البكتيريا ترميز آليات متنوعة للانخراط في المنافسة بين البكتيريا. هنا، نقدم بروتوكولاً قائماً على الثقافة لتوصيف التفاعلات التنافسية بين العزلات البكتيرية وكيفية تأثيرها على البنية المكانية للسكان المختلطين.
Method Article
البكتيريا ترميز آليات متنوعة للانخراط في المنافسة بين البكتيريا. هنا، نقدم بروتوكولاً قائماً على الثقافة لتوصيف التفاعلات التنافسية بين العزلات البكتيرية وكيفية تأثيرها على البنية المكانية للسكان المختلطين.
تصف هذه المخطوطة اختبارًا قائمًا على الثقافة وتكعيباً للكشف عن التفاعلات التنافسية بين اثنين من التجمعات البكتيرية ووصفها. وتستخدم هذه الطريقة بلازميدات مستقرة تسمح لكل مجموعة من السكان بأن تكون الموسومة بشكل مختلف بقدرات مقاومة المضادات الحيوية المتميزة والبروتينات الفلورية للاختيار والتمييز البصري لكل شعب، على التوالي. هنا، نقوم بوصف إعداد وتكتكع سلالات Vibrio fischeri المتنافسة، والتصوير المجهري الفلوري، وتحليل البيانات الكمية. وهذا النهج بسيط، ويسفر عن نتائج سريعة، ويمكن استخدامه لتحديد ما إذا كان أحد السكان يقتل أو يعوق نمو سكان آخرين، وما إذا كانت المنافسة تتوسط من خلال جزيء غير قابل للاستخدام أو تتطلب الاتصال المباشر بالخلايا الخلوية. ولأن كل مجموعة بكتيرية تعبر عن بروتين فلورسنت مختلف، فإن هذا التحليل يسمح بالتمييز المكاني للسكان المتنافسين داخل مستعمرة مختلطة. على الرغم من أن يتم تنفيذ الأساليب الموصوفة مع البكتيريا التكافلية V. fischeri باستخدام الظروف الأمثل لهذا النوع، يمكن تكييف البروتوكول لمعظم العزلات البكتيرية القابلة للزراعة.
تحدد هذه المخطوطة طريقة قائمة على الثقافة لتحديد ما إذا كان عزلتان بكتيريتان قادرتين على التفاعل التنافسي. عند دراسة السكان المختلطين، من المهم تقييم مدى تفاعل العزلات البكتيرية، لا سيما ما إذا كانت المعزولات تتنافس مباشرة من خلال آليات التداخل. تشير المنافسة على التداخل إلى التفاعلات التي يمنع فيها أحد السكان بشكل مباشر النمو أو يقتل السكان المنافسين1. هذه التفاعلات مهمة لتحديد لأنها يمكن أن يكون لها آثار عميقةعلى بنية المجتمع الميكروبي ووظيفته 2،3.
وقد تم اكتشاف آليات للمنافسة الميكروبية على نطاق واسع في جينومات البكتيريا من بيئات متنوعة بما في ذلك كل من البكتيريا المرتبطة بالمضيف والبكتيريا الحية الحرة4،5،6،7، 8،9. وقد تم وصف مجموعة متنوعة من استراتيجيات المنافسة10،11 بما في ذلك آليات غير قابلة للاختراق، مثل المواد الكيميائية مبيدة للجراثيم1،12 والببتيدات المضادة للميكروبات تفرز13 ، وكذلك الآليات المعتمدة على الاتصال التي تتطلب اتصال الخلية لنقل تأثيرمثبط إلى الخلايا المستهدفة 9،14،15،16،17 ،18.
على الرغم من أن التكعيبات القائمة على الثقافة تستخدم عادة في علم الأحياء الدقيقة5و8و19،فإن هذه المخطوطة تحدد كيفية استخدام التدقيق لتوصيف آلية المنافسة، فضلاً عن اقتراحات للتكيف بروتوكول للاستخدام مع الأنواع البكتيرية الأخرى. وعلاوة على ذلك، تصف هذه الطريقة نُهجاً متعددة لتحليل البيانات وعرضها للإجابة على أسئلة مختلفة حول طبيعة التفاعلات التنافسية. على الرغم من أن التقنيات الموصوفة هنا استخدمت سابقا لتحديد آلية القتل بين البكتيريا الكامنةالكامنة داخل المنافسة المحددة بين سلالات تكافلية من البكتيريا Vibrio fischeri معزولة co9 ، فهي مناسبة ل العديد من الأنواع البكتيرية بما في ذلك العزلات البيئية ومسببات الأمراض البشرية، ويمكن استخدامها لتقييم كل من الآليات التنافسية المعتمدة على الاتصال وغير القابلة للاختراق. وقد تتطلب الخطوات المتخذة في البروتوكول تحسين الأنواع البكتيرية الأخرى. وبالنظر إلى أن المزيد من النظم النموذجية توسع دراساتها إلى ما بعد استخدام الكائنات المسببة للسرطان لتشمل مختلف الأنماط الجينية10و16و20و21،فإن هذه الطريقة ستكون مورداً قيماً للباحثين الذين يسعون إلى فهم كيفية تأثير المنافسة على الأنظمة متعددة السلال أو الأنواع المتعددة.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
1. إعداد سلالات لCoincubation
2. سلالات بكتيرية Coincubate
3. تصور Coincubations باستخدام مجهريال الفلورية
4- تحليل البيانات
5. تحديد ما إذا كان التفاعل يعتمد على جهة الاتصال
ملاحظة: إذا وجدت أن سلالة واحدة تقتل أو تمنع الضغط المرجعي، قد يكون التفاعل غير قابل للاختراق أو يعتمد على الاتصال. لتحديد ما إذا كان التفاعل يعتمد على جهة اتصال الخلية، قم بإجراء تحليل تكعيبية كما هو موضح أعلاه للخطوات 1-2 مع التعديلات التالية.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
من أجل تقييم التفاعلات التنافسية بين السكان البكتيرية، تم وضع بروتوكول فحص coincubation والأمثل لV. fischeri. تستخدم هذه الطريقة بلازميدات مستقرة تقوم بترميز جينات مقاومة المضادات الحيوية والبروتينات الفلورية، مما يسمح بالاختيار التفاضلي والتمييز البصري لكل سلالة. من خلال تحليل البيانات التي تم جمعها من اختبار تكعيب، يمكن تحديد النتيجة التنافسية للتفاعل وآلية التفاعل. على سبيل المثال، تم إجراء التجارب التالية باستخدام عزل V. fischeri. السلالات coincubated تأوي واحدة من ا...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
يوفر تصنيف التكعيبات الموضحة أعلاه طريقة قوية لاكتشاف المنافسة بين البكتيريا. وسمح هذا النهج بتحديد المنافسة الداخلية بين V. fischeri isolates وتوصيف الآلية التنافسية19. على الرغم من أن الطريقة الموصوفة تم تحسينها للبكتيريا البحرية V. fischeri، فإنه يمكن تعديلها بسهولة لاستيعاب الأنواع البكتيرية الأخرى بما في ذلك العزلات السريرية والبيئية. من المهم ملاحظة أن الآليات التنافسية غالباًما تكون مشروطة تنظيم 5،6،
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
وليس لدى أصحاب البلاغ ما يكشفون عنه.
نود أن نشكر المراجعين على ملاحظاتهم المفيدة. وقد تم دعم A.N.S. من قبل مؤسسة غوردون وبيتي مور من خلال منحة GBMF 255.03 لمؤسسة بحوث علوم الحياة.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| 1.5 مل أنابيب الطرد المركزي | الدقيقة فيشر | 05-408-129 | |
| 10 & ماصة | |||
| 100 & ماصة | |||
| 300 مو ؛ ماصة | |||
| 10 & mu ؛ L ماصة | |||
| 20 & L ماصة | |||
| 200 مو ؛ L ماصة | |||
| 1,000 مو ؛ L ماصة | |||
| 24 بئر ألواح | فيشر | 07-200-84 | معقمة مع غطاء |
| 96 ألواح | بئر VWR | 10062-900 | معقمة مع غطاء |
| آلة حاسبة | |||
| Chloramphenicol | Sigma | C0378 | (20 مجم / مل في الإيثانول) ؛ التركيز النهائي في الوسائط (2 & mu ؛ جم / مل LBS) |
| مجهر تشريح مضان مع الكاميرا وبرنامج | |||
| ملقط | فيشر | 08-880 | |
| كبريتات كاناميسين | فيشر | BP906-5 | مخزون (100 مجم / مل في الماء ، تعقيم الفلتر) ؛ التركيز النهائي في الوسائط (1 & mu ؛ جم / مل LBS) |
| غشاء النيتروسليلوز (FS MCE ، 25MM ، NS) فيشر | SA1J788H5 | 0.22 & مو ؛ م غشاء النيتروسليلوز (عبورة من 100) | |
| لوحات بتري | فيشر | FB0875713 | معقمة مع غطاء |
| مقياس الطيف | |||
| الضوئي كوفيت شبه ميكرو | VWR | 97000-586 | |
| TipOne 0.1-10 & نظام البداية L | الولايات المتحدة الأمريكية العلمية | 1111-3500 | 10 رفوف |
| TipOne 200 & mu ؛ نظام بدء التشغيل L | الولايات المتحدة الأمريكية العلمية | 1111-500 | 10 رفوف TipOne |
| 1000 & L نظام بدء | التشغيل الولايات المتحدة الأمريكية العلمية | 1111-2520 | 10 رفوف |
| دوامة | |||
| <قوية > الاسم < / قوية > | <قوية > الشركة < / قوية > | < قوية > رقم الكتالوج < / strong > | التعليقات < / strong > |
| LBS وسائل الإعلام < / strong > | |||
| 1 M Tris Buffer (درجة الحموضة ~ 7.5) | 50 مل 1 متر مخزن مؤقت (62 مل حمض الهيدروكلوريك ، 938 مل ماء DI ، 121 جم قاعدة Trizma) | ||
| أجار فيشر تقني | DF0812-17-9 | 15 جم (أضف فقط للأطباق) | |
| ماء | DI 950 مل | ||
| كلوريد الصوديوم | فيشر | S640-3 | 20 جم |
| تريبتون | فيشر | BP97265 | 10 جم |
| مستخلص الخميرة | فيشر | BP9727-2 | 5 جم |
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request Permission