$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
מ xanthus הוא חיידק גדל לאט הנע על-גבי משטחים מוצקים. כדי לבדוק את הגדרת הניסוי שלנו, ביצענו ניסוי בצילום מואץ עם תאי תאי DK1622 WT. תמונות חדות שלב נרכשו במרווחים של 5 דקות במשך 24 שעות ביממה (איור 2א, ב'). רוב התאים מיושר בקבוצות. כצפוי, התאים מוצג תנועתיות ועבר בעיקר בקבוצות. בהמשך הבחנו כי תאים ולעיתים הפוך לכיוון התנועה. ממצאים אלה מראים כי תאים WT בתנאים שנבדקו להתנהג בדרך כלל מבחינת תנועתיות תא. עם זאת, גם כאשר תאים נרשמים כל 5 דקות, הזיהוי של תאים בודדים היא קשה. יתר על כן, מאחר תאים הם תאי, תאים רבים להימלט או הזן את שדה הראיה ומקשה לעקוב אחר תאים לתקופות ממושכות.
כדי לאתר את אותו הדבר מ xanthus תאים עבור מספר מחזורים של מחזור התא על ידי הדמיה לחיות תאים, זנים בודדים ניתן למחוק עבור הגן mglA , אשר חיוני תנועתיות25. פעולה זו מונעת תאים עוזב את שדה הראייה במהלך פרוטוקול הדמיה. במסגרת מחיקות נוצרים כפי שתואר על ידי שי ואח. 26
כצפוי, ב שלב ניגודיות הדמיה לחיות תאים עם Δ שאינם תאי תאיmglA (איור 3), התאים לא יציג תנועה פעיל. הצלחנו לעקוב אחר גדילה וחלוקה של תאים בודדים במהלך היווצרות microcolony. בהתבסס על ההקלטות זמן לשגות בו נרכשו תמונות במרווחי זמן של 5 דקות במשך 24 שעות ביממה, ניתן היה לכמת את הזמן interdivision (הזמן בין שני אירועים חלוקת התא) ברזולוציה של תא בודד. תאים של המוטציהmglA Δ היה מועד חלוקה בין של 235 ± 50 min (n = תאים 97). עם 4h, הפעם interdivision דומה זמן ההכפלה נמדד בתרבויות ההשעיה WT בתאים. זה מספק ראיות זה מ xanthus תאים לגדול באופן מיטבי בתנאים אלה ניסיוני.
כדי לבדוק אם הגדרת שלנו מאפשר לתאים לגדול בדרך כלל תוך מעקב אחר התווית על-ידי YFP חלבונים על פני תקופות ארוכות, ביצענו זריחה זמן לשגות הדמיה עם מ xanthus תאים המבטאים חלבון מתויג YFP. לשם כך, עקבנו ParB-YFP כסמן עבור המקור של שכפול (אורי). ParB הוא רכיב של מערכת ParABS ב מ xanthus ומאגד האתרים parS הפרוקסימלית אורי; לכן, מקור שכפול של כרומוזום ההפרדה ניתן בעקבות19,20,21. עם תמונה רכישה (שלב ניגודיות, זריחה, 200 ms רכישת זמן בערוץ YFP) כל 20 דקות, תאים גדל, לחלק גם להציג צמיחה אפילו ב 24 שעות (איור 4א). בתחילת ההקלטות, ParB-YFP נוצרו שני אשכולות באזורים subpolar ברוב המכריע של תאים (איור 4א). זמן קצר לפני או אחרי חלוקת התא, subpolar של ParB-YFP אשכול בקוטב תא הישן משוכפלים. באחד האשכולות שני נשארו בקוטב תא הישנה תוך העותק השני translocated אל הקוטב תא חדש, שהגיע מעמדה subpolar הסופי לאחר כ 40-60 דקות (איור 4A, B). תצפיות אלה הם מסכים עם הנתונים הקודמים המופקים קצר הקלטות בצילום מואץ באמצעות רפידות אגר דק19. אנו מסיקים כי הגדרת הניסוי הזה מאפשר פלורסצנטיות מיקרוסקופ זמן לשגות למעקב סגרגציה כרומוזום על פני כמה מחזורים תא גדל לאט מ xanthus תאים, ללא perturbing צמיחת תאים או המנגנון סגרגציה כרומוזום.
בניסוי דומה, חיפשנו לעקוב אחר סמנים עבור חלוקת התא על-ידי קרינה פלואורסצנטית זמן לשגות מיקרוסקופ. דומה כמעט כל חיידקים אחרים, מ xanthus דורש FtsZ, GTPase טובולין, כמו חיידקים, חלוקת התא16,17,18. FtsZ יוצר מבנה טבעתי-midcell, מה שנקרא Z-הטבעת, המסייעת לגייס אחרים כל החלבונים הדרושים עבור חלוקת התא27,28. ב מ xanthus, היווצרות של Z-הטבעת והמיקום שלו ב- midcell הוא מגורה על ידי שלוש PomXYZ חלבונים16,17. חלבונים אלה שלושה יוצרים קומפלקס כרומוזום-הקשורים מעבירה ברחבי נוקלאואיד מהאתר של חלוקת התא בתא "אמא" אמצע נוקלאואיד בתאי הבת שני. אמצע נוקלאואיד עולה בקנה אחד עם midcell, לפני כרומוזום סגרגציה, וכאן המגויסים מורכבים PomXYZ FtsZ ומעוררת היווצרות Z-טבעת.
כאן, קודם עקבנו בתאים שאינם תאי לבטא ftsZ-gfp. מכיוון FtsZ-GFP הכוללת מראה אות פלורסצנטיות חלש יותר מאשר ParB-YFP, הגדלנו זמן החשיפה 5 פי 1 s בערוץ ה-GFP. כצפוי, חזקה הצטברות FtsZ-GFP נצפתה רק ב midcell, זו לוקליזציה מוכתב המיקום של חלוקת התא הכיווץ (איור 5א). FtsZ-GFP נוצרו בעיקר אשכול ב midcell תא ארוך יותר. היה זה גם ניכר כי האשכול התחזקו ונשמעו לאורך זמן. לאחר חלוקת התא, הבחנו כי FtsZ-GFP הצטברו מחדש midcell של בתו שני תאים בערך שעתיים מאוחר יותר (איור 5B). . זה תואם את הממצא כי כ- 50% של תאים באוכלוסיה להציג לוקליזציה FtsZ midcell מבוסס על ניתוח ירו snap-16,17.
בניסוי השני, עקבנו תאיםmglA Δ שאינם תאי במשך 24 שעות ביממה לבטא mCherry-pomX. כחלק מערכת PomXYZ, PomX עוזר מדריך Z-טבעת צורה ומיקום, ובכך מגרה חלוקת התא midcell16. האות זריחה של mCherry-PomX היא חזקה, מאפשרת זמן החשיפה של ערוץ זריחה של גב' 250 חשוב, כל התאים גדלה במידה ויוצג אירוע חלוקת התא במהלך הניסוי, ויוצרים microcolonies לאחר 24 שעות ( איור 6A). כפי שדווחה בעבר16, כמעט כל התאים הכיל אשכול mCherry-PomX. רוב אלה מקומי ב midcell ואשכולות מן midcell translocated כדי midcell במהלך הניסוי. במהלך חלוקות תאים, נפרדו אשכולות mCherry-PomX, כאשר כל תא הבת קבלת אשכול. בניגוד FtsZ-GFP, mCherry-PomX מקומי ב midcell 80-90% של מחזור התא, להגיע עמדה זו מיד לאחר חלוקת התא (איור 6B).

איור 1 : סכימטי של הסידור ניסיוני המשמש לאורך כל המחקר הזה. (א) A ממתכת או פלסטיק משמש מסגרת תמיכה עבור המדגם. Coverslip קבוע למסגרת מתכת עם קלטת כדי להפחית את התנועה של המדגם. (B) צד הצג של קביעת מדגם ניסיוני. התאים הם רכובים על גבי coverslip המוצגים באותיות (A). משטח agarose המספק חומרי הזנה ולחות על התאים מונחת על גבי התאים. משטח agarose מכוסה על ידי coverslip נוספים כדי להקטין התאדות. לתמונות באיכות גבוהה, משמש 100 X שמן טבילה שלב ניגודיות מטרה. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

איור 2 : שלב ניגודיות מיקרוסקופ בצילום מואץ של WT מ xanthus תאים. התאים היו במעקב במשך 24 שעות ביממה, תמונות נרכשו כל 5 דק (A) מוצגות תמונות נציג של שדה הראייה זהה בכל 5 דקות. חצים צבעוניים מצביעים על כיוון התנועה של תאים בודדים. באותו הצבע מסמן באותו התא לאורך זמן. המספרים מציינים זמן בדקות. סרגל קנה מידה: 5 מיקרומטר. (B) תמונות של אותו שדה הראייה לאחר כל שעה מוצגים. שימו לב כי שדה הראייה אותו מוצג, אבל כי התאים עוברים, תאים ללא הרף הזנת עוזב את שדה הראיה. המספרים מציינים זמן בשעות. סרגל קנה מידה: 5 מיקרומטר. PH: שלב חדות. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

איור 3 : שלב ניגודיות מיקרוסקופ בצילום מואץ של הלא-תאי מ xanthus תאים. ΔmglA תאים עקבו עבור ה 24 תמונות נרכשו בכל 5 דקות ומוצגים להחליפן בתמונות לאחר כל שעה. חלוקת התא הנבחר constrictions מסומנים עם חיצים כתומים. המספרים מציינים זמן בשעות. PH: שלב חדות. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

איור 4 : זריחה מיקרוסקופ בצילום מואץ של ParB-YFP בתאי מ xanthus תאים. תאים של ΔmglA מוטציהparB לביטוי - yfp בנוכחות מקורי parB (SA4749; ΔmglA; parB +נת/PparB-yfp) היו במעקב במשך 24 שעות ביממה על ידי מיקרוסקופ ניגודיות וכן קרינה פלואורסצנטית שלב. תמונות (A) נרכשו בכל 20 דקות, נציג תמונות כל שעה עד 10 h מוצגים, יחד עם אותם התאים לאחר ה 24 תמונות מוצגות לעומת שלב (PH) וכפי הכיסוי של שלב ניגוד ו YFP את האות. חלוקות תאים שנבחרו מסומנות עם חיצים כתומים. לבן וירוק חיצים מציינים ParB-YFP אשכול שכפול אירועים, עם החצים הירוקים מסמנים את האשכול translocating. המספרים מציינים זמן בשעות. סרגל קנה מידה: 5 מיקרומטר. (B) תמונות נרכשו כמו (A), אך מוצגים ברזולוציה הטמפורלית גבוה יותר. המספרים מציינים זמן בדקות. . החצים הם כמו (A). סרגל קנה מידה: 5 מיקרומטר. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

איור 5 : זריחה מיקרוסקופ בצילום מואץ של FtsZ-GFP בתאי מ xanthus תאים. תאים של מוטציהmglA Δ לבטא ftsZ-gfp בנוכחות של יליד ftsZ (SA8241; ΔmglA; ftsZ +נת/PftsZ-gfp) היו במעקב במשך 24 שעות ביממה על ידי מיקרוסקופ ניגודיות וכן קרינה פלואורסצנטית שלב. תמונות (A) נרכשו בכל 20 דקות, להחליפן בתמונות כל שעה עד 10 h מוצגים יחד עם אותם התאים לאחר ה 24 תמונות מוצגות שלב ניגודיות (PH), כמו שכבת-על שלב ניגודיות ושידור GFP. חלוקות תאים שנבחרו מסומנות עם חיצים כתומים. חיצים לבנים מציינים FtsZ-GFP אשכולות midcell. המספרים מציינים זמן בשעות. סרגל קנה מידה: 5 מיקרומטר. (B) תמונות נרכשו כמו (A), אך מוצגים ברזולוציה הטמפורלית גבוה יותר. המספרים מציינים זמן בדקות. חצים ירוק ולבן מארק FtsZ-GFP אשכולות בתאים ימינה ושמאלה, בהתאמה. כתום חיצים מציינים חלוקות תאים. סרגל קנה מידה: 5 מיקרומטר. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

איור 6 : זריחה מיקרוסקופ בצילום מואץ של mCherry-PomX, שאינם תאי מ xanthus תאים. Δ Non-תאיpomX תאים צבירת mCherry-PomX (SA4797; ΔmglA; ΔpomX/PpomZ mCherry-pomX) היו במעקב במשך 24 שעות ביממה על ידי מיקרוסקופ ניגודיות וכן קרינה פלואורסצנטית שלב כל 20 דקות (A) נציג תמונות מוצגות כל שעה עד 10 h, יחד עם אותם התאים לאחר ה 24 תמונות מוצגות שלב ניגודיות (PH), כמו שכבת-על שלב ניגודיות, mCherry אות. חלוקות תאים שנבחרו מסומנות עם חיצים כתומים. לבן וירוק חיצים מציינים mCherry-PomX אשכולות לפני ואחרי פיצול אירועים, בהתאמה. המספרים מציינים זמן בשעות. סרגל קנה מידה: 5 מיקרומטר. (B) תמונות נרכשו כמו (A), מוצגים ברזולוציה הטמפורלית גבוה יותר. . החצים הם כמו (A). סרגל קנה מידה: 5 מיקרומטר. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.
| זן חיידקי | רלוונטי גנוטיפ1 | הפניה |
| DK1622 | Wildtype | 23 |
| SA4420 | ΔmglA
| 24 |
| SA4749 | ΔmglA; parB+/attB:: PnatparB yfp (pAH7) | מחקר זה |
| SA4797 | ΔmglA; ΔpomX / attB::PpomZ mCherry-pomX (pAH53) | 16 |
| SA8241 | ΔmglA; ftsZ+/ mxan18-19::Pנת-ה-gfp-ftsZ (pDS150) | מחקר זה |
פלסמידים בסוגריים מרובעים מכילים גנים המצוין fusions, היו intergated לכל האתרים המצוינים על הגנום. פלסמידים משולב באתר attB או האזור intergenic mxan18-19 שבאו לידי ביטוי מ יזם מקורי שלהם (Pnat) או האמרגן מקורית של pomZ (PpomZ). |
טבלה 1: רשימת זני חיידקים השתמשו במחקר זה.
| פלסמידים | מאפיינים רלוונטיים | הפניה |
| pAH7 | NatPparB-yfp; Mx8 attP; טR
| 19 |
| pAH53 | PpomZ mCherry-pomX; Mx8 attP ; קR
| 16 |
| pDS150 1
| NatPftsZ-gfp ; mxan18-19 ; טR
| מחקר זה |
| pMR3691 | פלסמיד על ביטוי גנים inducible vanillate | 18 |
| pKA51 | NatPftsZ-gfp ; Mx8 attP; טR
| 17 |
1 pDS150: pDS150 היא נגזרת של pKA51 שבו האתר Mx8 attP הוחלף האזור intergenic mxan18-19 . זה האזור intergenic mxan18-19 היה מוגבר של pMR3691 עם תחל Mxan18-19 fwd BsdRI (GCGATCATTGCGCGCCAGACGATAACAGGC), rev Mxan18-19 BlpI (GCGGCTGAGCCCGCGCCGACAACCGCAACC), משובטים לתוך pKA51. |
טבלה 2: רשימת פלסמידים השתמשו במחקר זה.