이 프로토콜은 건강한 돼지 배설물에서 바시트라신을 생산하는 바실러스 리케니포르미스(Bacillus licheniformis )의 분리, 정제 및 식별을 위한 세부 프로세스에 대한 완전하고 포괄적인 설명을 제공합니다.
이 콘텐츠를 보려면 JoVE 구독이 필요합니다. 로그인하거나 오늘 무료 평가판을 시작하세요.
방법 논문
이 프로토콜은 건강한 돼지 배설물에서 바시트라신을 생산하는 바실러스 리케니포르미스(Bacillus licheniformis )의 분리, 정제 및 식별을 위한 세부 프로세스에 대한 완전하고 포괄적인 설명을 제공합니다.
바실러스 리체니포르미스(Bacillus licheniformis )와 바시트라신(bacitracin)은 의학, 화학, 양식업, 농업 및 부업 제품 분야에서 거대한 응용 시장과 가치를 가지고 있습니다. 따라서 바시트라신 생산량이 많은 B. licheniformis 를 선택하는 것이 매우 중요합니다. 이 실험 프로토콜에서는 바시트라신의 수율이 높은 바실러스 를 건강한 돼지의 신선한 배설물에서 분리, 정제 및 식별했습니다. 황체소구 균에 대한 2차 대사산물 바시트라신의 억제 효과도 시험되었습니다. 박층 크로마토그래피와 고성능 액체 크로마토그래피는 바시트라신의 정성적 및 정량적 검출을 위해 사용되었습니다. B. licheniformis 의 생리학적, 생화학적 특성은 관련 키트에 의해 결정되었습니다. B. licheniformis 의 계통발생학적 관계는 유전자 염기서열 검출을 사용하여 결정되고 구성되었습니다. 이 프로토콜은 다양한 관점에서 동물의 신선한 배설물에서 B. licheniformis 의 표준 분리, 정제 및 식별 프로세스를 설명하고 소개하여 공장에서 B. licheniformis 및 bacitracin을 대규모로 활용할 수 있는 방법을 제공합니다.
바실러스 리체니포르미스(Bacillus licheniformis)는 피르미쿠테스(Firmicutes)과에 속하는 바실러스(Bacillus)의 일종으로 물, 토양, 동물의 내장 등 다양한 환경에 널리 분포한다1. B. licheniformis는 짧고 튼튼한 막대 모양의 구조를 가지고 있으며 개별적으로 움직입니다2. 군체는 거의 둥글고 둔하며 중앙이 부풀어 오르고 가장자리가 회백색으로 깔끔합니다3. 생장능력과 번식능력이 강하며 단당류, 다당류, 케토스, 유기산 등 다양한 탄소원의 영양소를 흡수하고 활용할 수 있다4. 성장과 발달의 후기 단계에서 B. licheniformis는 휴면 포자 형태로 존재할 수 있으며 bacitracin, lichenysin 및 surfactin과 같은 항균 물질을 생산할 수 있습니다. 또한 영양 결핍 및 극한의 외부 환경에 저항할 수 있습니다5. 명백한 코돈 선호는 없으며 효율적인 분비 시스템은 B. licheniformis의 이종 단백질 분비를 결정하며, 이는 Bacillus subtilis6의 두 배입니다. 프로테아제, 아밀라아제 및 셀룰라아제와 같은 효소 제제를 생산하는 데 자주 사용됩니다7. 내인성 독소가 없기 때문에 식품 안전 균주로 인증되었으며 EFSA8에 의해 QPS에 등재되었습니다. 따라서 생물 활성 화합물 생산을 포함하여 양식업, 농업, 식품, 생물 의학 및 제약 산업에서 광범위하게 응용되는 몇 가지 잠재적인 용도가 있습니다. 또한 B. licheniformis는 동물 장내 세균총의 중요한 구성 요소로, 동물의 생산 성능을 향상시키고 장내 세균총 균형을 개선하며 질병을 예방할 수 있습니다. 2004년에 B. licheniformis ATCC14580의 전체 게놈을 분석하였으며, 전사 번역, 단백질 접힘, 분비 메커니즘에 대한 배경 정보가 점차 이해되고 있다9. 이 유전 정보는 분자 수준에서 유전자 변형에 도움이 되어 B. licheniformis의 대규모 생산을 촉진하는 데 기여합니다.
바시트라신(Bacitracin)은 B. subtilis와 B. licheniformis의 2차 대사에 의해 비리보솜 펩타이드 합성효소에 의해 생산되는 도데카사이클릭 펩타이드 항생제입니다. 바시트라신은 바시트라신 A, B, C와 같은 다양한 성분으로 구성된 혼합물로, 각 성분 간에 하나 또는 두 개의 아미노산이 다릅니다. 이 중 바시트라신 A는 가장 강력한 생물학적 활성을 가지고 있다10. 바시트라신은 세포벽 형성을 억제하고 막 결합 단백질과 상호 작용하여 황색포도상구균 및 마이크로코커스 루테우스 와 같은 그람 양성 박테리아와 일부 그람 음성 박테리아를 억제할 수 있습니다11. 한편, 바시트라신은 안전하고 안정적이며 약물 내성을 일으키기 쉽지 않으며 다른 항균제와 호환될 수 있습니다12. 따라서 바시트라신은 의료 및 수의학 실습에 사용됩니다. 또한 제거율이 빠르고 흡수율이 낮기 때문에 동물 사료13의 첨가제로도 사용할 수 있습니다.
B. licheniformis는 장에 서식하고 위장 미세환경을 개선할 수 있습니다. 다른 동물의 위장관에서 다른 근원에서 Bacillus의 접착 및 번식 능력 및 관련 생리적 기능은 다릅니다. 돼지 유래 B. licheniformis 는 돼지 및 기타 가축의 장에서 집락화에 더 도움이 됩니다. 장내 프로바이오틱스의 상대적 풍부함과 숙주14의 건강 상태 사이에는 밀접한 관계가 있습니다. 젖을 뗀 새끼 돼지에 B. licheniformis mix를 첨가한 식이 보충제는 미생물군 구성과 대사 활성을 변화시켜 장 생태계를 개선하고 장 점막에도 영향을 미친다15. 동물의 배설물은 동물의 장내 세균총의 종류와 양을 반영할 수 있습니다. 이 프로토콜은 건강한 돼지 배설물에서 바시트라신을 생산하는 Bacillus spp.를 분리하고 정제하는 방법을 설명합니다. 배설물은 복합 사료를 먹지 않고 돼지 농장에서 우수한 생산 성능을 보이는 Taihu 모돈에서 파생됩니다. 분리물은 형태학적 특성, 물리화학적 특성 및 생화학적 식별에 따라 B. licheniformis 로 확인되었습니다.
액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
모든 실험 절차는 난징 공과 대학 윤리 위원회에 의해 문서화되고 승인되었습니다. 배설물은 약 2년 된 태호모돈( 재료 표 참조)에서 추출한 것으로, 전문적이고 표준적인 돼지 농장에서 자랐습니다.
1. 미디어 준비
2. 건강한 돼지의 신선한 배설물에서 간균의 분리 및 정화
3. M. luteus 활성의 억제를 위한 스크리닝
4. 박층 크로마토그래피에 의한 바시트라신의 식별
5. HPLC에 의한 바시트라신의 검출
6. 형태학적 식별
7. 생리학적이고 생화확적인 ID
8. 균주 유전자 염기서열의 결정
액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
이 실험에서는 1001에서 1048까지 번호가 매겨진 건강한 돼지의 신선한 배설물에서 48개의 바실러스 균주를 분리했습니다. 그 중 15 종은 M. luteus에 대해 항균 활성을 가졌습니다. 15개 균주에서 바시트라신의 역가는 표 1과 같이 고성능 액체 크로마토그래피로 측정되었습니다. 그 중 B. licheniformis No. 1026이 21.75 U/mL± 456.35로 가장 높은 바시트라신 역가를 보였기 때문에 후속 실험에서 No. 1026을 선택하였다.
TLC에 의한 식별 결과는 그림 2A에 나와 있습니다. 균주 No. 1026과 bacitracin 표준 용액의 발효 배액에서 주요 반점의 위치는 동일했으며 Rf 값은 0.61이었다. HPLC 분석에서 바시트라신의 표준 곡선 방정식은 y = 50.287x -...
액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
B. licheniformis는 간단한 배양 조건과 빠른 설탕 소비로 빠르게 성장하며 성숙한 발효 기술은 산업 생산 비용을 절약하는 데 도움이됩니다13. B. licheniformis와 그 분비물인 bacitracin의 광범위한 적용은 유망한 시장 가치를 결정했습니다. 농업에서 B. licheniformis는 토양 비옥도를 높이고 뿌리 발달을 촉진하며 유기물의 분해를 지원함으로써 식물 성장과 영양 흡수를 개선하기 위한 생물 비료로 사용됩니다15. 산업용 효소 생산을 위해 B. licheniformis는 프로테아제, 아밀라아제, 셀룰라아제 및 리파아제와 같은 다양한 효소를 생산하며, 이는 식품 가공, 세제 제조, 가죽 가공 및 섬유 산업에서 대체할 수 없는 시장 가치를 결정합니다16
액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
저자는 공개할 내용이 없습니다.
본 연구는 중국 국가핵심연구개발프로그램(National Key Research and Development Program of China, No. 2022YFC2104800)과 장쑤성(江蘇省)의 Six Talent Peaks Project(제2019-NY-058호)의 지원을 받았다.
액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 2 × Phanta Flash Master Mix | Nanjing Vazyme Biotechnology Co., Ltd., Nanjing, China | P252-01 | |
| 2kb DNA 마커 | Beijing Trans Biotechnology Co., Ltd., 베이징, 중국 | BM121-01 | |
| Acetonitrile | Shanghai Aladdin Biochemical Technology Co., Ltd., 상하이, 중국 | A104443 | |
| 한천 분말 | Shanghai Macklin Biochemical Technology Co., Ltd., 상하이, 중국 | A800730 | |
| Agarose | Shanghai Aladdin Biochemical Technology Co., Ltd., Shanghai, China | A104062 | |
| 황산 암모늄 ((NH4)2SO4) | Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd., Shanghai, China | 10002917 | |
| 오토클레이브 살균기 | Zealway Instrument Inc., Xiamen, China | GI36DWS | |
| 바실러스 생화학 식별 스트립 | 칭다오 Haibo Biotechnology Co., Ltd., 칭다오, 중국 | HBIG14 | |
| Bacitracin | Shanghai Yuanye Bio-Technology Co., Ltd., 상하이, 중국 | B65740 | |
| 박테리아 DNA 추출 키트 | Tiangen Biochemical Technology Co., Ltd., 베이징, 중국 | DP209 | |
| 통기성 밀봉 필름 | Beijing Leiborun Biotechnology Co., Ltd. | BS-QM-01A | |
| 부탄올 | 상하이 Aladdin Biochemical Technology Co., Ltd., 상하이, 중국 | B433378 | |
| C18 (5 μ m, 4.6 × 250 mm) HPLC 컬럼 | Rizhao Kepuno New Material Co., Ltd., Rizhao, China | C1805-462510 | |
| 탄산칼슘 (CaCO3) | Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd., Shanghai, China | 10005717 | |
| Centrifuge | New Brunswick Scientific Co., Inc., UK | 5452 | |
| 크로마토그래피 탱크 | Nanjing Tenghui Experimental Technology Co., Ltd., Nanjing, China | P-1 | |
| 원뿔형 병 | Sichuan Shubo Co., Ltd., Chengdu, China | 18012 | |
| 항온 인큐베이터 | Taist Instrument Co., Ltd., Tianjin, China | GH4500 | |
| 인산이칼륨 (K2HPO4) | Xilong Chemical Co., Ltd., Guangdong, China | XL0015 | |
| EDTA-2Na | Shanghai Aladdin Biochemical Technology Co., Ltd., 상하이, 중국 | E397526 | |
| 전자 저울 | Mettler Toledo International Co., Ltd. | FA2104 | |
| 에틸 알코올 | Shanghai Aladdin Biochemical Technology Co., Ltd., 상하이, 중국 | E130059 | |
| 젤 미디 정제 키트 | Tiangen Biochemical Technology Co., Ltd., 베이징, 중국 | DP302 | |
| 유리 막대 | Chengdu Yibang Kexi Instrument Co., Ltd. | 1294 | |
| Glucose | Shanghai Macklin Biochemical Technology Co., Ltd., Shanghai, China | D823520 | |
| Gram의 염색 용액 키트 | Qingdao Haibo Biotechnology Co., Ltd., Qingdao, China | HB8278 | |
| 고성능 액체 크로마토 그래프 | Agilent Technologies, Inc., California, America | 1260 | |
| 수평 전기 영동 장치 | Beijing Liuyi Biotechnology Co., Ltd., 베이징, 중국 | DYCP-31DN BIOMATE | |
| 접종 링 | Shanghai Muchen Biotechnology Co., Ltd., 상하이, 중국 | 3171026 | |
| Magnetic stirrer | Wiggens GmbH Co., Ltd., Germany | WH220 PLUS | |
| 메틸 알코올 | Shanghai Aladdin Biochemical Technology Co., Ltd., Shanghai, China | M116115 | |
| 마이크로 원심 분리기 튜브 | Shanghai Muchen Biotechnology Co., Ltd., 상하이, 중국 | 1351171 | |
| Micrococcus luteus | Bena Culture Collection, 쑤저우, 중국 | BNCC102589 | |
| 미세 다공성 필터 멤브레인 | Nantong Suri Experimental Equipment Co., Ltd. | PES0.22 | |
| 닌히드린 | 상하이 알라딘 생화학 기술 유한 회사, 상하이, 중국 | N105629 | |
| 광학 현미경 | 광학 기기 공장, 상하이, 중국 | DYS-108 | |
| 돼지 배설 | 난징 Quanfu 돼지 농장, 난징, 중국 | ||
| 중합 효소 연쇄 반응 (PCR) 증폭기 | Suzhou Dongsheng Xingye Scientific Instrument Co., Ltd., 쑤저우, 중국 | ETC811 | |
| 전문 시퀀싱 회사 | General Biology (Anhui) Co., Ltd., Anhui, China | ||
| Pyridine | Shanghai Aladdin Biochemical Technology Co., Ltd., Shanghai, China | P111516 | |
| Shaker | Taicang Qiangle Experimental Equipment Co., Ltd., Taicang, China | HYL-C | |
| 실리카겔 GF254 박층 플레이트 | Yantai Huayang New Material Co., Ltd., 중국 옌타이 | HPT-HSGF5025023 | |
| 염화나트륨(NaCl) | Shanghai Macklin Biochemical Technology Co., Ltd., Shanghai, China | S805275 | |
| 구연산나트륨 | Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd., 중국 상하이 | C39197100001 | |
| 가용성 전분 | Shanghai Macklin Biochemical Technology Co., Ltd., 중국 상하이 | S817547 | |
| 서모스탯 수조 | Shanghai Heheng Instrument Equipment Co., Ltd., Shanghai, China | DK-8D | |
| Tryptone | Shanghai Aladdin Biochemical Technology Co., Ltd., Shanghai, China | T139519 | |
| Ultra GelRed | Nanjing Vazyme Biotechnology Co., Ltd., Nanjing, China | GR501-01 | |
| 초순수 기기 | Merck KGaA Co., Ltd., Germany | Milli Direct-Q8 | |
| 초음파 세척기 | Jiangsu Huaguan Electric Appliance Group Co., Ltd., Jiangsu, China | SB-100DT | |
| 버니어 캘리퍼스; | Sanfeng Company, 일본 | N20P | |
| 효모 추출물 분말 | Vicbio Biotechnology Co., Ltd., 베이징, 중국 | LP0021 |
액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
이 논문이 게재되었습니다
동영상 곧 제공