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Metodo ad alto rendimento per l'osservazione dei fenotipi di motilità in Pseudomonas aeruginosa

DOI:

10.3791/67761

June 20th, 2025

In This Article

Summary

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$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Questo protocollo presenta un metodo rapido ed efficiente per identificare i fattori genetici coinvolti in vari tipi di motilità in Pseudomonas aeruginosa.

Abstract

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$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

I comportamenti di motilità spesso giocano un ruolo significativo nella capacità di un batterio di sfruttare le risorse disponibili nel suo ambiente. Ciò è particolarmente vero per il versatile patogeno Pseudomonas aeruginosa, che può esibire diversi tipi di motilità, tra cui sciamatura e spasmi, che sono importanti tratti patogeni che contribuiscono alla colonizzazione superficiale, alla formazione di biofilm e all'evasione delle difese dell'ospite. Questo manoscritto presenta un protocollo di motilità ad alto rendimento per studiare i comportamenti di motilità di P. aeruginosa. Il protocollo consente di testare simultaneamente più ceppi di P. aeruginosa da una libreria di mutanti a livello di genoma, ad esempio, per identificare e analizzare i fattori genetici coinvolti nella sua motilità. L'approccio offre la possibilità di studiare la motilità in modo completo e di comprendere i meccanismi molecolari alla base della motilità di P. aeruginosa . Il protocollo qui descritto può anche essere modificato per adattarsi a diversi tipi di saggi di motilità e ad altre specie batteriche, fornendo così una potente piattaforma per far progredire la comprensione del comportamento batterico in vari contesti.

Introduction

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$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Pseudomonas aeruginosa è un patogeno opportunista che può colonizzare diversi ambienti grazie alla sua notevole versatilità metabolica 1,2. Questa versatilità è fondamentale per la transizione da una modalità di crescita planctonica ai biofilm, che contribuisce alla sua capacità di prosperare in un'ampia gamma di nicchie che vanno dall'acqua al corpo umano 3,4,5. La transizione tra queste modalità di crescita è aiutata da un'ampia capacità di muoversi attraverso questi ambienti utilizzando vari tipi di motilità, tra cui il nuoto, la sciamatura e le contrazioni 1,6. Ogni tipo di motilità è mediato da meccanismi e strutture cellulari distinti e consente a P. aeruginosa di rispondere a segnali ambientali 7,8. La motilità del nuoto è guidata da un singolo flagello polare e viene utilizzata per muoversi attraverso i mezzi liquidi verso i nutrienti, ad esempio9. La motilità dello sciame è un movimento coordinato facilitato dalla produzione di flagelli e biotensioattivi e consente alle colonie di diffondersi su superfici semisolide10,11. Infine, la motilità contraente è indipendente dai flagelli. Invece, la contrazione è mediata dal pili di tipo IV (T4P) e utilizzata per muoversi sopra le superfici12,13. La motilità a contrazione contribuisce anche alle prime fasi della formazione del biofilm di P. aeruginosa, fornendo un attacco iniziale alla superficie. Dopo l'attacco iniziale, le contrazioni consentono ai batteri di muoversi attraverso le superfici e creare microcolonie, che possono poi svilupparsi in biofilm maturi 1,4,13.

Tradizionalmente, i saggi di motilità batterica vengono eseguiti individualmente, un ceppo alla volta, su una piastra di agar morbida o utilizzando metodi di microscopia 6,14,15. I terreni semisolidi sono stati utilizzati per molti anni nello studio della motilità batterica. Al giorno d'oggi, queste tecniche sono ancora utilizzate per identificare i fenotipi di motilità nei batteri. Ad esempio, tradizionalmente, la motilità dello sciame si osserva inoculando 2,5 μL di una coltura di P. aeruginosa al centro di una piastra di Petri contenente terreni M9 con una concentrazione di agar 0,5%-0,8%16. La motilità delle contrazioni viene solitamente misurata osservando la diffusione dei batteri sulla superficie di interfaccia tra l'agar (all'1%) e la base di una piastra di Petri dopo che una pugnalata ha inoculato P. aeruginosa attraverso il terreno di coltura. Un grande alone di espansione della colonia interstiziale si ottiene dopo 48 ore di incubazione, mentre i ceppi che non si contraddistinguono non producono tale zona di espansione della colonia 1,17,18.

Più recentemente, gli approcci di mutagenesi dei trasposoni hanno scoperto nuovi geni coinvolti nella motilità o nella formazione di biofilm in P. aeruginosa 19,20,21. Ad esempio, nuovi geni coinvolti nella motilità delle contrazioni sono stati trovati utilizzando una libreria di mutanti di trasposoni ad alta densità in P. aeruginosa19. Un altro strumento utile nella genomica funzionale è l'uso di raccolte di mutanti ordinate22,23. La collezioneKeio 24, contenente delezioni di un singolo gene per tutti i geni non essenziali in Escherichia coli, è probabilmente la più nota collezione di mutanti ed è stata utilizzata per definire geni che influenzano vari fenotipi, dalla crescita in diversi terreni25 alla morfologia cellulare26 e oltre. Tali collezioni sono disponibili anche per Salmonella enterica sierotipo Typhimurium27, Bacillus subtilis28, P. aeruginosa29 e molte altre specie. Queste collezioni sono anche adatte per studiare la motilità in modo genomico, portando allo sviluppo di un metodo ad alto rendimento per studiare la motilità di P. aeruginosa. Qui, il metodo è stato testato valutando il contributo dei mutanti di P. aeruginosa sia alla motilità delle contrazioni che a quella della sciamatura su placche ad alta densità. Questo metodo ad alto rendimento può essere utilizzato per vari fenotipi di motilità ed è adatto anche per studiare la motilità di altri batteri.

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Protocol

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$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

NOTA: Il flusso di lavoro generale di questa procedura è descritto nella Figura 1.

figure-protocol-1
Figura 1: Flusso di lavoro sperimentale. (1) Preparare la quantità necessaria di mezzi di motilità in base al tipo di motilità di interesse negli esperimenti. (2) Utilizzando un sistema di replicazione manuale o automatizzato, preparare le piastre di partenza per la libreria di mutanti di inserimento del trasposone di P. aeruginosa della collezione di mutanti alla densità appropriata, con particolare attenzione alla precisione e all'inoculazione uniforme in tutti i pozzetti delle piastre. (3) Trasferire i campioni dalle piastre di origine della collezione di mutanti alle piastre di motilità. (4) Dopo l'incubazione, osservare e analizzare i fenotipi della motilità e identificare i geni coinvolti nella motilità di interesse utilizzando immagini di alta qualità. (5) Eseguire saggi di motilità tradizionali per convalidare i risultati identificati attraverso esperimenti di motilità ad alto rendimento. Creato con BioRender. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Piastre di sciamatura - Supporti M9Piastre a contrazione - LB mediaPiastre sorgente - LB media
200 mL di una soluzione di 5 sali M910 g di NaCl10 g di NaCl
10 ml di glucosio al 20%10 g di Triptone10 g di Triptone
25 mL di casamminoacidi5 g Estratto di Lievito5 g Estratto di Lievito
1 mL di 1M MgSO410 g di agar15 g di agar
500 mL di agar all'1%Aggiungi dH2O a 1LAggiungi dH2O a 1L
Aggiungi dH2O a 1LGentamicina (concentrazione finale 15 μg/mL)

Tabella 1: Composizione dei terreni per le varie piastre utilizzate nel saggio.

1. Preparazione delle piastre del terreno di coltura

NOTA: Vedere la Tabella dei materiali per preparare le soluzioni madre e le condizioni di conservazione. Le piastre devono essere riempite su una superficie livellata. Durante l'asciugatura, le piastre devono essere piane sulla superficie (cioè non impilate). In questo modo si garantisce che il terreno di coltura nella piastra si asciughi in modo uniforme. Qualsiasi piastra uniwell con un ingombro tipico può funzionare, ma le piastre con dimensioni interne maggiori (senza pareti interne), come le piastre Singer Instruments Plus o le piastre per coltura tissutale a pozzetto singolo non trattate VWR, facilitano il lavoro con una maggiore densità di colonie per piastra.

  1. Preparare una quantità adeguata di terreno per gli esperimenti secondo la ricetta nella Tabella 1. Mantenere il terreno a ~45 °C- 50 °C per evitare che l'agar si solidifichi.
    1. Per le piastre di origine, preparare piastre da 59 LB (brodo di lisogenia) contenenti l'1,5% di agar e 15 μg/mL di gentamicina, necessarie per replicare la libreria PA14 completa-59 x 25 mL =~ 1500 mL. Preparare altre 15 piastre di agar LB 1,5% e 15 μg/mL di gentamicina per ingrandire la libreria nel formato a densità 384-15 x 25 mL = ~400 mL.
    2. Piastre a contrazione: se si lavora in formato a densità 96, preparare 59 piastre a contrazione (LB 1% agar). Preparare 15 piastre di contrazione se si lavora nel formato a densità 384.
    3. Piastre di sciamatura: Preparare 15 (formato a densità 384) o 59 (formato a densità 96) piastre a sciamatura (M9-glucosio 0,5% agar)
  2. Togliere il coperchio da una piastra e versare 25 ml di terreno per piastra. Distribuire il supporto in modo uniforme sulla lastra sollevando delicatamente ogni angolo della lastra uno alla volta. Ripeti questo movimento di oscillazione 2x-3x. Rimetti il coperchio sul piatto.
  3. Lasciare solidificare e asciugare le piastre a temperatura ambiente (RT) per una notte. Se i piatti non vengono utilizzati immediatamente, metterli in sacchetti ermetici e conservarli in un luogo asciutto. Possono essere conservati per 3 settimane.

2. Preparazione delle piastre sorgente della libreria di mutanti dei trasposoni di P. aeruginosa

NOTA: Le piastre sorgente si riferiscono alle piastre LBA-gentamicina contenenti una copia della libreria PA14 che vengono utilizzate successivamente per inoculare le piastre di motilità. La libreria di mutanti trasposoni di P. aeruginosa (libreria PA14) è un set di 59 piastre congelate a 96 pozzetti29. Di seguito vengono descritti i passaggi per preparare le piastre sorgente per ciascun formato. Questo protocollo è adattabile per i laboratori che non hanno accesso al replicatore Rotor+. I ricercatori possono eseguire con successo le stesse procedure sperimentali utilizzando replicatori manuali, come i replicatori a 96 pin caricati a molla utilizzati qui per la replica delle piastre congelate della libreria PA14 durante il Giorno 1 (fare riferimento alla Tabella dei Materiali) o qualsiasi altro replicatore a 96 pin. I replicatori manuali devono essere sterilizzati e lasciati raffreddare tra un utilizzo e l'altro.

  1. Giorno 1: Replica della libreria PA14 dalle 59 piastre congelate a 96 pozzetti sulle piastre sorgente
    1. Sterilizzare un replicatore a 96 pin caricato a molla posizionandolo su una piastra calda alla massima temperatura per 8 minuti. Dopo la sterilizzazione, lasciare raffreddare il replicatore a sufficienza (~10 min) per evitare di uccidere i batteri.
    2. Prendi una piastra sorgente. Utilizzando il replicatore sterile a 96 pin, immergere con cura i pin del replicatore in una piastra a 96 pozzetti, quindi trasferire le cellule direttamente sulla superficie della piastra di origine. Ripetere fino a quando tutte le 59 piastre congelate a 96 pozzetti della libreria PA14 sono state replicate sulle piastre sorgente.
    3. Incubare le piastre sorgente a densità 96 a 37 °C per 16-18 ore.
      NOTA: Se si utilizza il metodo con un formato a densità 96, queste piastre sorgente possono essere utilizzate per inoculare le piastre di motilità.
  2. Giorno 2: Conversione dal formato a densità 96 al formato a densità 384
    NOTA: Il giorno 2 può essere saltato se si lavora a densità 96.
    1. Dopo l'incubazione, lasciare raffreddare le piastre (piatte su una superficie, non impilate) a temperatura ambiente (~1 h). Se c'è condensa sui coperchi, rimuoverla utilizzando un panno delicato per evitare che le gocce d'acqua cadano sulle piastre, causando una contaminazione incrociata tra le colonie.
    2. Configurare il replicatore con i seguenti parametri per garantire un trasferimento accurato delle colonie. Accendere il replicatore. Nella sezione Selezione di una modalità operativa, selezionare Seleziona ed esegui programmi memorizzati.
    3. Nella sezione Seleziona piastre sorgente, selezionare PlusPlate 96 Agar. Nella sezione Seleziona piastre target, selezionare PlusPlate 384 Agar. Nella sezione Seleziona pastiglie, selezionare Perno corto 96.
    4. Nella sezione Replica opzioni programma, selezionare Generale e fare clic su Ricicla > Nessuno.
    5. Nella sezione Sorgente, seleziona Offset e fai clic su Casuale > Raggio predefinito. Nella sezione Target, seleziona Blocco e regola la pressione al 20%. Lasciare tutte le altre impostazioni come predefinite.
    6. Inserire i RePads a perno corto 96 nell'apposito scomparto.
    7. Posizionare le piastre di origine e di destinazione sulla piattaforma designata del replicatore. Posizionare le piastre sorgente a densità 96 (piastre 1, 2, 3 e 4) e la nuova piastra sorgente vuota (piastre LBA) sulla piattaforma. Utilizzando i parametri selezionati, il robot di spillatura dell'array microbico trasferirà le colonie dalle piastre a densità 96 alla nuova piastra a densità 384. Premere Esegui.
    8. Cambia tutte le piastre sulla piattaforma (le successive quattro piastre sorgente a densità 96 e una nuova piastra sorgente vuota) e ripeti fino a quando tutte le piastre non sono state ingrandite. Per l'ultima serie di piastre, utilizzare le piastre 57, 58, 59 e 1. Ogni piastra a densità 384 sarà composta da colonie alternate da quattro piastre a densità 96 (vedi Figura 2). Incubare le piastre LBA a densità 384 a 37 °C per 16-18 ore.
      NOTA: Queste piastre sorgente a densità 384 possono quindi essere utilizzate per inoculare la piastra di motilità per eseguire il protocollo a densità 384. In qualsiasi fase dopo l'incubazione, le piastre possono essere conservate a 4 °C per un massimo di 3 settimane.

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Figura 2: Upscaling da piastre a densità 96 a piastre a densità 384. Le colonie provenienti da quattro piastre sorgente a densità 96 vengono trasferite e fuse in un'unica piastra a densità 384. Ogni quadrante della piastra a 384 pozzetti corrisponde a una delle piastre originali a 96 pozzetti (rosso, blu, giallo e verde), preservando la posizione di ciascun mutante. Creato con BioRender. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

3. Esperimento di motilità ad alto rendimento

NOTA: Il protocollo è stato eseguito qui nel formato a densità 384, ma lo stesso protocollo può essere adattato a un formato a densità 96 modificando i parametri sul replicatore per il trasferimento dalle piastre sorgente alle piastre di motilità utilizzando la selezione 96 invece di 384.

  1. Dopo l'incubazione, lasciare raffreddare le piastre (piatte su una superficie, non impilate) a temperatura ambiente (~1 h). Se si verifica della condensa sui coperchi, rimuoverla con un panno delicato per evitare che le gocce d'acqua cadano sulle piastre, causando una contaminazione incrociata tra le colonie.
  2. Prelevare il numero appropriato di piastre (59 per un formato a densità 96 o 15 per un formato a densità 384) per il test desiderato: piastre di agar M9-glucosio 0,5% per sciamatura, piastre di agar LB e piastre di agar all'1% per contrazioni.
  3. Configurare il replicatore con i seguenti parametri per garantire un trasferimento accurato delle colonie.
    1. Accendere il replicatore. Nella sezione Selezione di una modalità operativa, selezionare Seleziona ed esegui programmi memorizzati. Nella sezione Seleziona piastre sorgente, selezionare PlusPlate 384 Agar.
    2. Nella sezione Seleziona piastre target, selezionare PlusPlate 384 Agar. Nella sezione Seleziona pastiglie, selezionare Perno corto 384. Nella sezione Replica opzioni programma, selezionare Generale > Ricicla > Nessuno.
    3. In Programmi Singer, selezionare Replica molti.
    4. Nella sezione Origine, selezionare Offset > Casuale > Raggio predefinito. Nella sezione Target, seleziona Blocco e regola la pressione al 2%. Lasciare tutte le altre impostazioni come predefinite.
  4. Inserire lo Short Pin RePads 384 nell'apposito scomparto.
  5. Posizionare le piastre di origine e di destinazione sulla piattaforma designata del replicatore. Posizionare le piastre sorgente a densità 384 e le piastre di motilità vuote sulla piattaforma. Utilizzando i parametri selezionati, il robot di blocco dell'array microbico trasferirà le colonie dalle piastre sorgente a densità 384 alle piastre di motilità. Ogni lastra a densità 384 sarà composta da una copia di una lastra sorgente a densità 384.
  6. Assicurarsi che il trasferimento sia uniforme e che tutte le colonie siano adeguatamente fissate sulla superficie dell'agar delle placche di motilità. Mettere le placche di motilità inoculate in sacchetti di plastica. Posizionare con cura i sacchetti contenenti le piastre in un'incubatrice impostata a 37 °C per 18 ore.
    NOTA: Le piastre sono poste in sacchetti per mantenere l'umidità ed evitare un'asciugatura irregolare. Posizionare le piastre nell'incubatrice con i coperchi rivolti verso l'alto.
  7. Dopo l'incubazione, controllare che le placche di motilità siano in grado di verificare che la crescita uniforme delle colonie sia uniforme e l'assenza di contaminazione.
  8. Giorno 3: Imaging delle piastre di motilità
    NOTA: Il PhenoBooth di Singer Instruments viene utilizzato per acquisire immagini ad alta risoluzione delle piastre di motilità. Utilizza una fotocamera di livello scientifico e produce immagini da 23 megapixel. Include cinque canali di illuminazione per catturare immagini ad alta risoluzione delle colonie da piastre di Petri e piastre rettangolari. Funzionano anche altri imager di alta qualità.
    1. Dopo il periodo di incubazione, le piastre di motilità sono pronte per il processo di imaging. Accendi Phenobooth e fai clic sull'icona corrispondente al software Phenobooth.
    2. Si apre la pagina Seleziona progetto; clicca su Nuovo progetto > Conteggio delle colonie. Scegli il percorso file desiderato per memorizzare le immagini nel campo Posizione. Nel campo Risoluzione, scegliere 5626 x 4220. Fare clic su OK, il dispositivo è ora pronto per scattare foto.
    3. Inserire la piastra nel lettore con il lato medio rivolto verso l'alto dopo aver rimosso il coperchio. Assicurarsi che la piastra sia posizionata correttamente prima di chiudere il lettore per evitare di inceppare la piastra.
    4. Impostare il parametro su luce bianca nella scheda Illuminazione. Fare clic su Anteprima. Regola le impostazioni di esposizione nella scheda delle impostazioni di PhenoBooth per ottenere i parametri ottimali per osservare i fenotipi di motilità.
    5. Fare clic su Acquisisci; Le immagini acquisite appariranno sul lato sinistro dello schermo. Una volta terminato, chiudi il software (tutte le immagini catturate verranno salvate nel file precedentemente scelto nella scheda Posizione).
      NOTA: Phenobooth salva le immagini in formato JPEG, ma per le fasi di analisi a valle, le immagini possono essere in formato TIFF, JPEG o PNG.

4. Analisi dei fenotipi della motilità

NOTA: L'analisi delle immagini viene eseguita come descritto in dettaglio da French et al.30,31. Uno script per eseguire l'analisi dei dati è disponibile da31 (ImageJ Macro).

  1. In breve, le immagini vengono elaborate in ImageJ32, che genera un valore per ogni colonia sulla piastra di motilità. Innanzitutto, converti le immagini in formato a 8 bit e segmenta le colonie e le aree di motilità associate dallo sfondo utilizzando il comando threshold. Disegna una regione di interesse (ROI) attorno a ogni colonia e misura l'area di motilità. In questo modo viene generata una tabella contenente un valore di densità integrato per ogni pozzetto, organizzato per righe. Questa tabella può essere salvata come file CSV per ulteriori analisi.
    1. Eseguire la macro in ImageJ e aprire la cartella contenente le immagini.
    2. Quando richiesto, regolare la rotazione della piastra modificando l'angolo della piastra utilizzando l'opzione Anteprima in modo che la piastra sia diritta. Quando sei soddisfatto, fai clic sul pulsante OK .
    3. Quindi, sposta il rettangolo attorno alle colonie e usalo per ritagliare la parte della piastra che contiene le colonie. Quando sei pronto, fai clic sul pulsante OK .
    4. Il prompt successivo definirà la griglia utilizzata per disegnare il ROI attorno a ciascuna colonia e misurare l'area di motilità. Selezionare la densità di colonia appropriata. Regola i vari parametri, se necessario, in modo che ogni cerchio sia attorno a una colonia. Quando sei pronto, attiva il comando Ok? e fare clic sul pulsante OK . In questo modo si misura l'area di motilità per ogni colonia e si salva un file CSV nella cartella contenente i dati.
  2. Combina questo file CSV con la legenda della piastra, anch'essa organizzata per righe, per identificare ogni area di motilità con il mutante corrispondente. Valori di densità integrata più bassi corrispondono ai mutanti che non erano mobili o mostravano una motilità ridotta.

5. Saggi tradizionali di motilità per la validazione dei risultati

NOTA: Dopo aver osservato mutanti con motilità impattata nel protocollo di motilità ad alto rendimento, è importante convalidare individualmente i risultati ottenuti. Il protocollo di motilità individuale differisce da quello utilizzato per i test ad alto rendimento, ma i terreni utilizzati sono gli stessi.

  1. Saggio della motilità a sciame
    NOTA: La motilità dello sciame viene eseguita come descritto in dettaglio da Ha et al.16.
    1. In breve, autoclavare in autoclave una soluzione di agar con M9 (0,5% agar), glucosio, casamino acidi e MgSO4. Versare l'agar raffreddato e miscelato nelle piastre di Petri (25 ml per piastra).
    2. Inoculare con 2,5 μL di coltura batterica durante la notte. Incubare a 37 °C per 18 ore con le palpebre rivolte verso l'alto per osservare i fenotipi di motilità.
  2. Dosaggio della motilità delle contrazioni
    NOTA: La motilità delle contrazioni viene eseguita come descritto in dettaglio da Haley et al.33,34.
    1. In breve, sterilizzare in autoclave un LB 1% agar (vedi Tabella 1). Versare l'agar LB 1% raffreddato e miscelato nelle piastre di Petri (25 ml per piastra).
    2. Pugnalare i batteri sul fondo delle piastre che si contraggono (1% di agar). Incubare le piastre a 37 °C per 48 ore e poi a RT per altre 48 ore. Rimuovere l'agar dalla piastra e visualizzare la zona di contrazione colorando la piastra di Petri con l'1% di cristallovioletto.
    3. Fotografa le piastre di Petri utilizzando PhenoBooth con gli stessi parametri descritti nel passaggio 3.

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Results

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$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Abbiamo utilizzato questo protocollo per caratterizzare l'effetto dell'inattivazione genica sulla motilità di P. aeruginosa ad alto rendimento. Qui, abbiamo dettagliato il suo utilizzo per studiare la motilità dello sciame e delle contrazioni in una raccolta di delezioni di P a livello di genoma. aeruginosa ceppo PA14 (libreria PA14). Il protocollo offre una grande versatilità e facilità d'uso, consentendo modifiche a diverse fasi del protocollo, come l'utiliz...

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Discussion

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Il protocollo di motilità ad alto rendimento qui descritto ci consente di elaborare e analizzare il fenotipo di motilità di molte colonie con precisione e riproducibilità. Rispetto ai metodi manuali tradizionali, questo approccio semi-automatizzato aumenta la scalabilità e la produttività dei saggi di motilità per consentire la valutazione dell'intero genoma della motilità batterica. Il protocollo è stato ottimizzato per l'uso con la libreria PA14, ma questo test potrebbe essere utilizza...

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Disclosures

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Gli autori dichiarano di non divulgare.

Acknowledgements

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$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Ringraziamo il laboratorio Surette della McMaster University per aver fornito una copia della biblioteca PA14. Ringraziamo il Dr. Fabrice Jean-Pierre per i suoi utili commenti sul manoscritto. Questo lavoro è stato sostenuto dal Natural Science and Engineering Research Council of Canada (RGPIN-2019-06044) e da una sovvenzione iniziale per nuovi ricercatori del Fonds de recherche du Québec - Santé (FRQS; #295613). J.-P.C. è titolare di una borsa di studio Chercheur boursier junior 2 del Fonds de recherche du Québec-Santé (FRQS).

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Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
96 piastre di pozzo   Corning   3701 
Agar Fisher Scientific   BP1423-2 Concentrazione finale dello 0,5% per la motilità dello sciami o dell'1% per la motilità del tremolamento rispettivamente.
Casaminoacidi    Fisher Scientific   223050 Prepara una scorta al 20% in acqua. Il filtro sterilizza con 0,22 e mu; m filtrare e conservare a 4 °C. Concentrazione finale 0,5% in mezzo minimo M9.
Viola cristallino Bio Basic   CB0331Prepara una soluzione all'1% in acqua.
D-Glucosio   Bio Basic   GB0219 Prepara un stock al 20% (1,1 M) in acqua e sterilizza tramite autoclaving. Concentrazione finale 0,2% in M9 medium minimo.  
Filtropur S 0.2 Sarstedt 83.1826.001
Gentamicina solfato    Bio Basic   GB0217 Prepara un brodo da 30 mg/ml in acqua. Il filtro sterilizza con 0,22 e mu; Filtro e conservazione a 4 gradi M; C & ndash; Concentrazione finale nelle tavole 15 & micro; g/mL..    
Inoculazione dell'Ancio e dell'Ago Fisher Scientific 22363597
M9 Sali Minimi, 5X Fisher Scientific 248510Prepara un stock da 1 milione in acqua e sterilizzalo con autoclave. Concentrazione finale 1 mM in mezzo minimo M9. & nbsp;  
Solfato di magnesio (MgSO4)   Fisher Scientific M63-500  Prepara un stock di MgSO4 da 1 M in acqua. Il filtro sterilizza con 0,22 e mu; Filtro M e conserva a temperatura ambiente. Concentrazione finale  
PA14 Inserimento Trasposone Mutante Libreria   Liberati et al., 2006 (vedi riferimento 29)59 lastre da 96 pozzi per l'intera collezione. Ogni pozzo contiene un singolo mutante in LB con il 25% di glicerolo.
Placca di Petri 92x16mm Sarstedt 82.1473.001
PhenoBooth+ Strumenti cantanti & nbsp;https://www.singerinstruments.com/solution/phenobooth/specification/ Dissolvere 11,3 g della polvere in 200 mL di acqua purificata. Autoclave a 121 & deg; C per 15 min. & nbsp;
Siringa di plastica 10 mL Fisher Scientific 14955459
Rotor+     Strumenti cantanti & nbsp;https://www.singerinstruments.com/resource/rotor-had/ 
Short pin RePads 384 densità Strumenti cantanti & nbsp;  REP-004 
Short pin RePads 96 densità    Strumenti cantanti & nbsp;  REP-002 
Cloruro di Sodio (NaCl)   Fisher Scientific BP358-212 
Replicatore a molla a 96 pinEnzyScreen   CR1000 
Lama chirurgica in acciaio inox n. 25 Fisher Scientific 08-918-5F
Triptone & nbsp;Oxoid   LP0042B 
Targhe UniwellStrumenti cantanti & nbsp;  Piastre Plus: PLU-003   Dimensione della placca: 54 e più volte; 34 e volte; 38 cm - senza pareti interne, che offrono dimensioni interne maggiori. 
Targhe UniwellVWRPiastre di coltura tissutale a pozzo singolo: 75780-348Stesse dimensioni delle PlusPlate.
Estratto di lievito & nbsp;Fisher Scientific 248510 

References

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$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Burrows, L. L. Pseudomonas aeruginosa twitching motility: type IV pili in action. Annu Rev Microbiol. 66, 493-520 (2012).
  2. Khan, F., Pham, D. T. N., Oloketuyi, S. F., Kim, Y. M. Regulation and controlling the motility properties of Pseudomonas aeruginosa. Appl Microbiol Biotechnol. 104 (1), 33-49 (2020).
  3. Gellatly, S. L., Hancock, R. E. W. Pseudomonas aeruginosa new insights into pathogenesis and host defenses. Pathog Dis. 67 (3), 159-173 (2013).
  4. Ribbe, J., Baker, A. E., Euler, S., O'Toole, G. A., Maier, B. Role of cyclic Di-GMP and exopolysaccharide in type IV pilus dynamics. J Bacteriol. 199, e00859-e00916 (2017).
  5. Arora, S. K., Neely, A. N., Blair, B., Lory, S., Ramphal, R. Role of motility and flagellin glycosylation in the pathogenesis of Pseudomonas aeruginosa burn wound infections. Infect Immun. 73 (7), 4395-4398 (2005).
  6. Kearns, D. B. A field guide to bacterial swarming motility. Nat Rev Microbiol. 8 (9), 634-644 (2010).
  7. Limoli, D. H., et al. Interspecies interactions induce exploratory motility in Pseudomonas aeruginosa. eLife. 8, e47365(2019).
  8. Breidenstein, E. B. M., Fuente-Núñez, C., de la Hancock, R. E. W. Pseudomonas aeruginosa: all roads lead to resistance. Trends Microbiol. 19 (8), 419-426 (2011).
  9. Toutain, C. M., Zegans, M. E., O'Toole, G. A. Evidence for two flagellar stators and their role in the motility of Pseudomonas aeruginosa. J Bacteriol. 187 (2), 771-777 (2005).
  10. Köhler, T., Curty, L. K., Barja, F., van Delden, C., Pechère, J. C. Swarming of Pseudomonas aeruginosa is dependent on cell-to-cell signaling and requires flagella and requires flagella and pili. J Bacteriol. 182 (21), 5990-5996 (2000).
  11. Tremblay, J., Richardson, A. P., Lépine, F., Déziel, E. Self-produced extracellular stimuli modulate the Pseudomonas aeruginosa swarming motility behaviour. Environ Microbiol. 9 (10), 2622-2630 (2007).
  12. Kühn, M. J., et al. Mechanotaxis directs Pseudomonas aeruginosa twitching motility. Proc Natl Acad Sci U S A. 118 (30), e2101759118(2021).
  13. Talà, L., Fineberg, A., Kukura, P., Persat, A. Pseudomonas aeruginosa orchestrates twitching motility by sequential control of type IV pili movements. Nat Microbiol. 4 (5), 774-780 (2019).
  14. Tittsler, R. P., Sandholzer, L. A. The use of semi-solid agar for the detection of bacterial motility. J Bacteriol. 31 (6), 575-580 (1936).
  15. Turnbull, L., Whitchurch, C. B. Motility assay: Twitching motility. Methods Mol Biol. 1149, 73-86 (2014).
  16. Ha, D. -G., Kuchma, S. L., O'Toole, G. A. Plate-based assay for swarming motility in Pseudomonas aeruginosa. Methods Mol Biol. 1149, 67-72 (2014).
  17. Semmler, A. B. T., Whitchurch, C. B., Mattick, J. S. A re-examination of twitching motility in Pseudomonas aeruginosa. Microbiology. 145 (Pt 10), 2863-2873 (1999).
  18. Henrichsen, J. Twitching Motility. Annu Rev Microbiol. 37, 81-93 (1983).
  19. Nolan, L. M., et al. A global genomic approach uncovers novel components for twitching motility-mediated biofilm expansion in Pseudomonas aeruginosa. Microb Genom. 4 (11), e000229(2018).
  20. Overhage, J., Lewenza, S., Marr, A. K., Hancock, R. E. W. Identification of genes involved in swarming motility using a Pseudomonas aeruginosa PAO1 mini-Tn5-lux mutant library. J Bacteriol. 189 (5), 2164-2169 (2007).
  21. De Bleeckere, A., et al. High throughput determination of the biofilm prevention concentration for Pseudomonas aeruginosa biofilms using a synthetic cystic fibrosis sputum medium. Biofilm. 5, 100106(2023).
  22. Brochado, A. R., Typas, A. High-throughput approaches to understanding gene function and mapping network architecture in bacteria. Curr Opin Microbiol. 16 (2), 199-206 (2013).
  23. Hertzberg, R. P., Pope, A. J. High-throughput screening: new technology for the 21st century. Curr Opin Chem Biol. 4 (4), 445-451 (2000).
  24. Baba, T., et al. Construction of Escherichia coli K-12 in-frame, single-gene knockout mutants: the Keio collection. Mol Syst Biol. 2, 2006.0008(2006).
  25. Tong, M., et al. Gene dispensability in Escherichia coli grown in thirty different carbon environments. mBio. 11 (6), e02259-e02320 (2020).
  26. French, S., Côté, J. P., Stokes, J. M., Truant, R., Brown, E. D. Bacteria getting into shape: genetic determinants of E. coli morphology. mBio. 8, e01977-e02016 (2017).
  27. Porwollik, S., et al. Defined single-gene and multi-gene deletion mutant collections in Salmonella enterica sv Typhimurium. PLoS One. 9 (7), e99820(2014).
  28. Koo, B. M., et al. Construction and analysis of two genome-scale deletion libraries for Bacillus subtilis. Cell Syst. 4 (3), 291-305.e7 (2017).
  29. Liberati, N. T., et al. An ordered, nonredundant library of Pseudomonas aeruginosa strain PA14 transposon insertion mutants. Proc Natl Acad Sci U S A. 103 (8), 2833-2838 (2006).
  30. French, S., et al. A robust platform for chemical genomics in bacterial systems. Mol Biol Cell. 27 (6), 1015-1025 (2016).
  31. French, S., Guo, A. B. Y., Brown, E. D. A comprehensive guide to dynamic analysis of microbial gene expression using the 3D-printed PFIbox and a fluorescent reporter library. Nat Protoc. 15 (2), 575-603 (2020).
  32. Schneider, C. A., Rasband, W. S., Eliceiri, K. W. NIH Image to ImageJ: 25 years of image analysis. Nat Methods. 9 (7), 671-675 (2012).
  33. Haley, C. L., Kruczek, C., Qaisar, U., Colmer-Hamood, J. A., Hamood, A. N. Mucin inhibits Pseudomonas aeruginosa biofilm formation by significantly enhancing twitching motility. Can J Microbiol. 60 (3), 155-166 (2014).
  34. Déziel, E., Comeau, Y., Villemur, R. Initiation of biofilm formation by Pseudomonas aeruginosa 57RP correlates with emergence of hyperpiliated and highly adherent phenotypic variants deficient in swimming, swarming, and twitching motilities. J Bacteriol. 183 (4), 1195-1204 (2001).
  35. Gao, P., et al. oprC impairs host defense by increasing the quorum-sensing-mediated virulence of Pseudomonas aeruginosa. Front Immunol. 11, 1696(2020).
  36. Rosenau, F., et al. Lipase LipC affects motility, biofilm formation and rhamnolipid production in Pseudomonas aeruginosa. FEMS Microbiol Lett. 309 (1), 25-34 (2010).
  37. Anyan, M. E., et al. Type IV pili interactions promote intercellular association and moderate swarming of Pseudomonas aeruginosa. Proc Natl Acad Sci U S A. 111 (50), 18013-18018 (2014).
  38. Burdman, S., Bahar, O., Parker, J. K., De La Fuente, L. Involvement of type IV pili in pathogenicity of plant pathogenic bacteria. Genes. 2 (4), 706-735 (2011).
  39. Lewis, K. A., et al. Nonmotile subpopulations of Pseudomonas aeruginosa repress flagellar motility in motile cells through a type IV pilus- and pel-dependent mechanism. J Bacteriol. 204 (5), e00528-e00621 (2022).
  40. Chang, C. Y. Surface sensing for biofilm formation in Pseudomonas aeruginosa. Front. Microbiol. 8, 2671(2018).
  41. Zegadło, K., et al. Bacterial motility and its role in skin and wound infections. Int J Mol Sci. 24 (2), 1707(2023).
  42. Jurado-Martín, I., Sainz-Mejías, M., McClean, S. Pseudomonas aeruginosa: An audacious pathogen with an adaptable arsenal of virulence factors. Int J Mol Sci. 22 (6), 3128(2021).
  43. Qin, S., et al. Pseudomonas aeruginosa: pathogenesis, virulence factors, antibiotic resistance, interaction with host, technology advances and emerging therapeutics. Sig Transduct Target Ther. 7 (1), 199(2022).
  44. Piskovsky, V., Oliveira, N. M. Bacterial motility can govern the dynamics of antibiotic resistance evolution. Nat Commun. 14 (1), 5584(2023).
  45. Xu, J., Koizumi, N., Nakamura, S. Crawling motility on the host tissue surfaces is associated with the pathogenicity of the zoonotic spirochete Leptospira. Front Microbiol. 11, 1886(2020).
  46. Rasmussen, L., et al. A high-throughput screening assay for inhibitors of bacterial motility identifies a novel inhibitor of the Na+-driven flagellar motor and virulence gene expression in Vibrio cholerae. Antimicrob Agents Chemother. 55 (9), 4134-4143 (2011).

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