אנו מציגים פרוטוקול הדמיה חיה ללא תוויות באמצעות טכניקות מיקרוסקופיה אור מועברות כדי ללכוד תמונות, לנתח ולכומת קינטיקה צמיחה של הפטרייה חוטית A. nidulans הן בתרבויות שקועות ומדיה מוצקה. פרוטוקול זה יכול לשמש בשילוב עם מיקרוסקופיה פלואורסצנטית.
מאמר שיטה
אנו מציגים פרוטוקול הדמיה חיה ללא תוויות באמצעות טכניקות מיקרוסקופיה אור מועברות כדי ללכוד תמונות, לנתח ולכומת קינטיקה צמיחה של הפטרייה חוטית A. nidulans הן בתרבויות שקועות ומדיה מוצקה. פרוטוקול זה יכול לשמש בשילוב עם מיקרוסקופיה פלואורסצנטית.
זה מבוסס היטב כי צמיחת המושבה של פטריות חוטים, תלוי בעיקר בשינויים בהייפאה / תפטירי שיעור הצמיחה apical, מוערך מקרוסקופית על מדיה מוצקה על ידי השוואת גודל המושבה. עם זאת, כדי למדוד כמותית את קצב הצמיחה של זנים פטרייתיים שונים מבחינה גנטית או זנים בתנאי סביבה / צמיחה שונים (pH, טמפרטורה, פחמן ומקורות חנקן, אנטיביוטיקה, וכו ') הוא מאתגר. לכן, המרדף אחר גישות משלימות לכמת קינטיקה צמיחה הופך חובה על מנת להבין טוב יותר את צמיחת התא הפטרייתי. יתר על כן, ידוע כי פטריות חוטיות, כולל אספרגילוס spp., יש מצבים ברורים של צמיחה ובידול בתנאים תת-אוויריים על מדיה מוצקה או תרבויות שקועות. כאן, אנו מפרטים שיטה מיקרוסקופית כמותית לניתוח קינטיקה צמיחה של פטריית המודל אספרגילוס nidulans, באמצעות הדמיה חיה הן תרבויות שקועות ומדיה מוצקה. אנו לוכדים תמונות, מנתחים וכימתים שיעורי גדילה של זנים פטרייתיים שונים באופן ניתן לשחזור ואמין באמצעות קוד פתוח, תוכנה חופשית לביו-תמונות (למשל, פיג'י), באופן שאינו דורש מומחיות קודמת בניתוח תמונה מהמשתמש.
פטריות סיבים הן בעלי חשיבות חברתית-כלכלית ואקולוגית רבה, הן חיוניות ככלים תעשייתיים / חקלאיים לייצור אנזימים ואנטיביוטיקה1,2 והן כפתוגנים של צמחייבול 3, חרקי מזיקים4 ובני אדם3. יתר על כן, פטריות חוטיות כגון אספרגילוס nidulans נמצאים בשימוש נרחב כמו אורגניזמים מודל למחקר בסיסי, כגון מחקרים בגנטיקה, תאים וביולוגיה אבולוציונית, כמו גם לחקר הרחבת hyphal5. פטריות חוטיות הן אורגניזמים מקוטבים מאוד המאריכים דרך האספקה המתמשכת של שומנים / חלבונים ממברנה ואת סינתזת דה נובו של דופן התא בקצה המאריך6. תפקיד מרכזי בצמיחת קצה ההיפהל ותחזוקת הקוטביות הוא מבנה מיוחד בשם 'Spitzenkorper' (SPK), מבנה מסודר מאוד המורכב בעיקר מרכיבי שלד והתפלגות מקוטבת של Golgi6,7,8.
גירויים / אותות סביבתיים, ממשק אוויר מים כגון, אור, ריכוז CO2, ואת המצב התזונתי אחראים על ההחלטות ההתפתחותיות שנעשו על ידי תבניות אלה9. בתרבויות שקועות (נוזליות) הבידול של A. nidulans מודחק והצמיחה מתרחשת על ידי התארכות טיפ היפלה6. במהלך צמיחה וגטטיבית, נבגים א-מיניים (conidia) לנבוט על ידי הרחבה apical, יצירת רשת לא מופרעת של תאים היפל מחוברים, תפטיר, אשר עשוי להמשיך לגדול ללא הגבלת זמן כל עוד חומרים מזינים ומרחב זמינים. מצד שני, על טיפים היפל מדיה מוצק להאריך ולאחר תקופה מוגדרת של צמיחה וגטטיבית (יכולת התפתחותית), רבייה א-מינית הוא יזם וגבעולי conidiophore אוויר להרחיב מתאי רגל מיוחדים של תפטיר6. אלה מעוררים מבנים רב תאיים התפתחותיים מיוחדים הנקראים conidiophores, המייצרים שרשראות ארוכות של conidia הפלואיד10 שיכולים להתחיל מחדש את הצמיחה בתנאים סביבתיים נוחים.
שיטה נפוצה למדידת צמיחה פטרייתית חוטית היא לחסן נבגים על אגר מיזיני הכלול בצלחת פטרי ולמדוד באופן מקרוסקופי את קוטר המושבה כמה ימים לאחרמכן 11. הקוטר / אזור של המושבה, התלוי ביותר בשינויים בקצב הצמיחה שלי ושל תריסתיים ופחות בצפיפות conidiophore12, משמש לאחר מכן כערך של צמיחה. אמנם, מדידת גודל האוכלוסייה הפטרייתית (מושבה) גדל על משטחים מוצקים הוא די הולם, זה בשום אופן לא המדד המדויק ביותר של צמיחה. בהשוואה לממוצעי רמת האוכלוסייה (ממוצעים של גודל מושבה פטרייתית), מדידות תאים בודדים יכולות ללכוד את ההטרוגניות של אוכלוסיית התאים ולאפשר זיהוי של תת-אוכלוסיות חדשניות של תאים, מדינות13, דינמיקה, מסלולים כמו גם המנגנונים הביולוגיים שבאמצעותם תאים מגיבים לשינויים אנדוגניים וסביבתיים14,15. ניטור צמיחת תאים פטרייתיים פנוטיפ על ידי מיקרוסקופיה זמן לשגות היא ללא ספק הגישה התצפית כמותית של תא יחיד המועסק ביותר.
להלן, אנו מפרטים פרוטוקול הדמיה חיה ללא תוויות באמצעות טכניקות מיקרוסקופיה אור מועברות (כגון ניגודיות פאזה, ניגודיות הפרעה דיפרנציאלית (DIC) ומיקרוסקופיה מקוטבת) כדי ללכוד תמונות, אשר ללא תלות בשימוש המשולב במיקרוסקופיית פלואורסצנטיות ניתן להשתמש כדי לנתח ולכמת את הצמיחה הקוטבית של זני A. nidulans הן בתרבויות שקועות והן במדיה מוצקה.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
1. הכנה לאנוקולום
הערה: כל השלבים צריכים להתבצע תחת ארון זרימה למינארי.
2. הכנה להדמיה פטריות חוטיות הגדלות על מדיומים אגר (מוצקים)
הערה: נעשה שימוש בגירסה שונה של שיטת אגרהפוכה 17,18.
3. הכנה להדמיה פטריות חוטיות הגדלות על מדיום נוזלי
4. לכידת תמונות
הערה: הבחירה במיקרוסקופ תלויה בציוד הזמין. בכל מקרה הגדרת המיקרוסקופ צריכה לכלול שלב הפוך, תא סביבתי או לפחות חדר עם בקרת טמפרטורת אוויר מדויקת.
5. ניתוח תמונה
הערה: סעיף זה מתאר את השלבים העיקריים של עיבוד תמונות מיקרוסקופיות בזמן לשגות למדידת קצב הצמיחה של A. nidulans. פתיחה, תצוגה חזותית ועיבוד של תמונות מתבצע עם תוכנת ImageJ / פיג'י בקוד פתוח25.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בעקבות פרוטוקול זה, תפסנו וניתחנו תמונות שונות המתאימות לשלבי צמיחה / התפתחות שונים של הפטרייה הסיבית A. nidulans. הנתונים שהוצגו במחקר זה עובדו ונותחו באמצעות תוכנת פיג'י. המדידות נשמרו כקבצי csv, נותחו סטטיסטית והוכנו כגרפים באמצעות תוכנה סטטיסטית מסחרית ו/או שפת תכנות פייתון באמצעות ספריות תוכנה כמו פנדות, numpy, דוגמניות סטטיסטיקה, מטפלולב וים. פרטים נוספים ניתן למצוא בפרסומים המקוריים המצוטטים.
על מנת לפרש את התגובה של אוכלוסיות, חשוב לקבוע את ההטרוגניות של פרמטרים מרכזיים בתוך ה...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
ניטור צמיחת תאים פטרייתיים פנוטיפ על ידי מיקרוסקופיה בזמן לשגות היא גישה רבת עוצמה כדי להעריך את ההתנהגות התאית בזמן אמת וכמותית ומדויקת לקבוע אם טיפול תרופתי מסוים ו/או התערבות גנטית גורמים לצמיחת תאים הניתנים לזיהוי או הבדלים פנוטיפיים לאורך זמן.
במחקר זה תוארה מתודולוגיית הדמיה אמינה של תאים חיים כדי למדוד ולנתח באופן כמותי התפתחות פטרייתית, כולל הדינמיקה של צינור נבט וצמיחת טיפ היפל ב- A. nidulans. ניטור שינויים מורפולוגיים לאורך זמן, באמצעות טכניקות מיקרוסקופיה אור מועבר, יכול לה...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
למחברים אין מה לחשוף.
עבודה זו נתמכה בחלקה על ידי הפרויקט "תשתית מחקר יוונית להדמיה וניטור תהליכים ביולוגיים בסיסיים (BioImaging-GR)" (MIS 5002755) המיושמת במסגרת הפעולה "חיזוק תשתית המחקר והחדשנות", הממומנת על ידי התוכנית התפעולית "תחרותיות, יזמות וחדשנות" (NSRF 2014-2020) ובמימון משותף של יוון ו- E. U.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| µ-Slide 8 Well | Ibidi | 80826 | שקופיות הדמיה |
| 4-חומצה אמינו-בנזואית | Merck | A9878 | |
| azhAΔ ngnAΔ | גנוטיפ: zhAΔ::p yrGAf; ngnAΔ::p yrGAf; pyroA4 pantoB100 / הפניות:אוסף מעבדה, Athanasopoulos et al., 2013 | ||
| Bacto Casamino Acids | Gibco | 223030 | |
| ביוטין | Merck | B4639 | |
| כלורופורם | Merck | 67-66-3 | |
| נחושת (II) סולפט פנטהידראט | Merck | C8027 | |
| גלוקוז | Merck | G8270 | |
| GraphPad פריזמה 8.0 | GraphPad תוכנה | סטטיסטית | |
| ImageJ | NIH | תוכנה לעיבוד וניתוח תמונה | |
| לולאת חיסון | Merck | I8263-500EA | |
| ברזל (III) פוספט | Merck | 1.03935 | |
| Leica Application Suite X | Leica Microsystems | תוכנת מיקרוסקופ | |
| מגנזיום סולפט הפטהידראט | Merck | 63138 | |
| מנגן (II) סולפט מונוהידראט | Merck | M7899 | |
| מיקרוסקופ Leica TCS SP8 | Leica Microsystems | ||
| ניקוטינאמיד (ניאצינמיד) | Supelco | 47865-U | |
| פפטון | Millipore | 68971 | |
| צלחות פטרי לתרבות מיקרוביולוגיה | KISKER | G090 | |
| אשלגן כלורי | Merck | P4504 | |
| אשלגן פוספט מונו-בסיסי | Merck | P5655 | |
| פירידוקסין הידרוכלוריד | Merck | P6280 | |
| Quali - צינורות מיקרוצנטריפוגה, 1,7 מ"ל, DNase-, RNase וללא פירוגן, סטרילי | KISKER | G052-S | |
| Quali - צינורות מיקרוצנטריפוגה, 2.0 מ"ל, סטרילי | KISKER | G053-S | |
| Quali - טיפים סטנדרטיים, משופעים, 100-1000 ומיקרו; L | KISKER | VL004G | |
| Quali - טיפים סטנדרטיים, משופעים, 1-200 ומיקרו; L | KISKER | VL700G | |
| Quali Microvolume טיפים, DNase-, RNase חינם, 0,1-10 ומיקרו; L/clear | KISKER | GC. טיפים. B | |
| ריבופלבין (B2) | Supelco | 47861 | |
| להבי אזמל מס' 11 | OdontoMed2011 | S2771 | |
| נתרן כלורי | Merck | S7653 | |
| נתרן הידרוקסיד | Merck | S8045 | |
| נתרן טטרבוראט דקהידראט | Merck | S9640 | |
| VS151 (PilA-GFP ו-H1-mRFP) | גנוטיפ: pyrG89; pilA::sgfp::AfpyrG+ argB2 nkuAΔ::argB+ pyroA4 hhoA::mrfp::Afribo+ riboB2 / הפניות:אוסף מעבדה, Biratsi et al., 2021 | ||
| WT | גנוטיפ: nkuAΔ::argB; pyrG89; pyroA4; pyrG89 / הפניות: TN02A3 -FGSC A1149 | ||
| תמצית שמרים | Millipore | 70161 | |
| ZnSO4 |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה
בקש הרשאה