פותחה שיטה לזיהוי אנדוספורים חיידקיים מקהילות מיקרוביאליות מורכבות לביצוע תרבית מותאמת אישית או מחקרים מולקולריים של קבוצת חיידקים זו.
מאמר שיטה
פותחה שיטה לזיהוי אנדוספורים חיידקיים מקהילות מיקרוביאליות מורכבות לביצוע תרבית מותאמת אישית או מחקרים מולקולריים של קבוצת חיידקים זו.
היווצרות אנדוספור היא אסטרטגיית הישרדות הנמצאת בקרב חיידקים מסוימים ממשפחת Firmicutes. במהלך היווצרות נבגי אנדוספור, חיידקים אלה נכנסים למצב מנוחה מורפו-פיזיולוגי המשפר את ההישרדות בתנאים סביבתיים קשים. למרות ש-Firmicutes יוצרי אנדוספורים הם אחת מקבוצות החיידקים המועשרות והמבודדות בתדירות הגבוהה ביותר במחקרי תרבות, הם נעדרים לעתים קרובות ממחקרי גיוון המבוססים על שיטות מולקולריות. ההתנגדות של ליבת הנבגים נחשבת לאחד הגורמים המגבילים את התאוששות ה- DNA מאנדוספורים. פיתחנו שיטה המנצלת את העמידות הגבוהה יותר של אנדוספורים כדי להפריד אותם מתאים אחרים בקהילה מיקרוביאלית מורכבת בשיטות ליזה פיזיקליות, אנזימטיות וכימיות. התכשיר האנדוספורי בלבד המתקבל כך יכול לשמש לתרבית מחדש או לביצוע ניתוח במורד הזרם כגון מיצוי DNA מותאם אישית המותאם לאנדוספורים וריצוף DNA לאחר מכן. שיטה זו, המיושמת על דגימות משקעים, אפשרה העשרה של אנדוספורים ולאחר ריצוף, חשפה מגוון גדול של יוצרי אנדוספורים במשקעי אגמי מים מתוקים. אנו מצפים כי יישום שיטה זו על דגימות אחרות יניב תוצאה דומה.
המטרה של עבודה זו היא לספק פרוטוקול להפרדת endospores חיידקים מתאי חיידקים וגטטיבי בדגימות סביבתיות. ההיווצרות של endospores חיידקים היא אסטרטגיית הישרדות, בדרך כלל מופעל על ידי רעב, שנמצאה במספר קבוצות חיידקים המשתייכות למשפחה החסרה 1 Firmicutes. חיידקי יוצרי Endospore נלמדים היטב, בעיקר בגלל מספר זני פתוגנים ומכאן חשיבות רפואית (למשל, anthracis Bacillus או קלוסטרידיום). זני סביבה של חיידקי יוצרי endospore היו מבודדים מכמעט כל סביבה (קרקע, מים, משקעים, בטן חיות אוויר, קרח, מעיים אנושיים, ועוד) 1-3. לכן, Firmicutes הוא המערכה הזאת השנייה בשכיחותו באוספי תרבות 4.
בגלל חלבוני הקליפה חיצונית וליבת מגן הקשוח שלהם, endospores יכול לשרוד בתנאי הסביבה קיצוני החל frהתייבשות אום לקרינה גבוהה, טמפרטורות קיצוניות וכימיקלים מזיקים 5. התנגדות יוצאת דופן זה עושה את זה אתגר לחלץ DNA מendospores 6-8. זה סביר מסביר מדוע הם התעלמו במחקרי רצף סביבתי 9,10. שיטות אחרות, כגון מיקוד של endospores בדגימות סביבתיות על ידי נוגדני ניאון 11, כימות של חומצת dipicolinic (DPA) בקרקע 12 ומשקעים 13, cytometry זרימת 14 או פסטור וטיפוח לאחר מכן 15,16 כבר משמשים לאחזור או לכמת endospores ב דגימות סביבתיות. בשנים האחרונות, שיטות מיצוי DNA מותאם כמו גם פריימרים ספציפיים מולקולריים למקד רצפי גני endospore ספציפי פותחו 10,17-20. זה עזר לחשוף יותר מגוון ביולוגי בקרב קבוצה זו של חיידקים 21 וגם הוביל ליישומים בתעשייה וברפואה לצורך זיהוי של endospores, למשל באבקת חלב 19.
הפרוטוקול המובא כאן מבוסס על ההבדל בהתנגדות לתנאי physicochemical מזיקים (כגון חום וחומרי ניקוי) של endospores חיידקים ביחס לתאים של צמח. להשמיד תאים של צמח במדגם, שנתקיים ברצף להחיל חום, יזוזים וריכוזים נמוכים של חומרי ניקוי. הזמן והכוח של טיפולים אלה כבר מותאמים כדי לא להרוס את הנבגים, אבל לlyse כל תאי הצמח. תאים מסוימים בבריכת תא סביבתית הם עמידים יותר מאחרים, ולכן כדי להגדיל את ההסתברות של השמדת כל התאים של הצמח, אנו מיישמים את שלושה טיפולים שונים. היתרון והחידוש של שיטה זו הוא שendospores לאחר הטיפול הוא עדיין שלם ויכול לשמש לניתוח נוסף במורד הזרם. אלה כוללים מיצוי DNA, PCR (qPCR) וamplicon או רצף metagenomic (מיקוד במיוחד הקבוצה של endospores וכך להקטין דiversity, תוך הגדלת כיסוי). Endospores יכול לשמש גם לטיפוח או כימות על ידי מיקרוסקופ פלואורסצנטי במורד הזרם, cytometry זרימה, או זיהוי של DPA. תכונה חשובה של שיטה זו היא שעל ידי השוואת מדגם שלא טופל עם מדגם מטופלים, אחד יכול להסיק את הכמות ומגוון של endospores במדגם סביבתי בנוסף לרכיב המקביל לשל צמח תאים.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
1. הכנת כימיקלים וציוד
2. הפרדה של ביומסה ממשקעים
3. אוסף של ביומסה בממברנה הסינון
4. תמוגה של תאים גטטיבי
5. DNase טיפול
הערה: בצע את טיפול DNase ישירות על קרום המסנן. חשובה שיחידת הסינון לא תדלוף ומשאבת הוואקום כבויה.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
התוצאות שהוצגו כאן כבר פורסמה קודם לכן 10,21. אנא עיין במאמרים אלה לפרשנות והדיון הסביבתיים של נתונים.
ההליך הכולל מסוכם באיור 1 ומתאים לשלושה שלבים עיקריים: ראשון, ההפרדה של ביומסה ממשקעים או כל מטריצה סביבתית אחרת; שני, ההרס של תאים של צמח; והשלישי, הניתוח במורד הזרם של endospores המופרד. ניתוח במורד הזרם יכול להיות מורכב, למשל, של מיצוי DNA ורצף amplicon לקבוע גיוון. מיצוי DNA צרי...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
ההתנגדות של endospores לגורמים חיצוניים אגרסיביים physicochemical (למשל, טמפרטורה או בדטרגנטים) שימשה כדי להמציא שיטה להפריד endospores חיידקים מהתאים של צמח בדגימות סביבתיות. זוהי השיטה המקיפה הראשונה לבודד endospores מדגימות סביבתיות באופן שאינו הרסני. שיטות קודמות לכמת, לזהות או לנתח endospores בדגימות המבוססות על המדידה של פרוקסי הספציפי לendospores כגון חומצת dipicolinic או גני סמן ספציפיים. לעומת זאת, בפרוטוקול שהוצג כאן, רכיבי מדגם אחרים מאשר endospores יוסרו וכך e...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
יש המחברים אין לחשוף.
המחברים מודים שוויצרי הקרן הלאומית למדע למענק מס '31003A-132358/1, 31003A_152972 ומס' 151,948, ומרכז המחקר הספרדי פייר מרסייה pour la מדע.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| מסנני קרום ניטרוצלולוזה של Whatman, 0.2 & # 956; גודל נקבוביות מ', קוטר 47 מ"מ | Sigma-Aldrich | WHA7182004 Aldrich | |
| Tris(hydroxymethyl)aminomethane | Sigma-Aldrich | 252859 Sigma-Aldrich | CAS 77-86-1 |
| EDTA | Sigma-Aldrich | E9884 Sigma-Aldrich | CAS 60-00-4 |
| ליזוזים מחלבון ביצת עוף | סיגמא-אולדריץ' | 62971 אבקת פלוקה | , CAS 12650-88-3 |
| Ultra-Turrax הומוגנייזר T18 בסיסי | IKA | 3720000 | |
| מחזיקי מסנני זכוכית ל 47 ממברנות מ"מ, זכוכית פיירקס | EMD Millipore | XX10 047 00 | |
| משאבת ואקום כימית | Millipore | WP6122050 | 220 V/50 הרץ |
| סעפת דגימה סינון עבור 25 ממברנות מ"מ | Millipore | 1225 סעפת דגימה | פוליפרופילן |
| Dnase | ניו אינגלנד Biolabs | M0303S | ללא Rnase |
| NaOH | Sigma-Aldrich | S5881 Sigma-Aldrich | CAS 1310-73-2 |
| נתרן דודציל סולפט (SDS) | סיגמא-אולדריץ' | L3771 סיגמא | |
| מסנני קרום ניטרוצלולוזה של Whatman, 0.2 & # 956; גודל נקבוביות מ', קוטר 25 מ"מ | סיגמא-אולדריץ' | WHA7182002 אולדריץ' |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה
בקש הרשאה