이 프로토콜은 혐기성 장내 세균의 분리를 개선하기 위한 두 가지 방법론을 제시합니다. 첫 번째는 다양한 배양 배지를 사용하여 다양한 범위의 박테리아를 분리하는 데 중점을 둡니다. 두 번째는 생태학적 중요성을 완전히 이해하기 위해 미오이노시톨을 동화시킬 수 있는 특정 미생물 그룹의 배양 단계에 초점을 맞춥니다.
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이 프로토콜은 혐기성 장내 세균의 분리를 개선하기 위한 두 가지 방법론을 제시합니다. 첫 번째는 다양한 배양 배지를 사용하여 다양한 범위의 박테리아를 분리하는 데 중점을 둡니다. 두 번째는 생태학적 중요성을 완전히 이해하기 위해 미오이노시톨을 동화시킬 수 있는 특정 미생물 그룹의 배양 단계에 초점을 맞춥니다.
닭의 위장관(GIT)은 숙주의 생리, 소화, 영양소 흡수, 면역 체계 성숙 및 병원체 침입 방지에 중추적인 역할을 하는 수조 개의 미생물이 서식하는 복잡한 생태계입니다. 최적의 동물 건강과 생산성을 위해서는 이러한 미생물의 특성을 분석하고 그 역할을 이해하는 것이 필수적입니다. 가금류의 GIT는 프로바이오틱스 응용 분야가 될 수 있는 미생물의 보고를 보유하고 있지만, 대부분의 다양성은 아직 탐구되지 않은 상태로 남아 있습니다. 배양되지 않은 미생물 다양성에 대한 이해를 높이려면 이러한 미생물을 배양하기 위한 공동의 노력이 필요합니다. GIT 집락 미생물의 분리 및 배양은 세포, DNA 및 대사 산물을 포함한 재현 가능한 물질을 생성하여 환경의 대사 과정에 대한 새로운 통찰력을 제공합니다. 배양하지 않으면 자연 환경에서 이러한 유기체의 역할은 불분명하고 설명 수준에 국한됩니다. 우리의 목표는 동물 생리학, 동물 영양학, 균유전체학, 사료 생화학 및 현대 재배 전략의 다학제 지식을 활용하여 닭의 GIT에서 다양한 범위의 혐기성 미생물의 분리를 개선하는 것을 목표로 하는 재배 전략을 구현하는 것입니다. 또한, 우리는 격리 성공에 영향을 미치는 것으로 알려진 샘플링, 운송 및 미디어 준비를 위한 적절한 관행의 사용을 구현하는 것을 목표로 합니다. 적절한 방법론은 일관된 무산소 환경, 최적의 대기 조건, 적절한 숙주 배양 온도 및 고유한 요구 사항에 부합하는 특정 영양 요구 사항에 대한 제공을 보장해야 합니다. 이러한 방법론을 따름으로써 배양은 분리에 대한 재현 가능한 결과를 얻을 수 있을 뿐만 아니라 분리 절차를 용이하게 하여 닭의 GIT 내 복잡한 미생물 생태계에 대한 포괄적인 이해를 촉진할 수 있습니다.
미생물 연구에서 배양의 부활은 이전에는 부분적으로만 설명되고 정량화되었던 대사 가설을 테스트하기 위한 자료를 제공함으로써 메타게놈 연구의 통찰력을 보완했습니다. 장내 세균의 배양은 미생물-숙주 상호작용에 대한 향후 연구를 지속하고, 표적 집락화 연구를 촉진하며, 분자 상호작용 연구를 개선할 수 있는 자료를 제공한다 1,2,3. 위장 미생물에 대해 얻은 지식은 식단 공식에 영향을 미치고 영양소 가용성을 향상시킴으로써 동물의 영양과 복지를 개선했습니다4. 이러한 이해는 프리바이오틱스와 프로바이오틱 상호작용을 활용하는 성능 향상에 기여했습니다. 그러나 생화학적 및 물리화학적 조건이 어떻게 상호 작용하고 미생물 프로필과 그 구조에 영향을 미치는지에 대한 완전한 이해를 얻으려면 심층적인 연구가 필요합니다. 이 목표를 달성하기 위해서는 배양이 필수적이며, 위장 환경 내 미생물 군집의 복잡한 역학을 탐구하는 데 중요한 도구 역할을 합니다.
인간의 장과 관련된 미생물에 대한 광범위한 연구 및 임상 배양 연구5와 대조적으로, 가축의 미생물에 대한 보고는 주로 분리를 위해 제한된 범위의 배지를 사용했으며, 이는 잠재적으로 분리물의 다양성을 제한할 수 있었다 2,3. 또한, Tanaka et al. 및 Kawasaki et al.에 의해 밝혀진 바와 같이, 배지 제형의 개선과 인산염 및 염과 한천의 상호 작용에 대한 연구는 장내 마이크로바이옴 연구에서 아직 구현되지 않았습니다 6,7,8,9.
반필수 물질로 간주되는 마이오이노시톨(MI)은 다양한 대사, 생리학 및 조절 과정에서 중추적인 역할을 하는 것으로 보고되었습니다10,11. 여기에는 뼈 무기질화, 유방 근육 발달, 세포 신호 전달, 배란 및 생식 촉진, 신경 신호 조절, 가금류의 포도당 항상성 및 인슐린 조절 조절 작용에 대한 관여가 포함됩니다10,11. MI는 해당과정(glycolysis/gluconeogenesis) 과정, 시트르산 회로(citric acid cycle) 및 펜토스 포스페이트 경로(pentose phosphate pathway)를 포함한 중추적인 생화학적 과정 내에서 상호 변환을 통해 전구체로서의 역할을 합니다. 또한, 이는 글리세로인지질 대사에 더 많이 관여하는 포스파티딜이노시톨(PI)의 전구체 역할도 한다12. MI의 대사가 뼈 안정성과 동물 성능의 변화로 이어진다고 보고된 연구는 거의 없습니다. 여기에는 사료 전환율 및 체중 증가의 향상이 포함되며, 동물 내에서 흡수 및 활용 후 그 영향을 입증합니다13,14. 그러나 MI 대사의 경로와 가금류 대사에 미치는 영향은 여전히 파악하기 어렵다15. 또한, MI 이용, 특히회장 16,17,18,19와 같은 대사 활동이 높은 영역에서 MI 이용에 대한 박테리아의 잠재적 역할을 제안하는 연구는 거의 없습니다.
동물의 GIT에서 박테리아를 배양하기 위한 노력은 게놈 데이터베이스를 강화하고 연구를 확장하며 게놈 기반 가설을 검증하고 이러한 자원의 생태학적 중요성을 이해하는 것을 목표로 합니다20. 이 연구의 목적은 닭의 GIT에서 박테리아 배양 전략을 개선하여 미오이노시톨을 동화하고 대사하는 생태학적 관심 그룹의 격리 다양성과 표적 격리를 향상시키는 것입니다.
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프로토콜은 샘플링, 박테리아 분리, 식별 및 얻은 미생물의 보존의 네 부분으로 나뉩니다. 독일 튀빙겐 레지에룽스프레시디움(Regierungspräsidium Tübingen)의 윤리 위원회에서 동물 사용에 대한 승인 허가를 발급했으며, 승인 번호는 HOH50/17 TE 및 HOH67-21TE입니다.
1. 혐기성 박테리아 배양을 위한 샘플 획득
2. 혐기성 세균의 분리
3. 혐기성 세균의 동정
4. 순수한 세균 배양물의 보존
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운송 중 혐기성 상태 모니터링
소듐 레자주린(sodium resazurin)의 첨가로 인해, 샘플을 튜브로 이송하기 전에 수송 용액의 색상이 분홍색으로 변하는 것은 혐기성 조건의 유지가 중단되거나 실패했음을 나타냅니다. 따라서 그림 2에서 볼 수 있듯이 색상 변화를 보이는 튜브는 운송 중 사용을 자제하고 색상 변화가 없는 튜브만 사용했습니다.
염기서열분석 결과 분석
과도한 배경 잡음 또는 기준선의 중단, 신호 강도가 낮은 피크, 단일 위치에 여러 개 또는 겹치는 피크의 존재, 샘플의 오염, 불균일한 증폭 또는 염기서열분석 공정 중 문제를 나타내는 신선하고 순수한 배양을 사용하여 크로마토그램 데이터가 있는 분리체의 DNA 추출을 반복했습니다. NCBI에서 BLAST 검색을 수행할 때 가장 높은 퍼센트 ID와 높은 쿼리 커버를 보여주는 균주는 분리체와의 관련 ...
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이 방법론의 목적은 샘플링 조건, 샘플 처리, 배지 배합 및 준비의 품질을 개선하여 혐기성 장내 박테리아의 배양을 향상시키는 것입니다. 배양 배지를 배합할 때 샘플의 물리화학적 조건(pH, 탄소, 질소 및 보조 인자의 가용성)을 고려해야 합니다. 돼지, 인간 또는 생쥐에서 얻은 박테리아 배양 수집과 비교했을 때1,26,27 닭에 대한 배지 선택에 대한 보고서는 다소 좁으며, 대변 및 caeca와 같은 고관심 부위에 대해서도 과소평가될 수 있다 2,28. 이러한 의미에서, 이 작업에 사용된 배지의 제형 및 제조는 다른 작업에서 시퀀싱 접근법에 의해 보고된 미생물의 대사 요구를 다루려는 80가지 다른 조...
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저자는 이 스크립트에 보고된 작업과 관련하여 경쟁하는 재정적 또는 개인적 이해관계가 없음을 선언합니다.
저자들은 Rehovot-Hohenheim 파트너십 프로그램과 Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) SE 2059/7-2를 인정합니다. 이 프로젝트는 연구 단위 P-FOWL (2601 용)의 일부로 개발되었습니다.
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| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 아세트산 | VWR | 20104.334 | |
| 한천 | VWR | 97064-332 | |
| 염화 암모늄 | Carl Roth | P726.1 | |
| 혐기성 스테이션 | Don Whitley Scientific | A35 HEPA | |
| 부티르산 | Merck | 8.0045.1000 | |
| 염화칼슘 이수화물 | VWR | 97061-904 | |
| 원심분리기 | Eppendorf | 5424R | |
| 닭 라이소자임(무라미다아제) | VWR | 1.05281.0010 | |
| 시스테인 | VWR | 97061-204 | |
| 포도당 | VWR | 90000-908 | |
| 인산수소이칼 | Carl Roth | P749.1 | |
| EDTA | Carl Roth | 8043.2 | |
| Legehennen/ Junghennenfutter | Deutsche Tiernahrung Cremer GmbH & Co. KG, Dü 독일 셀도르프 | - | |
| MagAttract HMW DNA Kit | Qiagen | 67563 | |
| 염화마그네슘 | Carl Roth | 2189.1 | |
| 혼합 가스(80% N2(품질 수준 5.0), 15% CO2(품질 수준 3.0) 및 5% H2(품질 수준 5.0)) | Westfalen Gase GmbH, 독일 | - | |
| Mutanolysin, 재조합 (동결 필리세이트) | A & 생명공학 | 1017-10L | |
| Myo-inositol | Carl Roth | 4191.2 | |
| PBS 1X | ChemSolute | 8418.01 | |
| Potassium dihydrogen phosphate | Carl Roth | 3904.2 | |
| Propionic acid | Carl Roth | 6026.1 | |
| QuantiFluor dsDNA 시스템 | Promega | E2671 | |
| RNAse A | QIAGEN 리보뉴클레아제 A(RNase A) | 19101 | |
| 염화나트륨 | VWR | 27800.291 | |
| 레사주린나트륨 | VWR | 85019-296 | |
| 티오글리콜산나트륨 | 시그마-알드리치 102933 | ||
| 대두 펩톤, GMO-Free, Animal-Free | VWR | 97064-186 | |
| Thermocycler | Bio-Rad | T100 | |
| 트립톤 | Carl Roth | 8952.1 | |
| Tween80 | Carl Roth | 9139.2 | |
| 비타민 믹스 (보충제) | VWR | 968290NL | |
| Vortex | Star Lab | 07127/92930 | |
| 효모 추출물 | Carl Roth | 9257.05 | |
| β-D-Fructose | VWR | 53188-23-1 |
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