2012年11月15日
我々は、天然水に適用できる磁性細菌(MTB)を収集する方法を示しています。 MTBを単離して、細菌の自然な磁気を利用しています比較的簡単なセットアップを使用して堆積物試料から濃縮することができます。孤立したMTBは、次に光学および電子顕微鏡の両方を用いて詳細に調べることができます。
この手順の全体的な目標は、淡水環境からマグネトタクティクス細菌を分離することです。これは、最初に川や湖の端から水質堆積物サンプルを収集することによって達成されます。2番目のステップは、バー磁石を使用して環境サンプルに含まれるマグネトタクティクスバクテリアを分離することです。
次に、マグネトタクティクス細菌は、ガラスキャピラリーレーストラックと磁石を使用して濃縮されます。最後に、マグネトタクティクス細菌は光学顕微鏡を使用して特徴付けられます。最終的に、透過型電子顕微鏡法を使用して、細菌とそのマグネタイトを含むマグネトーゾーンのサイズと形状を示します。
この方法は、マグネトーが地球上でどのように進化したか、マグネトータクティクスバクテリアがナノメートルサイズの磁石をどのように合成したかなど、重要な問題、環境微生物学を理解するのに役立ちます。今日、その手順を実演するのは、ストライカーのザカリーです。ザカリーは私の研究室の博士課程の候補者です。
彼は私の兄と私と一緒にオハイオ州立大学で働いています。マグネトタクティクスバクテリアやMTBを収集するための淡水サイトを決定するときは、多くの場合、柔らかい泥だらけの堆積物層がある池や動きの遅い小川から始めるのが最善です。このデモンストレーションでは、オハイオ州コロンバスにあるオハイオ州立大学のキャンパス内のオーランドタンジー川の端でサンプルを収集しました。
水の深さが10〜100センチメートルの位置を見つけ、透明なスクリュートップコンテナを使用して、コンテナを最上層の堆積物と残りのスペースを水で満たし、ラボでコンテナを水中でキャップし、キャップを緩めてコンテナを覆ったままにして蒸発を減らし、沈殿物を許可するために数時間から数日間暗闇に保管しますそして、沈降する粒子を見つけます。MTBを充実させるためのレーストラックを作るために。まず、ダイヤモンドペンまたはヤスリを使用して、5.75インチのガラスパスティエピペットの上部を切り取り、1〜2ミリリットルの水に十分なスペースを確保します。
次に、とバーナーを使用して先端オートクレーブをシールします。いくつかのレイズトラックと綿と長い金属針。MTBを分離する準備ができたら、プラスチック容器の側面、つまりコンテナの反対側の南極と北極との堆積物水界面の約1センチメートル上に磁石を配置します。
沈殿物を乱さないように注意してください。バクテリアが磁石に泳ぐまで30分から数時間待ちます。次に、シリンジを使用して、沈殿物水界面近くのサンプル容器から液体を取り出します。
シリンジにフィルターを取り付け、フィルターに金属針を取り付け、キャピラリーに気泡がないことを確認します。針を使用して、ろ過したサンプル水を滅菌綿と金属針でオートクレーブ競馬場に加えます。キャピラリー内の綿を密閉された端から0.5〜1センチメートル離してレーストラックを差し込みます。
滅菌ピペットを使用して、磁石の南極付近に集まっている容器からマグネトタクティクスバクテリアを取り除き、水を含むMTBをレーストラックの開放端に追加します。レーストラックにサンプル液体が充填されたら、水平面に横向きに置き、バーマグネットの南極をレーストラックのシールチップの隣に置きます。MTBが綿花を通過するまで5〜30分待ちます。
ダイヤモンドナイフを使用して、コットンプラグの近くに小さな引っかき傷をそっと作り、レーストラックの端をスナップオフします。細い針付きの1ミリリットルの注射器を使用して、MTBが豊富な液体をレーストラックの先端から取り除きます。光学顕微鏡でMTBを観察するには、濃縮したサンプルをカバースリップに一滴垂らします。
カバースリップをスライドガラスの上に置かれているOリングに置きます。これをハンギングドロップと呼びます。Oリングの直径は、カバースリップよりもわずかに小さくする必要があります。
次に、スライドを光学顕微鏡ステージに置き、液滴の一方の端に焦点を合わせます。次に、MTBをドロップの片側に引き付けるには、バーマグネットの南端を数分以内にその側の近くに配置して、多くのMTBをドロップの端に配置する必要があります。TEMでMTBを観察するには、安定化され、カーボンコーティングされた200メッシュの銅グリッドを濃縮されたバクテリアの滴に置き、サンプルを10分間沈殿させます。
サンプルを水滴で30秒間洗浄した後、2%酢酸小便器の滴に30秒から5分間置き、濾紙を使用して200キロボルトの透過型電子顕微鏡を使用してサンプルを完全に乾燥させます。ここに示されているのは、環境堆積物サンプルから濃縮された単一のマグネト戦術細菌の透過型電子顕微鏡画像です。細胞とマグネトーゾーンのらせん状と形態は、単一のフレゲルとともにはっきりと見えます。
マグネトタクティクス細菌が環境から収集された後、磁気分離技術が適切に実行された場合、約3時間かかります。この手順に続いて、16 sリボソームRNA分析などの他の方法を実行することができ、新たに発見されたマグネトタクティクス細菌と他の微生物との系統関係は何か、などの追加の質問に答えることができます。
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本研究では、淡水環境から磁性細菌(MTB)を単離する方法を提示します。このプロセスでは、堆積物サンプルを採取し、その天然の磁性を利用して単離および濃縮を行い、その後、顕微鏡技術を用いて詳細な検査を行います。
環境試料から磁性細菌(MTB)を単離および濃縮することで、その特有なバイオミネラリゼーションとナビゲーション機構の精密な研究が可能になり、微生物バイオテクノロジーにおける初期段階のターゲット検証が促進されます。MTBの形態とマグネトソーム構造を定量的に特性評価することで、合成生物学やナノ材料研究における下流アプリケーションへの予測信頼性が向上します。このワークフローにより、MTBはバイオエンジニアリングによる磁性ナノ粒子や微生物の機能化を探索するR&Dポートフォリオにとって、再生可能な生物学的リソースとなります。
本手法は、環境サンプリングから微生物標的の検証、および前臨床段階での物質特性解析に至るまでの一連の探索プロセスに統合されます。