במחקר זה, תא זרימת ננו-microfluidic הועסק לדמיין והן מבחינה תפקודית לאפיין את תנועתיות והמרטיטה של Xylella fastidiosa, חיידק הגורם למחלה של פירס גפן.
מאמר שיטה
במחקר זה, תא זרימת ננו-microfluidic הועסק לדמיין והן מבחינה תפקודית לאפיין את תנועתיות והמרטיטה של Xylella fastidiosa, חיידק הגורם למחלה של פירס גפן.
Fastidiosa Xylella הוא חיידק שאינו והולקה בשוט גראם שלילי הגורם למספר מחלות חשיבות הכלכלית של צמחים. תנועתיות מתעוות מספקות X. fastidiosa אמצעי לתנועת תוך צמח למרחקים ארוכים והתנחלות, תורם כלפי פתוגניות ב X. fastidiosa. תנועתיות והמרטיטה של X. fastidiosa מופעל על ידי פילי מסוג IV. סוג IV פילים של fastidiosa Xylella מוסדרים pilG, רגולטור chemotaxis בחלבוני קידוד אופרון Pil-CHP כי הם מעורבים עם מסלולי העברת אותות. כדי להבהיר את התפקידים של pilG ב תנועתיות והמרטיטה של X. fastidiosa, pilG -deficient מוטציה XF ΔpilG ומתח המשלים XfΔpilG- C המכיל יליד pilG פותחו. תאי microfluidic משולבים עם מערכת הקלטת הזמן לשגות תמונה שמשו לראות את התנועה מרטטת XfΔpאילג, XfΔpilG- C ומתח סוג הבר שלה. באמצעות מערכת הקלטה זו, הוא מתיר תצפיות במרחב ובזמן ארוך טווח של צבירה, הגירה של תאים בודדים ואוכלוסיות של חיידקים באמצעות תנועתיות מתעוות. X. סוג בר fastidiosa ו XfΔpilG- C זן משלימים הראה המאפיינים תנועתיות מתעוות טיפוסי לצפות ישירות בתאי זרימה microfluidic, בעוד מוטציה XfΔpliG הציג את הפנוטיפ לקוי מתעוות. מחקר זה מוכיח כי pilG תורמת תנועתיות והמרטיטה של X. fastidiosa. תא הזרימה microfluidic משמש כאמצעי להתבוננות תנועתיות מתעוות.
Fastidiosa Xylella הוא חיידק שאינו והולקה בשוט גראם שלילי, פתוגניים הגורם למספר מחלות יבול חשיבות הכלכלית, כולל המחלות של פירס גפן (ותטיס vinifera ל) 1,2, 3. חיידק זה מוגבל עצת ניצוח המים כלי. זיהום של גפן גורם סתימה של צינורות עצה ותוצאות לחץ מים חסרים תזונתי 3. הקולוניזציה מוצלח תלוי ביכולת של החיידק לעבור מהאתר הראשוני של הידבקות לשאר הצמח 3. מתעוות תנועתיות הוא אמצעי תנועת חיידקים עצמאי-flagellar באמצעות הרחבה, מצורף, ההכחשה של פילי IV הסוג קוטבי 4 כי כבר מאופיין ב X. fastidiosa 5,6,7.
תנועתיות מתעוות נצפתה על ידי פינצטה לייזר ו במיקרוסקופ כוח אטומי (AFM) 8,9,10. שימוש בשיטות אלה, tmotilities הכישוף שנוצר על ידי pilus IV סוג של נ gonorrhoeae ו פ aeruginosa התאפיין פילי תיוג uorescently fl לכידות תנועותיהם מיקרוסקופיות. למרות שני השיטות שפרטו הכח הדבק של חיידקים בודדים, הנהלים הם מסובכים וגוזל זמן 9,10. תאי uidic מיקרו fl שימשו להתבונן הגירה למרחקים ארוכים של תאים בודדים, כמו גם אגרגטים קטנים של תאים חיידקיים 5,6. תאים אלו עוצבו כמו ערוצי microfabricated-ננו צלחת משולבת עם 11,12,13,14 מערכת הקלטת הזמן לשגות תמונה. מייקרו fl מכשירים הקאמריים uidic מציעים כמה יתרונות ללימוד התנהגות תנועת תאי תאי האינטראקציות של חיידקים: (i) הוא מספקת פלטפורמה משולבת עם יכולות ערוץ מרובות; (Ii) זה יכול לבחון את תנועות ו מצבורים של תאים בודדים של תכונות בקנה מידה ננו של חיידקים; (Iii) הוא מאפשר מטר ישירהקלטה תמונה icroscopic של תאים חיידקיים וניתוח זמן לשגות, (iv) שהיא מספקת תצפיות במרחב ובזמן לטווח ארוך של הפרט / או אוכלוסיות של חיידקים בסביבה-מיקרו; (V) את קצב הזרימה של מדיום תרבות ערוץ ניתן לשלוט באופן מדויק ו (vi) רק נפח קטן מאוד (1 מיליליטר) של מדיום התרבות נדרש עבור כל ניסוי.
לאחרונה, מיקרו fl uidic fl ow מערכת הועסק לחקור את ההתנהגויות של תאים חיידקיים תחת microenvironments שונים 14,15,16. הדביק ואת מצורף המשטח של E. 15 coli, X. fastidiosa 16, ו Acidovorax citrulli 14 משטחי זכוכית הוערכו באמצעות תאי מיקרו fl uidic. ההצטברות וביו בקולנוע היווצרות בתיווך פילי סוג IV של citrulli Acidovorax נותחו 14. יתר על כן, ההצעה של א citrulli שרואים בזמן fl ow גonditions הוכיח כי פילי הסוג IV עשויים לשחק תפקידים חשובים קולוניזציה ולהפיץ של א citrulli ב צינורות העצה תחת SAP fl ow תנאים. Motilities והמרטיט של Pseudomonas aeruginosa ו X. תאי fastidiosa נצפו בהצלחה נגד זרם נוזל בתוך תא זרימת microfabricated 5,6,17. IV pilus סוג לוקה מוטציות pilB ו pilQ של X. fastidiosa נמצא עמוקות לשנות את המהירות של מתעוות תנועתיות בתנאי הזרימה בהתקני uidic fl מיקרו 5,6,18. המחקרים שנערכו על הידבקות חיידקים תנועתיות בהתקנים מיקרו fl uidic ציינו כי fl מיקרו תאי uidic מתאימים במיוחד לניתוח תנועתיות לפרכס נדידת חיידקים בתיווך פילי במבחנה. תוצאות אלו מסבירות את מנגנון ההעברה בתיווך מתעוות המאפשר מצורף תאי תאים, צבירת קולוניזציה בתוךהמארח, בסופו של דבר להוביל לזיהום סיסטמי.
פיל-CHP אופרון של X. fastidiosa מכיל pilG, פילים, pilJ, גלולה, chpB ו chpC מקודדי אות התמר מסלולי 20. וכימיים הטרנסממברני להיקשר לגירויים כימיים בתחום periplasmic ולהפעיל מפל איתות חלק cytoplasmic שלהם בסופו של דבר לשלוט תנועתיות מתעוות חיידקים. בשנת אופרון Pil-CHP של X. fastidiosa, PilG חלבון phospho-הסעות הוא homologue כדי סטרייצ'י. בתוך א ' coli ו פ aeruginosa, סטרייצ'י הוא הרגולטור בתגובה במערכות chemotaxis כי אינטראקציה עם החלבונים המנועים שוטונים 19, 21. למרות התרומות של אופרון Pil-CHP כלפי ארסיות X. fastidiosa נבחנו לאחרונה 20, תפקיד pilG ב אופרון chemotaxis בתגובה לאותות סביבתיים פילי IV סוג מוסדר / מנוע של X. fastidiosa הוא UNCליר. כדי להבהיר את התובנה של chemotaxis הרגולטור pilG בפעילות של תנועתיות ומרטיט של X. fastidiosa, תא מיקרו fl uidic משמש כדי להעריך את תנועתיות ומרטיט של X. fastidiosa. PilG של fastidiosa X. מאופיין על ידי השוואת פנוטיפים של מוטציה המחיקה XF ΔpliG, -C XfΔpliG זן משלימה סוג בר שלו במבחנה. התוצאות ממחישות את תפקידו של pilG ב תנועתיות והמרטיטה של X. fastidiosa.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
1. פרינג ההיקפיים של מושבת חיידקים
2. צ'יימברס זרימה מיקרוסקופים Microfluidic
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
הנוכחות של מיעוט המושבה היקפי מעיד על תנועתיות מתעוות סוג IV בתיווך pilus, נצפתה במושבות של X. סוג בר fastidiosa ומתח XF ΔpliG -C משלים (איור 1). Mutant XfΔpliG, לעומת זאת, לא להפגין שוליים סביב בפריפריה של מושבות (איור 1). זמן לשגות הדמיה של תאים חיידקיים בתאי תזרים ננו-microfluidic גילה כי תנועתיות מתעוות נצפתה בשני X. סוג בר fastidiosa ואת (V1 משלימה...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
במחקר זה, אנו שאפיינו את התנהגות התנועה של X. fastidiosa PilG מוטציה XF ΔpilG וללחצים XfΔpilG- C משלים שלה החדש תוכנן מרובים מיקרו במקביל ננו-ערוץ fl תאי uidic. קלי FL מייקרו החדש תוכנן תאי uidic יכולים להכיל עד ארבעה תאים במקביל 100 מיקרומטר ערוצי ננו רוחב לעומת עיצובים קודם לכן עם ערוץ רחב אחת בלבד 50 מיקרומטר 18. הערוץ-ננו רחב יותר המשופר מקלת כניסתה של תאים חיידקיים עם הזורם של התקשורת. בנוסף, תא מיקרופלואידיקה זה הוא 1) ...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
החוקרים מצהירים כי אין להם אינטרסים כלכליים מתחרים.
מחקר זה מומן על ידי מחלקת החקלאות של ארצות הברית, שירות המחקר החקלאי. שמות מסחריים או מוצרים מסחריים בפרסום זה מוזכרים אך ורק לצורך מתן מידע ספציפי ואינו משתמע המלצה או תמיכה על ידי משרד החקלאות ארצות הברית. USDA היא ספקית שוויון הזדמנויות מעסיקה.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| Biology materials | |||
| X. fastidiosa (Xf) Temecula wild type | Costa, H. S., et al., 2004 22 | ||
| pilG מוטציה מחיקה XfΔ pliG | Shi, X. Y., et al., 2007 26 | ||
| >pilG זן משלים XfΔ pliG-C | דייוויס, מ. ג'יי, et al. 1998 23 | ||
| >חומרים וציוד פיזיקליים | |||
| לולאות חיסון חד פעמיות | VWR international, Radnor, PA | #22-363-607 | הליכים כמותיים כגון איסוף חיידקים |
| פולידימתילסילוקסן (PDMS) | Dow Corning Corporation | #0002709226 | Sylgard 184 סיליקון ערכות אלסטומריות |
| AmScope MD2000 מצלמה דיגיטלית | AmScope, Irvine, CA | SE305R-AZ-E | תמונה, הקלטת וידאו ומדידה |
| קו צינורות | אדג'ווד, ניו יורק | מחובר למזרק ולתא המיקרופלואידי | |
| מחברי לואר פלסטיק | אדג'ווד, ניו יורק | מחובר למזרק ולתא המיקרופלואידית | |
| משאבות מזרק | פיקו פלוס, מכשיר הרווארד, MA | #702209 | ניתן לכוונן את קצב הזרימה בזמן שהמשאבה פועלת. |
| מזרקים | אטומים לגז, חברת Hemilton, Reno, NV | #1005 | מספקים את המרק הזורם |
| מיקרוסקופ אולימפוס IMT-2 הפוך | אולימפוס | IMT-2 FLuoro PHase | תצפית והקלטה של |
| תמונה מצלמה דיגיטלית SPOT-RT | מכשירי אבחון, בע"מ, MI | RT230 | תמונה, הקלטת וידאו ומדידה |
| תריס מיקרוסקופ | הUNIBLITZ, US | #LS2T2 | מצלמת בקרה' s זמן חשיפה |
| מיקרוסקופ מערכת בקרת תריס | UNIBLITZ, US | VCM-D1 | VCM-D1 ערוץ יחיד CE/UL/CSA מנהל התקן תריס מאושר |
| MetaMorph תוכנת תמונה | Universal Imaging Corp., PA | עיבוד תמונה ברזולוציה גבוהה בזמן אמת |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה
בקש הרשאה