미생물 시스템 생물학의 Chemostats의 사용

Naomi Ziv; Nathan J. Brandt; David Gresham

doi:10.3791/50168

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방법 논문

미생물 시스템 생물학의 Chemostats의 사용

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DOI:

10.3791/50168

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2013년 10월 14일

Naomi Ziv¹ , Nathan J. Brandt¹ , David Gresham¹

¹Center for Genomics and Systems Biology, Department of Biology, New York University

이 논문에서

요약

세포의 성장 속도는 규제 과정 및 세포 생리학의 주요 결정 요인이다. chemostats를 이용한 연속 배양은 세포 성장과 이러한 네트워크는 세포 성장을 최적화하기 위해 발전을 제어하는 분자 네트워크의 학습을 용이 영양소 한정하여 세포 성장 속도의 외인성 제어를 가능하게한다.

초록

세포는 외부 세계로부터의 신호에 응답하여 자신의 성장의 속도를 조절한다. 세포가 성장함에 따라, 다양한 세포 과정은 고분자 합성, 신진 대사와 세포 분열주기에 궁극적으로 책임 등 조정해야합니다. chemostat 실험적으로 세포의 성장 속도를 제어하는 방법은, 체계적 연구의 강력한 수단을 제공하는 방법 성장률 영향 세포 과정 - 세포의 성장 속도를 제어 규제 네트워크 - 유전자 발현 및 대사 등. 세대 chemostats 수백 유지하면 세포 성장을 제한하는 환경 조건에서 미생물의 적응 적 진화를 연구하기 위해 사용될 수있다. 우리는 chemostat 문화의 원리를 설명하는 자신의 작업을 설명하고 그들의 다양한 응용 프로그램의 예를 제공합니다. 20 세기 중반에 소개 된 후 폐기의 기간을 다음과 게놈 규모의 방법론의 융합은 리뉴얼의 terest 세포의 성장과 적응 진화의 분자 기준의 규정에 생물학 연구에 chemostats의 사용에 르네상스를 자극한다.

서론

세포의 성장은 유전과 환경 요인의 ^{1,2 상호} 작용의 복잡한 네트워크에 의해 조절된다. 세포 성장의 인성 규정은 그 연구에 대한 시스템 레벨 접근을 필요로한다. 그러나, 조절 된 세포 성장의 엄격한 실험적 연구는 세포가 성장하는 속도를 제어하는 어려움에 의해 도전된다. 또한, 가장 간단한 실험에서 세포 외 조건은 그들이 증식과 세포가 지속적으로 환경을 변경 자주 역동적이고 복잡하다. 정의 불변 및 제어 환경에서 세포 성장률 실험 제어를 가능하게 세포를 배양하는 방법에있어서, 이러한 문제에 대한 해결책은 chemostat에 의해 제공된다.

chemostat를 사용하여 연속 배양하는 방법은 독립적으로 1950 년에 모 노드 ³ 노빅 & Szilard ^4에 의해 설명되었다. 원래 생각으로, 세포는 사기꾼 미디어의 고정 된 볼륨에서 재배되는tinually 새로운 미디어 및 기존 미디어와 세포의 동시 제거 (그림 1)을 첨가하여 희석. 결합 상미 분 방정식 (도 2) 세포 밀도 (x)와 chemostat 용기에서 성장 제한 영양소 (들)의 농도의 변화율을 설명한다. 중요한 사실은, 방정식이 시스....