es filogenéticamente distinto de otros acetógenos estudiados alejadas y más extensivamente como Moorella thermoacetica. La investigación sobre T. primitia ha revelado detalles sobre el papel de las espiroquetas de CO (2)-reductora acetogénesis, un proceso importante para el mutualismo se produce entre las termitas y sus comunidades microbianas del intestino. Aquí, un locus del genoma del T. primitia contiene madera Ljungdahl genes de la vía para el CO (2)-reductora acetogénesis fue secuenciado. Este locus contenida rama metil-genes de la vía (es decir, para la reducción de CO (2) al nivel de metil-tetrahidrofolato), incluyendo los genes paralogous para cisteína y selenocisteína (Sec.) variantes de formato deshidrogenasa (FDH) y los genes para la incorporación Sec. . Las variantes de FDH afiliados filogenéticamente con las enzimas vinculadas FDH hidrogenasa, lo que sugiere que T. primitia FDH enzimas utilizan electrones derivados directamente de molecular H (2). Sub-nanomolar concentraciones de selenio disminución de los niveles de transcripción de la variante del gen cisteína FDH. La concentración de selenio no influyen notablemente el nivel de ARNm de aguas arriba de la Sec-codón en el FDH Sec. variante, sin embargo, el nivel de transcripción que se extiende aguas abajo de la Sec-codón incrementarse gradualmente con el aumento de las concentraciones de selenio. Las características y regulación de estos genes FDH son una indicación de que T. primitia pueden experimentar la disponibilidad de selenio en su dinámica de H (2) ambiente intestinal rica.
"Una Ventana En El Tejido" - Facial Orientándola a Control Endoscópico Vistas De Tejido Calado
Un endoscopio es una herramienta invaluable para interpretar las condiciones dentro de un cuerpo. Endoscopios flexibles son controlados por un sistema de rotación perillas que requieren las manos de un médico para orientar y ubicar el punto de vista. Esta investigación utiliza una combinación de técnicas de reconocimiento facial, una cámara y software para crear una aplicación de reconocimiento de gesto de manos libres para el uso de un médico para probar el funcionamiento interno de un cuerpo humano. El médico utilizará los movimientos de la cabeza para mover la cámara endoscópica, liberando así sus manos para realizar un procedimiento u otras funciones.
El Selenio Controla La Transcripción De Genes Paralogous Formiato Deshidrogenasa En La Tripa De Termitas Acetógena, Treponema Primitia
El intestino de termitas espiroqueta Treponema primitia, es una de CO (2)-reductora acetógena que es filogenéticamente distinto de otros acetógenos alejadas y estudiado más ampliamente como Moorella thermoacetica. La investigación sobre T. primitia ha revelado detalles sobre el papel de las espiroquetas de CO (2)-reductora acetogénesis, un proceso importante para el mutualismo se produce entre las termitas y sus comunidades microbianas del intestino. Aquí, un locus del genoma del T. primitia contiene madera Ljungdahl genes de la vía para el CO (2)-reductora acetogénesis fue secuenciado. Este locus contenida rama metil-genes de la vía (es decir, para la reducción de CO (2) al nivel de metil-tetrahidrofolato), incluyendo los genes paralogous para cisteína y selenocisteína (Sec.) variantes de formato deshidrogenasa (FDH) y los genes para la incorporación Sec. . Las variantes de FDH afiliados filogenéticamente con las enzimas vinculadas FDH hidrogenasa, lo que sugiere que T. primitia FDH enzimas utilizan electrones derivados directamente de molecular H (2). Sub-nanomolar concentraciones de selenio disminución de los niveles de transcripción de la variante del gen cisteína FDH. La concentración de selenio no influyen notablemente el nivel de ARNm de aguas arriba de la Sec-codón en el FDH Sec. variante, sin embargo, el nivel de transcripción que se extiende aguas abajo de la Sec-codón incrementarse gradualmente con el aumento de las concentraciones de selenio. Las características y regulación de estos genes FDH son una indicación de que T. primitia pueden experimentar la disponibilidad de selenio en su dinámica de H (2) ambiente intestinal rica.
ARN-ss Revela La Cooperativa Interacciones Metabólicas Entre Dos Especies De Espiroquetas Del Intestino De Termitas En Co-cultivo
Los hindguts de termitas de madera de alimentación suelen contener cientos de especies microbianas. Junto con su ejército de insectos, estos microbios intestinales degradan la lignocelulosa en catabolitos utilizables. Aunque investigaciones anteriores revelaron muchas facetas del flujo de paso a paso de metabolitos en este esquema, no se sabe mucho acerca de la amplitud de las interacciones que ocurren entre las termitas intestino microbios. La mayoría de estos microbios se cree que depende de, y tener co-especian con, su anfitrión y unos a otros durante millones de años. En este estudio, hemos explorado las interacciones de los dos espiroquetas aislados a partir de las especies de termitas mismos. Como el hidrógeno (H (2)) es el intermediario central libre en la digestión de la lignocelulosa de termitas tripas, nos centramos en las interacciones entre los dos estrechamente relacionados con la tripa de termitas espiroquetas poseen complementarias H (2) fisiología: una produce H (2), mientras que el otro consume. In vitro, estas dos especies de Treponema mejora notablemente el crecimiento mutuo. La secuencia de ARN resuelto los transcriptomes de estos dos organismos estrechamente relacionados, que revela que el co-cultivo produce cambios globales en la expresión génica global. La expresión de más de mil 100 genes en cada especie se ha cambiado> doble, con más de una docena de cambio> 10 veces. Varios cambios que implican sinérgico alimentación cruzada de los metabolitos conocidos fueron validados in vitro. Además, ciertas actividades beneficiosas para el huésped se expresa preferentemente durante el crecimiento de consorcios. Sin embargo, la mayoría de los cambios en la expresión de genes todavía no son comprensibles, pero indican una interacción amplia, integral y mutualistas entre estos estrechamente relacionados, simbiontes intestinales co-residentes. Los resultados sugieren que las redes asombrosamente intrincadas de la degradación metabólica y genética unidad de las interacciones de lignocelulosa y la co-evolución de la microbiota intestinal de termitas.
El Monóxido De Carbono Deshidrogenasa Anaeróbica La Diversidad En Las Comunidades Microbianas Del Intestino Posterior Homoacetogenic De Menores Las Termitas Y Las Cucarachas De La Madera
Anaeróbico de monóxido de carbono deshidrogenasa (CODH) es una enzima clave en la ruta de madera Ljungdahl (acetil-CoA) para acetogénesis realizada por las bacterias homoacetogenic. Acetato generado por las bacterias del intestino a través de la vía de la acetil-CoA proporciona una nutrición considerable para la alimentación de madera que hacen los insectos Dictiópteros CODH importante para el mutualismo obligado que ocurre entre las termitas y su microbiota del intestino grueso. Para investigar la diversidad en las comunidades CODH intestino del insecto, hemos desarrollado los primeros cebadores degenerados diseñados para amplificar los genes que codifican arrulla, el catalizador (β) de la subunidad de la enzima anaeróbica complejos CODH. Estos objetivos cebadores más de 68 millones de combinaciones posibles de interés e invertir arrulla unión cebador-secuencias. Se utilizaron los cebadores para identificar los genes arrulla en las bacterias aisladas en el intestino grueso de una termita filogenéticamente más bajo y para degustar la diversidad presente arrullos en una variedad de insectos, las comunidades microbianas del intestino grueso, incluidas las de tres filogenéticamente inferiores termitas, nevadensis Zootermopsis, Hesperus Reticulitermes, y Incisitermes menor de edad, una cucaracha de madera de alimentación, punctulatus Cryptocercus, y un omnívoro de cucarachas, Periplaneta americana. En total, se secuenciaron y analizaron 151 genes diferentes arrulla. Estos genes codifican proteínas que grupo dentro de una de las tres muy divergentes clados CODH filogenéticos. Cada comunidad intestino del insecto contiene variantes CODH de los tres de estos clados. Los patrones de diversidad en estas comunidades CODH probablemente reflejan diferencias en la enzima o la función fisiológica, y sugieren que la diversidad de especies microbianas participar en homoacetogenesis en estas comunidades.
Remodelación De Peptidoglicano Y La Reconversión De Una Membrana Interna En Una Membrana Externa Durante La Esporulación
Dos rasgos distintivos del phylum Firmicute, que incluye las clases de bacilos y clostridios, son su capacidad para formar endosporas y su "gram-positivo" de una sola membrana, gruesa pared celular de estructura envolvente. Longum Acetonema es parte de una familia menos conocida (el Veillonellaceae) de clostridios que endosporas forma sino que son sorprendentemente "gram negativo", que posee tanto una membrana interna y externa y una pared celular delgada. Aquí, presentamos resolución macromolecular, 3D electrones imágenes cryotomographic de vegetativas, esporulantes, y germinar células A. longum que muestran que durante el proceso de esporulación, la membrana interna de la célula madre se invierte y se transformó para convertirse en la membrana externa de la célula germinar. Peptidoglicano persiste a lo largo, dando lugar a una versión revisada del "continuo" modelo de su papel en el proceso. Junto con los análisis genómicos, estos resultados apuntan a la esporulación como un mecanismo por el cual la membrana externa bacteriana puede haber surgido y longum A. como un posible "eslabón perdido" entre las bacterias de una y dos con membrana.
Los Genes De Selenio Formiato Deshidrogenasa Dependiente E Independiente En Las Comunidades Microbianas Del Intestino De Los Tres Menores, Alimentación De Las Termitas De Madera Y Una Cucaracha De Madera De Alimentación
La madera Ljungdahl bacteriana vía para el CO (2)-reductora acetogénesis es importante para el mutualismo nutricional se produce entre insectos que se alimentan de madera y su microbiota del intestino grueso. Una etapa clave en esta vía es la reducción de CO (2) a formiato, catalizada por la enzima formato deshidrogenasa (FDH). Presuntos selenocisteína (Sec) y cisteína (Cys), que contiene paralogues de hidrogenasa vinculada FDH (FDH (H)) se han identificado en la espiroqueta intestinal acetogénica termitas, Treponema primitia, pero el conocimiento de su importancia en el ambiente intestinal de termitas sigue siendo limitada . En este estudio, hemos diseñado cebadores degenerados de PCR para la FDH (H) los genes (fdhF) y evaluaron la diversidad fdhF en los aislamientos de bacterias del intestino de insectos y de las comunidades microbianas del intestino de las termitas y cucarachas. Los insectos examinados en este documento representan tres de alimentación de madera familias de termitas, Termopsidae, Kalotermitidae y Rhinotermitidae (filogenéticamente "más bajo" taxa de termitas), la madera, la alimentación de la familia de cucarachas Cryptocercidae (el grupo hermano de las termitas), y la familia de las cucarachas omnívoras Blattidae. Sec y Cys variantes FDH (H) fueron identificados en todos los insectos de madera de alimentación, pero no la cucaracha omnívora. De los 68 nuevos alelos obtenidos de los inventarios, 66 afiliados filogenéticamente con las enzimas de T. primitia. Estos se formaron dos subclades (37 y 29 de filotipos) casi en su totalidad compuesto por enzimas que contienen Sec y Cys que contienen, respectivamente. Un inventario de ADNc intestinal mostró la transcripción de las dos variantes en el nevadensis Zootermopsis termitas (familia Termopsidae). Los patrones genéticos sugieren que la FDH (H) Las enzimas son importantes para el CO (2)-reductora metabolismo de los incultos treponemas acetogénicas e implican que la disponibilidad de selenio, un oligoelemento, el contenido en forma de genes microbianos en el último ancestro común de Dictiópteros, la madera -alimentar los insectos, y continúa para darle forma a este día.
