Name: 삶의 극한에서의 적응 : 극한 고령 Archaeon Sulfolobus acidocaldarius를 사용한 실험적 진화 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-06-14T13:10:00.000+00:00
Duration: 8 min 11 s
Description: 학습하세요 고온 미생물의 실험적 진화를 위한 고효율 프로토콜을 Sulfolobus acidocaldarius를 사용하여 개발한 방법입니다. 이 연구는 극한 환경 적응 메커니즘과 진화 역학을 실시간으로 관찰할 수 있는 새로운 가능성을 제시합니다.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

<meta charset="utf8"></head><body>저비용 열혼합기를 사용한 호열성 적응을 위한 실험적 진화 프로토콜

<ol><li>Nisbet, E. G., Sleep, N. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+habitat+and+nature+of+early+life%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">The habitat and nature of early life.</a> Nature. 409 (6823), 1083-1091 (2001).</li>
<li>Buckling, A., Craig Maclean, R., Brockhurst, M. A., Colegrave, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Beagle+in+a+bottle%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">The Beagle in a bottle.</a> Nature. 457 (7231), 824-829 (2009).</li>
<li>Lenski, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Experimental+evolution+and+the+dynamics+of+adaptation+and+genome+evolution+in+microbial+populations%5BTitle%5D)+AND+%22ISME+J%22%5BJournal%5D)">Experimental evolution and the dynamics of adaptation and genome evolution in microbial populations.</a> ISME J. 11 (10), 2181-2194 (2017).</li>
<li>McDonald, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microbial+experimental+evolution+-+a+proving+ground+for+evolutionary+theory+and+a+tool+for+discovery%5BTitle%5D)+AND+%22EMBO+Rep%22%5BJournal%5D)">Microbial experimental evolution - a proving ground for evolutionary theory and a tool for discovery.</a> EMBO Rep. 20 (8), e46992(2019).</li>
<li>Van Den Bergh, B., Swings, T., Fauvart, M., Michiels, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Experimental+design%2C+population+dynamics%2C+and+diversity+in+microbial+experimental+evolution%5BTitle%5D)+AND+%22Microbiol+Mol+Biol+Rev%22%5BJournal%5D)">Experimental design, population dynamics, and diversity in microbial experimental evolution.</a> Microbiol Mol Biol Rev. 82 (3), e00008-e00018 (2018).</li>
<li>McCarthy, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Expanding+the+limits+of+thermoacidophily+in+the+archaeon+Sulfolobus+solfataricus+by+adaptive+evolution%5BTitle%5D)+AND+%22Appl+Environ+Microbiol%22%5BJournal%5D)">Expanding the limits of thermoacidophily in the archaeon Sulfolobus solfataricus by adaptive evolution.</a> Appl Environ Microbiol. 82 (3), 857-867 (2016).</li>
<li>Grogan, D. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+question+of+DNA+repair+in+hyperthermophilic+archaea%5BTitle%5D)+AND+%22Trends+Microbiol%22%5BJournal%5D)">The question of DNA repair in hyperthermophilic archaea.</a> Trends Microbiol. 8 (4), 180-185 (2000).</li>
<li>Whitaker, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Population+dynamics+through+the+lens+of+extreme+environments%5BTitle%5D)+AND+%22Rev+Mineral+Geochem%22%5BJournal%5D)">Population dynamics through the lens of extreme environments.</a> Rev Mineral Geochem. 59 (1), 259-277 (2005).</li>
<li>Peeters, E., Thia-Toong, T. -L., Gigot, D., Maes, D., Charlier, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ss-LrpB%2C+a+novel+Lrp-like+regulator+of+Sulfolobus+solfataricus+P2%2C+binds+cooperatively+to+three+conserved+targets+in+its+own+control+region%3A+Ss-LrpB-operator+interactions+for+autoregulation%5BTitle%5D)+AND+%22Mol+Microbiol%22%5BJournal%5D)">Ss-LrpB, a novel Lrp-like regulator of Sulfolobus solfataricus P2, binds cooperatively to three conserved targets in its own control region: Ss-LrpB-operator interactions for autoregulation.</a> Mol Microbiol. 54 (2), 321-336 (2004).</li>
<li>Quehenberger, J., Shen, L., Albers, S. -V., Siebers, B., Spadiut, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sulfolobus+-+A+potential+key+organism+in+future+biotechnology%5BTitle%5D)+AND+%22Front+Microbiol%22%5BJournal%5D)">Sulfolobus - A potential key organism in future biotechnology.</a> Front Microbiol. 8, 2474(2017).</li>
<li>Schultz, J., Dos Santos, A., Patel, N., Rosado, A. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Life+on+the+edge%3A+Bioprospecting+extremophiles+for+astrobiology%5BTitle%5D)+AND+%22J+Indian+Inst+Sci%22%5BJournal%5D)">Life on the edge: Bioprospecting extremophiles for astrobiology.</a> J Indian Inst Sci. 103 (3), 721-737 (2023).</li>
<li>Chen, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+genome+of+Sulfolobus+acidocaldarius%2C+a+model+organism+of+the+Crenarchaeota%5BTitle%5D)+AND+%22J+Bacteriol%22%5BJournal%5D)">The genome of Sulfolobus acidocaldarius, a model organism of the Crenarchaeota.</a> J Bacteriol. 187 (14), 4992-4999 (2005).</li>
<li>Rastädter, K., Wurm, D. J., Spadiut, O., Quehenberger, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Physiological+characterization+of+Sulfolobus+acidocaldarius+in+a+controlled+bioreactor+environment%5BTitle%5D)+AND+%22Int+J+Environ+Res+Public+Health%22%5BJournal%5D)">Physiological characterization of Sulfolobus acidocaldarius in a controlled bioreactor environment.</a> Int J Environ Res Public Health. 18 (11), 5532(2021).</li>
<li>Baes, R., Lemmens, L., Mignon, K., Carlier, M., Peeters, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Defining+heat+shock+response+for+the+thermoacidophilic+model+crenarchaeon+Sulfolobus+acidocaldarius%5BTitle%5D)+AND+%22Extremophiles%22%5BJournal%5D)">Defining heat shock response for the thermoacidophilic model crenarchaeon Sulfolobus acidocaldarius.</a> Extremophiles. 24 (5), 681-692 (2020).</li>
<li>Grogan, D. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hyperthermophiles+and+the+problem+of+DNA+instability%5BTitle%5D)+AND+%22Mol+Microbiol%22%5BJournal%5D)">Hyperthermophiles and the problem of DNA instability.</a> Mol Microbiol. 28 (6), 1043-1049 (1998).</li>
<li>Grogan, D. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Understanding+DNA+repair+in+hyperthermophilic+archaea%3A+Persistent+gaps+and+other+reasons+to+focus+on+the+fork%5BTitle%5D)+AND+%22Archaea%22%5BJournal%5D)">Understanding DNA repair in hyperthermophilic archaea: Persistent gaps and other reasons to focus on the fork.</a> Archaea. 2015, 942605(2015).</li>
<li>Drake, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Avoiding+dangerous+missense%3A+Thermophiles+display+especially+low+mutation+rates%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+Genet%22%5BJournal%5D)">Avoiding dangerous missense: Thermophiles display especially low mutation rates.</a> PLoS Genet. 5 (6), e1000520(2009).</li>
<li>Grogan, D. W., Carver, G. T., Drake, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Genetic+fidelity+under+harsh+conditions%3A+Analysis+of+spontaneous+mutation+in+the+thermoacidophilic+archaeon+Sulfolobus+acidocaldarius%5BTitle%5D)+AND+%22Proc+Natl+Acad+Sci+U+S+A%22%5BJournal%5D)">Genetic fidelity under harsh conditions: Analysis of spontaneous mutation in the thermoacidophilic archaeon Sulfolobus acidocaldarius.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 98 (14), 7928-7933 (2001).</li>
<li>Wagner, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Versatile+genetic+tool+box+for+the+Crenarchaeote+Sulfolobus+acidocaldarius%5BTitle%5D)+AND+%22Front+Microbiol%22%5BJournal%5D)">Versatile genetic tool box for the Crenarchaeote Sulfolobus acidocaldarius.</a> Front Microbiol. 3, 214(2012).</li>
<li>Suzuki, S., Kurosawa, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Disruption+of+the+gene+encoding+restriction+endonuclease+SuaI+and+development+of+a+host-vector+system+for+the+thermoacidophilic+archaeon+Sulfolobus+acidocaldarius%5BTitle%5D)+AND+%22Extremophiles%22%5BJournal%5D)">Disruption of the gene encoding restriction endonuclease SuaI and development of a host-vector system for the thermoacidophilic archaeon Sulfolobus acidocaldarius.</a> Extremophiles. 20 (2), 139-148 (2016).</li>
<li>Baes, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transcriptional+and+translational+dynamics+underlying+heat+shock+response+in+the+thermophilic+crenarchaeon+Sulfolobus+acidocaldarius%5BTitle%5D)+AND+%22mBio%22%5BJournal%5D)">Transcriptional and translational dynamics underlying heat shock response in the thermophilic crenarchaeon Sulfolobus acidocaldarius.</a> mBio. 14 (5), e0359322(2023).</li>
<li>González, A. G., Pérez Y Terrón, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Importance+of+extremophilic+microorganisms+in+biogeochemical+cycles%5BTitle%5D)+AND+%22GSC+Adv+Res+Rev%22%5BJournal%5D)">Importance of extremophilic microorganisms in biogeochemical cycles.</a> GSC Adv Res Rev. 9 (1), 082-093 (2021).</li>
<li>Brock, T. D., Brock, K. M., Belly, R. T., Weiss, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sulfolobus%3A+A+new+genus+of+sulfur-oxidizing+bacteria+living+at+low+pH+and+high+temperature%5BTitle%5D)+AND+%22Arch+Mikrobiol%22%5BJournal%5D)">Sulfolobus: A new genus of sulfur-oxidizing bacteria living at low pH and high temperature.</a> Arch Mikrobiol. 84 (1), 54-68 (1972).</li>
<li>Lenski, R. E., Rose, M. R., Simpson, S. C., Tadler, S. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Long-term+experimental+evolution+in+Escherichia+coli.+I.+Adaptation+and+divergence+during+2%2C000+generations%5BTitle%5D)+AND+%22Am+Nat%22%5BJournal%5D)">Long-term experimental evolution in Escherichia coli. I. Adaptation and divergence during 2,000 generations.</a> Am Nat. 138 (6), 1315-1341 (1991).</li>
<li>Baes, R. Exploring transcriptional and translational regulatory mechanisms of the heat shock response of Sulfolobus acidocaldarius. Master's Thesis. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://researchportal.vub.be/en/studentTheses/exploring-transcriptional-and-translational-regulatory-mechanisms">https://researchportal.vub.be/en/studentTheses/exploring-transcriptional-and-translational-regulatory-mechanisms</a> (2018).</li>
<li>Wahl, L. M., Gerrish, P. J., Saika-Voivod, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evaluating+the+impact+of+population+bottlenecks+in+experimental+evolution%5BTitle%5D)+AND+%22Genetics%22%5BJournal%5D)">Evaluating the impact of population bottlenecks in experimental evolution.</a> Genetics. 162 (2), 961-971 (2002).</li>
<li>Bernander, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+cell+cycle+of+Sulfolobus%5BTitle%5D)+AND+%22Mol+Microbiol%22%5BJournal%5D)">The cell cycle of Sulfolobus.</a> Mol Microbiol. 66 (3), 557-562 (2007).</li>
<li>Breslow, D. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+comprehensive+strategy+enabling+high-resolution+functional+analysis+of+the+yeast+genome%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Methods%22%5BJournal%5D)">A comprehensive strategy enabling high-resolution functional analysis of the yeast genome.</a> Nat Methods. 5 (8), 711-718 (2008).</li>
<li>Lang, G. I., Botstein, D., Desai, M. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Genetic+variation+and+the+fate+of+beneficial+mutations+in+asexual+populations%5BTitle%5D)+AND+%22Genetics%22%5BJournal%5D)">Genetic variation and the fate of beneficial mutations in asexual populations.</a> Genetics. 188 (3), 647-661 (2011).</li>
<li>Frenzel, E., Legebeke, J., Van Stralen, A., Van Kranenburg, R., Kuipers, O. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vivo+selection+of+sfGFP+variants+with+improved+and+reliable+functionality+in+industrially+important+thermophilic+bacteria%5BTitle%5D)+AND+%22Biotechnol+Biofuels%22%5BJournal%5D)">In vivo selection of sfGFP variants with improved and reliable functionality in industrially important thermophilic bacteria.</a> Biotechnol Biofuels. 11, 8(2018).</li>
<li>Visone, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vivo+and+in+vitro+protein+imaging+in+thermophilic+archaea+by+exploiting+a+novel+protein+tag%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">In vivo and in vitro protein imaging in thermophilic archaea by exploiting a novel protein tag.</a> PLoS One. 12 (10), e0185791(2017).</li>
<li>Campbell, B. C., Paez-Segala, M. G., Looger, L. L., Petsko, G. A., Liu, C. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chemically+stable+fluorescent+proteins+for+advanced+microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Methods%22%5BJournal%5D)">Chemically stable fluorescent proteins for advanced microscopy.</a> Nat Methods. 19 (12), 1612-1621 (2022).</li>
</ol>

<table><tbody><tr><td>0.22 &무; m 주사기 구동 멤브레인 필터</td><td>StarLab</td><td>E4780-1226</td><td>고압멸균이 불가능한 매체 구성 요소를 살균하는 필터용.</td></tr><tr><td>1 &뮤; L 접종 루프</td><td>Greiner</td><td>731161, 731165 또는 731101</td><td>배양 접종용. 다른 루프를 사용할 수 있습니다.</td></tr><tr><td>1000 &뮤; L 피펫 팁</td><td>StarLab</td><td>S1111-6811</td><td>다른 피펫 팁을 사용할 수 있습니다.</td></tr><tr><td>2 mL 마이크로 원심분리기 튜브</td><td>StarLab</td><td>S1620-2700</td><td>열혼합기에서 S. acidocaldarius 배양용.</td></tr><tr><td>200 &뮤; L 피펫 팁</td><td>StarLab</td><td>S1111-0816</td><td>다른 피펫 팁을 사용할 수 있습니다.</td></tr><tr><td>바닥이 원뿔형 Corning 430828 또는 430829 다른 튜브가 있는 50mL 폴리스티렌 튜브</td><td></td><td></td><td>를 사용할 수 있습니다. 75°C에서 성능을 확인하십시오. 플러그 씰 캡이 있는 튜브는 충분한 폭기를 허용하지 않을 수 있습니다. 사용하기 전에 확인하십시오.&nbsp;</td></tr><tr><td>50 mL 주사기</td><td>BD plastipak</td><td>300865</td><td>주사기 구동 필터와 함께 사용합니다.</td></tr><tr><td>96웰 마이크로타이터 플레이트(처리되지 않음, 평평한 바닥)</td><td>Nunc</td><td>260860</td><td>분광 광도계에서 600nm에서 OD를 측정하기 위한 용도.</td></tr><tr><td>폭 조절 가능한 멀티채널 피펫</td><td>Pipet-Lite</td><td>LA8-300XLS</td><td>옵션이지만 마이크로 원심분리기와 96웰 플레이트 간 이송 시 시간 절약.</td></tr><tr><td>황산 암모늄 ((NH4)2SO4)</td><td>Millipore</td><td>168355</td><td>Brock 스톡 솔루션 I.</td></tr><tr><td>오토클레이</td>브 <td>Priorclave</td><td>B60-SMART 또는 SV100-BASE</td><td>다른 오토클레이브도 사용할 수 있습니다.</td></tr><tr><td>Breathe-EASY 가스 투과성 밀봉 멤브레인</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>Z763624-100EA</td><td>피어싱된 마이크로 원심분리기 튜브에 사용할 수 있도록 크기로 절단합니다. 다른 가스 투과성 memrbanes를 대체하는 경우 성능이 75°C에서 적절한지 확인하십시오. C</td></tr><tr><td>염화칼슘 이수화물 (CaCl2&middot; 2H2O)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>C3306</td><td>Brock 주식 해결책 I.를 위해.</td></tr><tr><td>CELLSTAR 6웰 플레이트(현탁액/비처리)</td><td>Greiner</td><td>M9062</td><td>다른 제조업체의 6웰 플레이트로 대체할 수 있습니다. 고온에서 성능을 확인하십시오.</td></tr><tr><td>코발트 (II) 황산염 헵타 하이드레이트 (CoSO 4&middot; 7H2O)</td><td>Supelco</td><td>1025560100</td><td>미량 원소 스톡 솔루션용.</td></tr><tr><td>구리 (II) 염화물 이수화물 (CuCl2&middot; 2H2O)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>307483</td><td>미량 원소 스톡 솔루션용.</td></tr><tr><td>D-(+)-글루코스 무수 (C6H12O6)</td><td>Thermo Scientific Chemicals</td><td>11462858</td><td>다른 펜토오스 및 헥소스 당도 사용할 수 있습니다(예: D-자일로스, D-아라비노스). 포도당은 S. acidocaldarius에 선호되는 탄소원이 아닙니다 (SV Albers, 개인 커뮤니케이션)</td></tr><tr><td>이중 증류수 (ddH2O)Gelrite</td><td></td><td></td><td></td></tr> <tr><td></td><td>Duchefa Biochemie</td><td>G1101.1000</td><td>Gelrite (gellan gum)는 융점이 높기 때문에 한천 대신 고체 매체를 만드는 데 사용됩니다.</td></tr><tr><td>유리 100mm 페트리 접시</td><td>브랜드</td><td>BR455742</td><td>유리 페트리 접시는 대부분의 표준 폴리스티렌 90mm 페트리 접시가 75°C에서 변형되기 때문에 사용됩니다. C(브랜드에 따라 다름). 또는 고온에서 변형되지 않는 6개의 웰 플레이트를 사용할 수 있습니다.</td></tr><tr><td>인큐베이터</td><td>New Brunswick</td><td>Innnova 42R</td><td>다른 인큐베이터도 사용할 수 있습니다. 많은 인큐베이터가 65°C 이상의 온도를 견딜 수 없으므로 구매/사용하기 전에 장비의 작동 온도를 확인하십시오.</td></tr><tr><td>철 (III) 염화물 육수화물 (FeCl3&middot; 6H2O)</td><td>Supelco</td><td>103943</td><td>Fe 재고 용액</td></tr><tr><td>황산 마그네슘 헵타하이드레이트(엡솜염) (MgSO4&middot; 7H2O)</td><td>시그마-알드리치</td><td>230391</td><td>브록 원료 용액 I.</td></tr><tr><td>망간 (II) 염화물 사수화물 (MnCl2&middot; 4H2O)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>SIALM5005-100G</td><td>미량 원소 원자재 솔루션용.</td></tr><tr><td>미니 스마트 Wi-Fi 소켓, 에너지 모니터링</td><td>Tapo</td><td>Tapo P110</td><td>에너지 소비량을 모니터링하기 위해&nbsp;</td></tr><tr><td>N-Z-Amine A - 카제인 효소 가수분해물&nbsp;</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>C0626-500G</td><td>N-Z-Amine-A는 아미노산 공급원으로 사용됩니다.</td></tr><tr><td>종이 클립(또는 기타 견고한 와이어)</td><td>없음</td><td>없음</td><td>피어싱 2mL 마이크로 원심분리기 튜브용.</td></tr><tr><td>인산이수소칼륨(인산일칼륨)(KH2PO4)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P0662</td><td>Brock 원액 I용.</td></tr><tr><td>Promega Wizard 게놈 DNA 정제 키트</td><td>Promega</td><td>A1120</td><td>선택 사항, 실험실에서 게놈 DNA를 추출하기 위해</td></tr><tr><td>몰리브덴산 나트륨 이수화물(Na2MoO4&middot; 2H2O)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>M1651-100G</td><td>미량 원소 스톡 솔루션용.</td></tr><tr><td>나트륨 테트라 보레이트 12 수화물 (붕사) (Na 2 B 4 O 7&middot; 10H2O)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>S9640</td><td>미량 원소 스톡 솔루션용.</td></tr><tr><td>분광 광도계</td><td>BMG</td><td>SPECTROstar OMEGA</td><td>600nm에서 OD를 측정합니다. 600nm에서 OD를 읽을 수 있는 다른 분광 광도계를 사용할 수 있습니다.</td></tr><tr><td>황산(물과 1:1 비율로 희석) (H2SO4)</td><td>Thermo Scientific Chemicals</td><td>11337588</td><td>Brock 원액 II/III의 pH를 최종 pH 2&ndash;3로 조정하는 데 사용됩니다.</td></tr><tr><td>Thermomixer</td><td>DLab</td><td>HM100-Pro</td><td>다른 온도 혼합기도 사용할 수 있으며; 주요 고려 사항은 65&ndash를 유지할 수 있는 능력입니다; 75 > C 온도 및 400 RPM</td></tr><tr><td>Uracil (C4H4N2O2)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>U0750</td><td>pyrE의 결실은 S. acidocaldarius에 사용되는 일반적인 유전자 마커입니다. 결실 균주는 성장을 위해 우라실을 보충해야 합니다. DSM639 야생형 균주에 대해서는 보충제가 반드시 필요한 것은 아니지만, 향후 실험에 결실 균주가 포함될 수 있으므로 여기에 포함되었습니다.</td></tr><tr><td>바나딜 설페이트 이수화물 (VOSO4&middot; 2H2O)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>204862</td><td>미량 원소 스톡 솔루션용.</td></tr><tr><td>아연 황산염 헵타 하이드레이트 (ZnSO 4&middot; 7H2O)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>221376</td><td>미량 원소 스톡 솔루션용.</td></tr></tbody></table>

삶의 극한에서의 적응 : 극한 고령 archaeon sulfolobus acidocaldarius를 사용한 실험적 진화

Adaptation at the Extremes of Life: Experimental Evolution with the Extremophile Archaeon Sulfolobus acidocaldarius

성장 곡선 측정 S. acidocaldarius DSM639의 성장 곡선은 그림 3A에 나와 있습니다. 성장은 열혼합기를 사용한 배양과 기존 인큐베이터를 사용한 배양을 비교할 때 유사한 것으로 나타났습니다. 평균 성장률 매개변수는 로지스틱 곡선을 각 반복된 성장 곡선에 맞추고 평균 및 표준 오차를 계산하여 추정했습니다. 열혼합기와 인큐베이터에서 중간 지수 단계까지의 시간은 각각 27.2시간 ± 1.1시간 및 31.1시간 ± 1.9시간이었습니다. 75°C에서 열혼합기와 인큐베이터의 예상 초기 증식 시간은 각각 4.29시간 ± 0.28시간 및 4.19시간 ± 0.44시간이었으며, 이는 이전에 발표된 값24와 일치합니다. 로그10(OD600nm)과 로그10(CFU) 사이의 관계는 선형 모델(조정된 R2 = 0.82, F(1,22) = 104, p &lt; 0.00001, 기울기 = 1.73 ± 0.17, 절편 = 9.73 ± 0.14)에 의해 잘 특성화되었습니다. 따라서 OD600nm와 CFU의 관계는 CFU = 10(1.73 × log10(OD600nm) + 9.73) 공식으로 주어집니다. 따라서 0.3의 OD600nm는 약 6.7 × 108 CFU/mL에 해당합니다(그림 3B).
온도 진화 실험 S. acidocaldarius DSM639에서 파생된 7개의 독립적인 계통을 사용하여 일정한 75°C, 일정한 65°C 및 온도 강하(75-65°C, 두 번의 전달마다 1°C씩 감소)의 세 가지 온도 조건이 시작되었습니다. OD600nm 측정은 실험의 45일(75°C에서 약 150세대) 동안 각 전달 후 수행되었으며 그림 4에 나와 있습니다. 며칠에 걸쳐 수행된 OD600nm 측정은 성장 기간, 온도 등과 같은 미묘한 차이의 영향을 받을 수 있기 때문에 본질적으로 잡음이 있습니다. 그러나 며칠에 걸쳐 수행된 측정은 개체군의 생존 가능성을 평가하는 데 여전히 유용할 수 있을 뿐만 아니라 시간이 지남에 따라 체력이 향상되고 있는지에 대한 지표를 제공할 수 있습니다. 일정한 75 ° C 조건에서의 계통은 실험이 끝날 때까지 0.125-0.3의 초기 범위에서 0.248-0.471의 범위로 OD600nm에서 증가했습니다. 이것은 이 치료로 체력이 향상되었음을 시사합니다. 대조적으로, 일정한 65 ° C 처리의 계통은 초기 0.018-0.087 범위에서 최종 시점에서 0.008-0.04로 OD600nm의 감소를 나타 냈습니다. 이는 개체군이 65°C의 일정한 온도에 적응할 수 없었음을 시사하지만, 생존 가능한 유기체를 회수할 수 있다는 사실은 개체군이 연속적인 희석을 통해 씻겨 나가지 않았음을 보여주며, 이는 어느 정도의 적응을 시사합니다. 마지막으로, 온도 강하 처리의 모집단은 초기 OD600nm 범위인 0.099-0.279에서 Tx6에서 0.3-0.39(이 처리에서 288시간 및 73°C에 해당)로 증가한 후 최종 시점에서 0.003-0.024 범위로 꾸준히 감소했습니다.
성장/피트니스 분석 진화 실험에 따른 각 후손 집단에 대해 적합성 분석을 수행했습니다. OD600nm 는 7개의 독립적인 계통 모두에 대해 48시간 성장 후 분석한 후 '선택 환경'을 주요 효과로, '복제/열혼합기'를 블록 효과로 사용하여 각 분석 온도에 대해 R에 선형 모델을 피팅했습니다. 조상 균주의 성장은 치료 대조를 위한 기준 수준으로 사용되었습니다. 데이터는 그림 5에 나와 있습니다.
75 °C에서 분석했을 때, 일정한 75 °C (t-test: t210=3.64, p=0.0003) 및 일정한 65 °C(t-test: t210=2.8, p=0.005) 처리로부터의 계통에 대한 조상 변형에 대한 적합성이 평균적으로 유의하게 증가했지만, 온도 강하 처리(t-test: t210=−0.87, p=0.38)입니다. 65 °C에서 분석했을 때, 평균적으로 모든 처리의 계통은 적합성의 증가를 나타냈다(일정한 75 °C 계통; t- 검정 : t210 = 4.68, p&lt;0.0001, 일정한 65 ° C 계통; T- 테스트 : T210, = 4.24, P&lt; 0.0001, 온도 강하 계통; t-검정: t210=3.15, p=0.002). 그러나 두 분석 온도 모두에서 계통 간에 적합성에 상당한 차이가 있었습니다(그림 5). 어떤 혈통들은 조상의 혈통과 크게 다르지 않았거나 체력이 감소하였다; 이는 특히 온도 강하 처리로 인한 계통에서 분명했습니다.
OD600nm 와 CFU/mL 사이의 관계가 진화 실험 중에 변경되었을 수 있다는 점은 주목할 가치가 있습니다. 이것은 진화된 계통에 대한 성장 매개변수를 결정하여 평가할 수 있습니다(3.1-3.10단계 참조).
전체 게놈 염기서열 분석 결과 전체 게놈 분석은 S. acidocaldarius DSM639(RefSeq accession NC_007181.1)의 참조 게놈을 사용하여 일정한 75°C 조건에서 7개 계통에 대해 breseq(버전 0.38.1)25를 사용하여 수행되었습니다. 모든 후손 계통의 게놈에 걸쳐 삽입, 결실 및 단일 뉴클레오티드 다형성(SNP)과 관련된 다양한 돌연변이가 밝혀졌습니다(표 2). 단백질 코딩 유전자에서 다중 삽입 및 비동의어 돌연변이가 발생했으며, 유전자 프로모터 영역의 프레임 시프트로 인해 유전자 발현에 영향을 미칠 수 있는 유전자 간 영역에서도 발생했습니다. 일부 돌연변이는 세포벽 생합성, 전사, 대사, 세포 수송 및 촉매 활성과 같은 다양한 기능에 관여하는 유전자의 여러 후손 계통에 걸쳐 일관되었습니다(표 2). 이러한 돌연변이 중에는 7 개 계통 중 5 개 계통에서 54,667 개의 염기쌍이 대량으로 결실되었습니다. 이는 각 모집단에 대한 누락된 커버리지 증거 플롯(빈도 93.2%에서 100% 범위)에 의해 확인되었습니다. 삭제된 영역은 53개의 유전자가 손실되는 것과 같습니다. 적응에서 이러한 유전자의 역할은 향후 연구에서 조사될 것입니다. DSM639의 사용된 분리체와 발표된 참조 서열(보충 표 1 참조) 간에 몇 가지 차이점이 확인되었습니다.
쉐이킹 인큐베이터와 열믹서의 에너지 소비 비교 진탕 인큐베이터의 에너지 소비는 일반적인 배양 온도 범위와 여기에 사용된 75°C 온도에서 상업적으로 이용 가능한 에너지 모니터링 스마트 플러그를 사용하는 열혼합기와 비교되었습니다. 75°C에서 열혼합기는 기존 진탕 인큐베이터의 약 1/40 에너지를 소비했으며(그림 6), 이는 열혼합이 실험적 진화와 관련된 탄소 발자국을 줄일 수 있는 잠재적 수단임을 시사합니다.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66271/66271fig01v2.jpg"> 그림 1: 세 가지 온도 처리에 걸친 진화 실험 프로토콜을 보여주는 흐름도. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66271/66271fig01largev2.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66271/66271fig02v2.jpg"> 그림 2: 성장/적합성 분석 프로토콜의 단계를 보여주는 순서도. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66271/66271fig02largev2.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66271/66271fig03.jpg"> 그림 3: S. acidocaldarius DSM639에 대한 주요 성장 파라미터 결정 및 배양 장치 비교. 3개의 복제 배양물을 7개의 개별 튜브에서 75°C에서 성장시켰습니다. 파괴 샘플링은 (A) OD600nm 를 측정± 데 사용되었습니다( n=3 기술 반복의 표준 오차를 의미하며, 일부 오차 막대는 플로팅 기호보다 작음). 곡선은 적합한 로지스틱 성장 모델 및 (B) 콜로니 형성 단위(CFU)를 나타냅니다. 선은 적합된 로그-로그 선형 회귀 모델을 나타냅니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66271/66271fig03large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66271/66271fig04.jpg"> 그림 4: 진화 실험 중에 얻은 광학 밀도(OD600nm)에 대한 대표적인 결과. 약 150세대에 걸쳐 수행된 세 가지 온도 처리(일정 65°C, 일정 75°C, 강하 75°C-65°C)에서 진화 실험 중에 측정된 독립적인 계통의 광학 밀도. 곡선은 각 독립적인 계보에 대해 시간이 지남에 따라 황토가 매끄럽게 변하는 것을 나타냅니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66271/66271fig04large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66271/66271fig05.jpg"> 그림 5: 성장 분석의 대표적인 결과. 조상 균주와 비교하여 온도 진화 실험(일정 65°C, 일정 75°C, 강하 75°C-65°C)에 따라 S. acidocaldarius DSM639에서 파생된 독립적인 계통에 대한 성장 분석. 모든 계통에 대해 성장은 65 °C 및 75 °C에서 분석되었습니다. 컬러 포인트는 기술 복제의 평균 ± 표준 오차를 보여줍니다 (회색으로 표시, 조상에 대해 n = 12, 진화 된 각 계통에 대해 n = 3). 회색 막대는 조상 적합성의 평균 ± 표준 오차를 나타냅니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66271/66271fig05large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66271/66271fig06.jpg"> 그림 6: 기존 인큐베이터와 열혼합기 장치의 에너지 소비. 에너지 소비는 시중에서 판매되는 에너지 모니터링 스마트 플러그를 사용하여 2시간 동안 기록되었습니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66271/66271fig06large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
표 1: S. acidocaldarius를 성장시키는 데 필요한 배지 레시피 및 원액. 모든 매체 및 원액은 이중 증류된 H2O (ddH2O)로 만든 다음 표시된 대로 0.22 μm 필터를 통해 고압멸균 또는 필터 멸균으로 멸균해야 합니다. 모든 미디어 및 스톡 솔루션을 준비하는 방법에 대한 자세한 설명은 프로토콜의 섹션 1을 참조하십시오. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66271/Table%201.xlsx" target="_blank">이 표를 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.</a>
표 2: 후손 계통의 전체 게놈 염기서열 분석에 대한 대표적인 결과 . 일정한 75 °C 처리에서 S. acidocaldarius DSM639의 후손 혈통에서 발견되는 돌연변이. 돌연변이는 S. acidocaldarius DSM639에 대한 참조 서열에 비해 몇 가지 변화를 가지고 있는 계통의 직계 조상에 대한 상대적인 변화를 나타냅니다(RefSeq NC_007181; 조상에서의 돌연변이는 보충 표 1에 나와 있음). n 은 돌연변이가 발견된 계통의 수를 나타냅니다. '전방 판독 프레임'에 → 유전자; '역판독틀(reverse reading frame)'에 ← 유전자가 있다. †이러한 변화는 S. acidocaldarius DSM639의 분리체에 존재하는 (A)10→11 프레임시프트에 상대적이다(보충 표 1). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66271/Table%202.xlsx" target="_blank">이 표를 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.</a>
보충 표 1: 참조 서열에 대한 S. acidocaldarius DSM639의 분리에 존재하는 돌연변이(RefSeq accession NC_007181.1). '전방 판독 프레임'에 → 유전자; '역판독틀(reverse reading frame)'에 ← 유전자가 있다. ‡SACI_RS04020는 NC_007181.1에서 pseudogene으로 주석이 추가되었지만, 여기에서 관찰된 Δ1 bp frameshift 돌연변이는 돌연변이와 마찬가지로 기능을 복원하는 것으로 추정되며, rgy reverse gyrase 유전자에 100% 동일성을 가진 단백질을 암호화합니다(RefSeq accession WP_176586667.1). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66271/Supplementary%20Table-1.zip" target="_blank">이 파일을 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.</a>

삶의 극한에서의 적응 : 극한 고령 Archaeon Sulfolobus acidocaldarius를 사용한 실험적 진화

The archaeon Sulfolobus acidocaldarius has emerged as a promising thermophilic model system. Investigating how thermophiles adapt to changing temperatures ...

adaptation-at-extremes-life-experimental-evolution-with-extremophile

Research

연구

JoVE Journal

Biology

생물학

여기서는 chemostat 문화 사용 조건 하에서 미생물 적응 진화 실험을 얻을 프로토콜을 제시한다. 또한, 진화 된 균주의 게놈 분석은 설명한다.

Chemostat를 사용하여 미생물의 적응 연구소 발전을위한 절차

지열 온천에서 중금속 내성 미생물을 분리하는 것은 생물 정화 및 환경 모니터링 바이오 시스템 개발을위한 뜨거운 주제입니다. 이 연구는 온천에서 중금속 내성 박테리아를 분리하고 식별하기위한 방법 론적 접근법을 제공합니다.

환경 오염을 해결하기위한 Extremophilic 미생물의 생물 탐사

이 동영상은 형광 염료와 인간 배아 줄기 세포 및 mesenchymal 줄기 세포의 라벨에 대한 기술을 보여줍니다. 이 기술은 광학 이미징과 이식 줄기 세포의 생체내 추적에와 형광 현미경과 histopathological 상관 관계에 대해 사용할 수 있습니다.

광학 이미징과 비침습 감지를위한 형광 염료와 함께 줄기 세포를 라벨링

여기 우리는 감독, 분자 진화를 통해 트레 recombinase의 생성을보고. 트레 recombinase는 감염된 인간의 세포에서 provirus의 절단 및 박멸 그 결과, HIV - 1 provirus의 LTR 시퀀스 내에서 미리 정의된 대상 시퀀스를 인식합니다. 아직 초기에있는 동안, 감독 분자 진화는 분자 수술과 분자 의학의 도구가 될 것입니다 정의 효소의 생성을 허용합니다.

트레 Recombinase의 분자 진화

이 프로토콜에서 우리는 측정하는 방법을...

측정 Caenorhabditis 엘레간스</em96 웰 플레이트에 Microtiter> 수명

인간 자원 봉사자의 표면 부스러기 생검을 통해 얻은 비강 상피 세포, 조직 배양 인서트로 확장 및 전송됩니다. 포화 상태에 도달하면, 세포는 섬모와 비 섬모 세포의 문화를 산출, 공기 액체 계면에서 재배되고 있습니다. 차별화 된 비강 상피 세포 배양은 호흡기 점막을 공부 가능한 실험 모델을 제공합니다.

에어 리퀴드 인터페이스에서 인간의 비강 상피 세포의 배양

우리는 촬상을 사용 저산소증 글로벌 RNA 합성의 분석을위한 기술을 설명한다. RNA의 클​​릭 - 화학 라벨은 이전에 저산소증에서 수행하고 단일 세포 수준에서 글로벌 RNA 변화의 시각화를 허용하지 않았습니다. 이 접근법은 해외 RNA 합성 세포 간 변화의 직접적인 시각화를 허용하며, 기존의 평균화 RNA 기술을 보완한다.

저산소증에 따라 단일 세포 수준에서 글로벌 RNA의 합성 분석

단일 형광체는 피오나를 사용하여 나노 미터 정밀도로 지역화 할 수 있습니다. 여기에 FIONA 기술의 요약보고, 어떻게 FIONA 실험을 수행하는 기술이다.

하나 나노 미터의 정확도와 형광 이미징 (피오나)

Non-coherent Xenon light는 협대역 간섭 및 중성 밀도 필터를 통과하여 다양한 파장과 강도의 빛을 배양된 세포에 전달했습니다. 이 프로토콜은 적색/근적외선 요법이 in vitro 반응성 종의 생산에 미치는 영향을 평가하는 데 사용되었으며, 테스트된 매개변수를 사용하여 효과가 관찰되지 않았습니다.

파장과 산화 스트레스에 레드 / 근적외선 치료의 강렬의 범위의 효과의 평가를위한 방법 체외

고도로 압축된 유사분열 염색질의 축합의 분자 메커니즘은 잘못 정의되어 있습니다. 당사는 HeLa 세포와 Xenopus laevis 난자 추출물에서 분리한 유사분열 염색질 클러스터를 기반으로 in vitro에서 응축 과정을 충실하게 재구성하는 cell-free 분석을 제시합니다.

셀 무료 분석은 유사 분열의 끝에서 염색질 Decondensation을 공부하기

학습하세요 고온 미생물의 실험적 진화를 위한 고효율 프로토콜을 Sulfolobus acidocaldarius를 사용하여 개발한 방법입니다. 이 연구는 극한 환경 적응 메커니즘과 진화 역학을 실시간으로 관찰할 수 있는 새로운 가능성을 제시합니다.

삶의 극한에서의 적응 : 극한 고령 Archaeon Sulfolobus acidocaldarius를 사용한 실험적 진화

더 많은 동영상 탐색