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Articles by Tim J. Dumonceaux in JoVE

 JoVE Immunology and Infection

Oligonucleotide - 결합 형광등 Microspheres를 사용하여 복잡한 임상 및 환경 샘플에서 박테리아의 멀티 플렉스 감지


JoVE 3344 10/23/2011

1Saskatoon Research Centre, Agriculture and Agri-Food Canada, 2Department of Veterinary Microbiology, University of Saskatchewan, 3Plant Biotechnology Institute, National Research Council of Canada

우리는 oligonucleotide 결합 형광 구슬을 사용하여 샘​​플 내에 미생물의 검출을위한 다양한 방법을 설명합니다. 샘플 내의 모든 생물에서 Amplicon는 프로브 결합 구슬의 패널에 hybridized입니다. Luminex 또는 바이오 플렉스 악기는 비드 타입과 하이브 리다이 제이션 신호를 각 비드를 쿼리하는 데 사용됩니다.

Other articles by Tim J. Dumonceaux on PubMed

돼지의 서 Microflora 비교 먹이 옥수수, 밀 또는 보 리 기반 다이어트 Chaperonin 60 시퀀싱 및 정량적 PCR에 의해

우리는 chaperonin 60 PCR 제품 라이브러리와 프로필 및 다이어트 옥수수, 밀, 또는 보 리를 먹인 돼지의 작은 창 자 microflora 계량 양이 많은 PCR의 높은 스루풋 시퀀싱의 문화 독립적인 방법을 결합. 총 2751 chaperonin 60 PCR 제품 클론 서 digesta 샘플에서 생산을 조사 했다. 이러한 클론의 대부분 (81%) 포함 된 모든 세 가지 라이브러리에서 독립적으로 복구 된 시퀀스; 372 다른 뉴클레오티드 시퀀스 확인 되었다 하지만 372 다른 시퀀스의 14%는 모든 세 가지 라이브러리에서 회수 했다. 라이브러리 시퀀스의 taxonomic 할당 phylogenetic 분석 결합 chaperonin 60 시퀀스의 참조 데이터베이스를 비교 하 여 만들어졌다. 식별 taxa 돼지 서 microflora의 이전 보고서와 일치 하는. 각 라이브러리에는 각 시퀀스의 주파수 식별 taxa 옥수수, 보 리, 밀 라이브러리 간에 주파수에 다양 한 계산 했다. Chaperonin 60 시퀀스 재고 taxon 특정 정량적 PCR PCR 뇌관 세트 디자인에 대 한 근거로 사용 되었다. 서 digesta의 정량적 PCR 분석 결과 라이브러리 연속 접근으로 식별 대상된 taxa의 상대 나타났는데를 확인 했다. 이 연구의 결과 chaperonin 60 클론 수 있는 복잡 한 미생물 커뮤니티의 유효한 프로필 도서관과 커뮤니티에서 실험적으로 유도 된 또는 자연 변화 하는 동안 관심의 taxa의 풍부한 측정 하 양이 많은 PCR 분석 실험 생산을 위한 기준으로 사용 수를 나타냅니다.

대답은?

정량 PCR를 사용 하 여 복잡 한 장의 커뮤니티에서 특정 세균 인구의 열거형 Chaperonin 60 대상을 기반으로 합니다

QPCR 사용 하 고 대상 유전자 chaperonin-60 (cpn60) 열거할 Clostridium perfringens 게놈 DNA에 관심의 모든 박테리아를 열거 하는이 방법론을 최적화 목적으로 닭 위장 관의 내용에서 추출. 대상 종 풍부를 결정 하기 위한 가장 정확한 프로토콜을 확인 하려면 우리는 표준 곡선을 제작 하기 위한 4 가지 방법으로 조합에서 다양 한 DNA 추출 방법 비교. 정확도 영향을 미치는 요인 추출에 PCR 억제제 또는 형광 quenchers의 co-purification 및 표적 DNA의 수익률을 포함. 음이온 교환 크로마토그래피의 C. perfringens C. perfringens cpn60의 단편을 포함 하는 플라스 미드로 구성 된 표준 곡선을 사용 하 여 아군된 테스트 샘플 사용 정확한 열거형의. C. perfringens와 있었다 닭에서 서 고 맹 샘플에서 다른 장 박테리아 qPCR 사용 했습니다 C. perfringens에 도전 하 고 해당 선택 agars에 가능한 카운트와 결과 비교 합니다. 우리 결론 위장 기관에서 대상 종의 qPCR 기반 분자 열거 가능 하지만 혼란 함을 주 죠 명백한 세포 수에 영향을 미칠 수 있는 요인의 영향을 완화 하기 위해 주의 해야 합니다.

장 Microbiota 그리고 굽는 치킨에 보충 식이 Virginiamycin에 대 한 응답의 특성 분석

가금류 피드 subtherapeutic 수준에서 virginiamycin 같은 항생제 성장 발기인을 포함 건강 및 성장 특성 호스트 위장 microbiota에 유익한 효과 때문에 긍정적인 효과가 있다. 치킨 위장 microbiota에 대 한 우리의 이해 하 고 그 구성에 virginiamycin의 효과 향상 시키기 위해 우리 5 다른 위 장관 위치 (십이지 장 루프, 중반 jejunum, 근 위 서, ileocecal 접합 및 맹) 제외 또는 생산 주기를 통해 virginiamycin를 포함 하 여 다이어트를 먹이 했다 47 일 된 닭에 박테리아 특징입니다. 약 555-bp chaperonin 60 PCR 제품의 10 개의 라이브러리 (새의 두 그룹에서 5 위 장관 위치) 준비 했다 고 10932 복제 시퀀스 분석 했다. 총 370 뚜렷한 cpn60 시퀀스는 복구 1에서 2,872의 주파수에서 ranged 확인 되었다. 작은 창 자 라이브러리 더 맹 라이브러리 중 Lactobacillales (시퀀스의 90%)에서 순서에 의해 지배 되었다 Clostridiales (68%), Lactobacillales (25%), Bacteroidetes (6%)의 다양 하 고 포함 된 멤버. 위장 microbiota에 virginiamycin의 효과 평가 하기 위해 15 세균 대상 양적, 실시간 PCR를 사용 하 여 열거 했다. Virginiamycin 원심 영역 (ileocecal 접합 및 맹)에 영향을 받는 적은 목표와 근 위 장관 (근 위 서에 십이지 장 루프)에서 대상의 다 수의 증가 풍요와 연관 되었다. 이러한 연구 결과 닭 창 자 microbiota의 구성의 향상 된 프로 파일링을 제공 하 고 미생물에 대 한 응답 virginiamycin는 근 위 소장에서 가장 중요 한 나타냅니다.

캐나다 펄프와 종이에 미생물 커뮤니티의 분자 특성 활성화 슬러지 소설 Thiothrix Eikelboomii 같은 Bulking 멘의 정량화

우리는 미생물 커뮤니티 구조를 검사 하 고는 filamentous 수준을 측정할 bulking 샘플에 유기 체 Thiothrix eikelboomii 활성된 슬러지 주류 일시 중지 고체 (MLSS) 캐나다에서 혼합의 펄프와 종이 밀스. 라이브러리 chaperonin 60 (cpn60)의 유전자 시퀀스 MLSS 총 미생물 커뮤니티 DNA에서에서 준비 하 고 각각 cpnDB, cpn60 시퀀스 (http://cpndb.cbr.nrc.ca)의 taxonomic id 할당에 대 한 참조 데이터베이스와 비교 했다. T. eikelboomii AP3 비슷합니다 하지만 뚜렷한 형식에서 변형 (ATCC 49788T) 시퀀스 (약 89% 정체성 이상의 555 bp) 형광 성 제자리 교 잡 상용 16S rDNA 기반 프로브로 사용 하 여 현미경 관찰에 대응 하는 샘플 컬렉션 당시 bulking 문제가 발생 하는 밀 샘플에서 높은 빈도로 발견 했다. 우리 실시간 양이 많은 PCR (qPCR)를 사용 하 여 5 밀 파생 된 MLSS 예제에이 긴장을 열거 하 고 두 개의 샘플 bulking 긴장의 상부를 했다 발견 (> 1012 게놈/g MLSS) 포함 된 두 하지만,이 생물의 감지 수준을 내립니다. 아무도 밀 샘플 T. eikelboomii의 형식 변형 동일 했다 cpn60 시퀀스 포함 되어 있습니다. 이 기술은 감지 하 고 펄프와 종이 공장 폐수 처리 시스템에 특정 수 있는 T. eikelboomii의이 긴장을 열거 하 여 펄프와 종이 공장 폐수 처리 시스템 모니터링을 위한 약속을 보여줍니다.

미생물 커뮤니티 구성 결정을 위한 도구로 Chaperonin 60 보편적인 대상의 Pyrosequencing

우리는 미치기 시퀀싱 amplicons 질 미생물 커뮤니티에서 파생 된 pyrosequencing amplicons 복제 chaperonin 60 보편적인 대상 (UT cpn60)의 비교. 개인의 수에서 풀링 예제에서 pyrosequencing 메서드 거의 모든 시퀀스를 복제 라이브러리 내에서 발견 된 고 밝혀 taxonomic 풍요로 움의 추가 수준을 포함 하는 데이터 집합을 제작. 그러나 시퀀스의 상대 나타났는데 두 개의 데이터 집합에 달랐다. 이러한 관측 확장 되었고 4 개인에서 가져온 질 면봉에서 쌍을 이루는 복제 라이브러리 및 pyrosequencing 데이터 집합의 분석에 의해 확인 했다. 정상적인 질 microbiota 가진 개인 및 세균성 vaginosis 있는 사람들을 위해 모두, pyrosequencing 메서드 복제 라이브러리 접근 방식에 의해 누락 된 낮은 풍부한 taxa의 다 수를 공개 했다. 또한, 우리는 pyrosequencing 메서드 같은 지역 사회에서 복제 확대 미생물 커뮤니티 구조의 재현 프로필 생성을 보였다. 우리는 또한 16S rRNA amplicons cpn60 보편적인 뇌관을 사용 하 여 얻은 그의 pyrosequencing에 의해 결정 질 미생물 커뮤니티의 taxonomic 구성 비교. 우리는 두 개의 분자 대상에 의해 생성 된 프로필 검색 taxa의 비례 대표에 약간의 차이와 매우 유사 했다 발견. 그러나, 운영 taxonomic 단위 수 단백질 인코딩 유전자 16S rRNA 대상 위에 향상 된 종 해상도 제공 합니다 제안 cpn60 데이터 집합에서 크게 높았다. 이러한 관측 보여 그 pyrosequencing cpn60의 UT amplicons 미생물 커뮤니티의 깊은 시퀀싱에 대 한 강력 하 고 안정적인 방법을 제공 합니다.

형광 Microspheres Oligonucleotide 커플링을 사용 하 여 정상적인 Microbiota와 세균성 Vaginosis 질 면봉에 관련 된 박테리아의 다중 검출

세균성 vaginosis (BV)는 인간 면역 결핍 바이러스 및 기타 성 감염 질환, preterm 출생 및 골반 염증 성 질환의 인수를 포함 하 여 부정적인 결과의 범위와 연결 된 재발 성 조건입니다. 달리는 유산 균 지배 정상 질 microbiota, BV lactobacilli의 부족과 고 그람 음성 혐 기성 유기 체, Gardnerella vaginalis Atopobium vaginae 등의 풍부한 특징 이다. 날짜 하려면, BV의 실험실 진단 그램 얼룩이 질 면봉의 현미경 관찰에 의해 결정 된 조건 성취에 따라 의존 하고있다. 우리가 모든 박테리아는 면봉에의 chaperonin 60 유전자와 종의 oligonucleotide 결합 된 형광 구슬 Luminex 악기와 cytometry로 식별 되는 게 amplicon의 교 잡의 증폭에 따라 질 microbiota 내 종 프로필의 쉬운 결정에 대 한 분자 기반 방법을 설명 하는. 우리 질 microbiota의 특성 분석을 위한 nineplex Luminex 배열을 설계 하 고 아프리카와 북미 지역에서 개인에서 질 면봉의 분석에 적용. A. vaginae G. vaginalis 또는 BV, 정의 조건으로 둘 다의 존재를 사용 하 여 우리가 발견 메서드는 매우 구체적이 고 민감한 BV의 진단에 대 한 황금 표준으로 현미경을 사용 하 여.

Chaperonin 60 보편적인 대상 (UT Cpn60)를 사용 하 여 세균성 게놈 Relatedness 예측: Thermoanaerobacter 종에 응용

박사 Zeigler 결정 세균성 게놈 시퀀스 id [32] 특정 조건을 만족 하는 유전자의 해당 집합의 시퀀스 id를 사용 하 여 정확 하 게 예측할 수 있습니다. 세균 게놈 쌍 비교에 대 한이 세 진 모델 recN, thdF, 및 Rpoa에 대 한 시퀀스 id 결정이 필요 합니다. Genomic DNA 시퀀스를 비교할 수 각 유기 체에서 약 4.2 k의 생성 작업이 포함 됩니다 또한 일반적으로 oligonucleotide 뇌관에 대 한 설계 요구 확대와 밀접 하 게 관련된 미생물의 시퀀스에 따라 시퀀싱에 대 한. 그러나, 542-567 자료 쌍 chaperonin 60 보편적인 대상 (UT cpn60) 시퀀스 id를 기반으로 전체 게놈 시퀀스 id를 예측 하기 위해 유사한 수학적 모델을 개발 했습니다. Cpn60 유타 보편적인 뇌관의 단일 세트와 함께 거의 모든 세균성 게놈에 액세스할 수 이며 그 길이 그런 디 deoxy 시퀀싱을 통해 겹치는 시퀀싱 읽기 한 켤레에 완전히 시퀀싱 할 수 있습니다. 우드 칩 퇴 비 더미에서 이러한 수학적 모델 Thermoanaerobacter 격리 집합에 적용 하 고 한 진 cpn60 유타 기반 모델와 3 유전자 모델 recN, rpoA, 및 Thdf에 따라 이러한 격리 Thermoanaerobacter thermohydrosulfuricus로 분류 될 수 예측 하는 것이 보였다. 또한, 그 UT 준 비슷한 결과 전체 게놈 시퀀스 정렬 taxa의 광범위 한 범위에 걸쳐이 이렇게 격리 차단 하 고 그들의 taxonomic 제휴 예측을 위한 일반 유틸리티 있을 수 있습니다 제안 하는 cpn60를 사용 하 여 게놈 예측 모델을 발견 했다.

Pyrosequencing (cpn60) Chaperonin-60 Amplicons 미생물 커뮤니티 구성을 결정 하는 수단으로

Chaperonin 60 보편적인 대상 (cpn60 UT) PCR 뇌관의 집합에서 생성 되 고 DNA 시퀀싱 하 여 미생물 커뮤니티의 구성 확인 하는 보편적으로 보존, phylogenetically 유익한 시퀀스 시그니처를 제공 합니다. Cpn60 유타 amplicons Pyrosequencing 시퀀싱 전례 없는 깊이 개별 샘플 미생물 커뮤니티의 해상도 제공 하기 위한 다음 세대 도구로 떠오르고 있다. 시퀀싱 깊이의 증가 때문에 동적 범위는 존재와 개별 종 풍부 하 게 될 수 있습니다 또한 미생물 커뮤니티 풍요로 움과 다양성을 조사 하는 우리의 능력을 크게 향상 시키는 증가 샘플 실험적으로 된. 멀티플렉싱 Id 통해 풀 샘플 수와 함께 pyrosequencing 반응 설치의 유연한 형식 모두 가능 하 고 비용 효율적인 cpn60 UT를 기반으로 미생물 프로 파일 생성 하 게. 우리 여기 cpn60 UT amplicons 시퀀싱 및 데이터 분석 amplicons 생성에서 pyrosequencing에 의해 미생물 커뮤니티 프로필을 결정 하는 데 우리가 개발 하는 방법을 설명 합니다.

아프리카 동부 상업 성 노동자 질 Microbiota의 분자 정의

케냐의 나이로비에 사는 섹스 상용 근로자 코 호트에서 HIV 감염에 대 한 저항 질 microbiota에 의해 영향을 받을 수 있는 점 막 하 고 한 요소에 연결 됩니다. 세균성 vaginosis (BV), 미생물, 유산 균 보호의 낮은 수준에 의해 특징 polymicrobial dysbiosis HIV 감염에 대 한 설립된 위험 요소 이기 때문에, 우리가 질 미생물학은 HIV 노출 혈 청 부정 (HESN) 또는 HIV-seropositive (이 코 호트에서 HIV(+)) 상태 관련 여부 조사. 딥 시퀀싱 분석 chaperonin 60 (cpn60) 유니버셜 대상 (유타)에 따라 HESN 개인을 포함 하 여 44 개인의 하위 집합을 선택 했다 (n = 16), 다른 HIV 혈 청 부정 컨트롤 (HIV-N, n = 16), 그리고 HIV(+) 개인 (n = 12). 우리의 연구 결과 나타내는 매우 높은 phylogenetic 해상도 200 짧은 읽기를 사용 하 여 cpn60 UT의 혈압이이 그룹에서 29 장군 54 종. 우리의 초기 가설에 반하는 HESN 및 HIV N 여자 사이의 몇 가지 차이가 관찰 되지 않았다. 여러 HIV(+) 여자 고유한 프로필 대장균에 의해 주도 되 고 있었다. 질 microbiota의 딥 시퀀싱 phylogenetic 프로필 밀접 하 게 현미경, 분자 수준에서 BV elucidating 하 여 BV(+) 및 BV(-) 진단에 해당 합니다. BV(+)와 BV(-) 사이 과도 적인 단계를 나타낼 수 있는 뚜렷한 BV 형 정의 중간 풍부한 유산 균과 지배적인 Gardnerella 샘플의 클러스터 확인 되었다. 여러 알파-및 betaproteobacteria, 최근에 설명된 종 Variovorax paradoxus 등 BV(-) ("정상") 형을 정의 하는 유산 균 수준 증가와 긍정적으로 상관 관계를 발견. 우리는 그 cpn60 UT 이상적으로 미생물 커뮤니티 역학 및 점 막 면역이이 일대에 HIV 저항 기본의 추가 조사를 위해 차세대 시퀀싱 기술에 적합 한 결론.

Trametes Versicolor의 Cellobiose 효소 결핍 변형과 생물학적 전처리 카 놀라 짚의 바이오 연료 가능성을 향상 시킵니다

카 놀라 짚 Trametes versicolor 생물학적 전처리로 사용 바이오 연료 생산의 컨텍스트에서 탐험 했다. 특히, 야생 형 스트레인 (52J)와 cellobiose 효소 (CDH) 빨 대에 효과-결핍 스트레인 (m4D) 조사 했다. Xylose 내용만 m4D 치료와 함께 감소 했다 동안 52J 치료 짚 xylose 및 포도 당 내용은 크게 감소 되었다. 리그 닌 extractability 곰 팡이 치료 치료 되지 않는 빨 대에 비해 크게 개선 되었다. M4D 취급 지 푸 라 기의 잔류물의 젖 m4d에 의해 셀 룰 로스 풀어 부족에 부분적으로 기인 했다 비례 포도 당 수확량에 상당한 증가를 이끌었다. 전반적으로,이 연구의 결과 CDH T. versicolor에 의해 셀 룰 로스 접근을 용이 하 게 나타냅니다. 또한, 치료 m4D lignocellulosic 소재의 lignin extractability 및 젖 효능 때문에 곰 팡이 풀어 기판의 손실 없이 치료 되지 않는 바이오 매스에 비해에 제공 합니다.

Thermoanaerobacter Thermohydrosulfuricus 썩 어 나무 퇴 비에서의 격리 유전과 Phenotypic Microdiversity를 표시 합니다

이 연구에서는 Thermoanaerobacter의 12 변종 단일 부패 나무 퇴 비 샘플에서 고립 되었고 유전과 phenotypic 프로 파일링 대상. 16S rRNA 유전자 시퀀스를 인코딩를 격리 가장 Thermoanaerobacter pseudethanolicus 또는 Thermoanaerobacter thermohydrosulfuricus의 변종 유사 했다 제안 했다. 덜 보존된 chaperonin-60 (cpn60) 유니버셜 대상의 시험이 했다 일부 격리 T. thermohydrosulfuricus; 가장 높은 시퀀스 id 공유 그러나, Thermoanaerobacter wiegelii 및 sp. Thermoanaerobacter Rt8.G4 (구 Thermoanaerobacter brockii Rt8.G4)을 다른 사람. 상자-PCR 지문 프로 파일 사이 격리 및 참조 긴장 뿐만 아니라 스스로 격리 가운데 줄무늬 패턴의 차이 식별. 30 탄소 기판의 사용 패턴 조사 했다 이러한 유전적 차이 했다 phenotypically 각 성 정도 평가 하 고 틈새 중복 인덱스 (노이) 계산. 보여주는 높은 노이 (> 0.9), 중요 한 차이가 존재 하거나 제안 하는 격리의 기판 사용률 기능에도 불구 하 고 틈새 전문화 또는 비 경쟁 공존을 허용 하는 메커니즘의 생태 컨텍스트 내에서 참석 했다. 성장 연구는 격리 순수 뚜렷한 성장 속도와 발효 제품 비율을 나타났다. 우리의 데이터 phenotypic 다양성 유전자 microdiverse Thermoanaerobacter는 일반적인 환경에서 격리 내 존재를 나타냅니다.

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