Zeitraffer-Bildgebung von Bakterienschwärmen und kollektive Stressreaktion

Jean-Louis Bru; Albert Siryaporn; Nina Molin Høyland-Kroghsbo

doi:10.3791/60915

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Methodenartikel

Zeitraffer-Bildgebung von Bakterienschwärmen und kollektive Stressreaktion

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DOI:

10.3791/60915

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23. Mai 2020

Jean-Louis Bru¹ , Albert Siryaporn¹^,² , Nina Molin Høyland-Kroghsbo³

¹Department of Molecular Biology & Biochemistry, University of California, Irvine, ²Department of Physics & Astronomy, University of California, Irvine, ³Department of Veterinary and Animal Sciences, University of Copenhagen

In diesem Artikel

Zusammenfassung

Wir beschreiben eine einfache Methode, um hochauflösende Zeitrafferfilme von Pseudomonas aeruginosa Schwärmen zu produzieren, die mit einem Flachbett-Dokumentenscanner auf Bakteriophage (Phagen) und Antibiotikastress reagieren. Dieses Verfahren ist eine schnelle und einfache Methode zur Überwachung der Schwärmedynamik und kann angepasst werden, um die Beweglichkeit und das Wachstum anderer Bakterienarten zu untersuchen.

Zusammenfassung

Schwärmen ist eine Form der Oberflächenbeweglichkeit, die bei vielen Bakterienarten wie Pseudomonas aeruginosa und Escherichia colibeobachtet wird. Hier bewegen sich dichte Bakterienpopulationen im Laufe der Stunden über große Entfernungen in charakteristischen rankenförmigen Gemeinschaften. Das Schwärmen ist empfindlich gegenüber mehreren Faktoren, einschließlich mittlerer Feuchtigkeit, Feuchtigkeit und Nährstoffgehalt. Darüber hinaus wehrt die kollektive Stressreaktion, die bei P. aeruginosa beobachtet wird, die durch Antibiotika oder Bakteriophagen (Phagen) gestresst sind, Schwärme ab, sich dem Bereich zu nähern, der den Stress enthält. Die hier beschriebenen Methoden befassen sich mit der Kontrolle der kritischen Faktoren, die das Schwärmen beeinflussen. Wir führen eine einfache Methode ein, um die Schwärmedynamik und die kollektive Stressreaktion mit hoher zeitlicher Auflösung mit einem Flachbett-Dokumentenscanner zu überwachen und zu beschreiben, wie eine quantitative Analyse von Schwärmen kompiliert und durchgeführt wird. Diese einfache und kostengünstige Methode ermöglicht eine präzise und gut kontrollierte Quantifizierung des Schwarms und kann auf andere Arten von plattenbasierten Wachstumstests und Bakterienarten ausgedehnt werden.

Einleitung

Schwärmen ist eine kollektive Form der koordinierten bakteriellen Beweglichkeit, die Antibiotikaresistenz und Produktion von Virulenzfaktoren im Wirt¹^,²^,³erhöht. Dieses multizelluläre Verhalten tritt auf halbfesten Oberflächen auf, die denen von Schleimschichten ähneln, die Epithelmembranen in der Lunge^{abdecken 4}^,⁵. Biosurfactants werden üblicherweise von Schwärmepopulationen produziert, um die Oberflächenspannung auf Oberflächen zu überwinden, und die Produktion dieser stoffe wird durch komplexe Zell-Zell-Signalsyste....