We beschrijven fixatie, paraffine insluiten en dunne vectorafbeeldingsbestanden technieken voor microbiële kolonie biofilms. In bereid monsters, kunnen biofilm substructuur en verslaggever expressiepatronen worden gevisualiseerd door microscopie.
Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.
Methodenartikel
We beschrijven fixatie, paraffine insluiten en dunne vectorafbeeldingsbestanden technieken voor microbiële kolonie biofilms. In bereid monsters, kunnen biofilm substructuur en verslaggever expressiepatronen worden gevisualiseerd door microscopie.
Afdelen via het insluiten van paraffine is een grotendeels gevestigde techniek in eukaryotische systemen. Wij bieden hier een methode voor de fixatie, insluiten, en segmenteren van intact microbiële kolonie biofilms gebruik van paraffine geperfundeerd. Aan te passen deze methode voor gebruik op de kolonie biofilms, we ontwikkelde technieken voor het behoud van elk monster op het substraat van de groei en het lamineren met een agar-overlayer, en lysine toegevoegd aan de kleefpoeders oplossing. Deze optimalisaties verbeteren monster bewaring en het behoud van micromorphological functies. Monsters voorbereid op deze wijze zijn vatbaar voor dunne segmenteren en imaging door licht, fluorescentie en transmissie-elektronenmicroscopie. Wij hebben deze techniek toegepast om de kolonie biofilms van Pseudomonas aeruginosa, Pseudomonas synxantha, Bacillus subtilisen Vibrio cholerae. Het hoge niveau van detail zichtbaar in de monsters die zijn gegenereerd door deze methode, gecombineerd met verslaggever stam engineering of het gebruik van bepaalde kleurstoffen, spannende inzichten in de Fysiologie en de ontwikkeling van microbiële gemeenschappen kan bieden.
Meeste microben hebben de capaciteit om formulier biofilms, samengehouden gemeenschappen van cellen door zelf geproduceerde matrices. Biofilms kunnen worden gekweekt in vele soorten van fysieke setups, met verschillende regimes van nutriënten en substraat bepaling. Specifieke tests voor biofilm vorming neiging om opbrengst reproduceerbare meercellige structuren, en gemeenschappelijke platforms voor fylogenetisch divers soort de Gemeenschap of de macroscopische niveau in acht worden genomen. Wanneer microben zijn gegroeid als kolonies op solide medium onder een atmosfeer, macroscopische morfologie brengt informatie over de capaciteit voor de productie van de matrix en vaak correleert met andere eigenschappen 1,2,3. De interne architectuur van microbiële kolonies bieden ook aanwijzingen met betrekking tot de biofilm-specifieke chemie en fysiologie, maar moeizaam te karakteriseren. Recente toepassingen van cryoembedding en cryosectioning technieken aan bacteriële kolonies hebben ingeschakeld beeldvorming en visualisatie van specifieke kenmerken op ongekende resolutie 4,5,6. Studies met dierlijk weefsel hebben echter aangetoond dat paraffine insluiten biedt superieure behoud van morfologie in vergelijking met cryoembedding 7 en is gebruikt voor het visualiseren van bacteriën in weefsels 8,9. Daarom hebben we een protocol voor fixatie, paraffine insluiten en dunne afdelen van microbiële kolonie biofilms ontwikkeld. Hier beschrijven we de voorbereiding van Pseudomonas aeruginosa PA14 kolonie-biofilm dunne secties 10,11, maar we hebben ook met succes deze techniek toegepast om biofilms gevormd door de bacteriën Pseudomonas synxantha, Bacillus subtilis, en Vibrio cholerae12.
Het proces van paraffine-insluiting en dun-afdelen biofilms volgt een eenvoudige logica. Ten eerste, de biofilms zijn ingekapseld in een laagje agar morfologie behouden tijdens de verwerking. Ten tweede, de ingekapseld-biofilms zijn ondergedompeld in een hechtmiddel aan dwarslijn macromoleculen en micromorfologie behouden. Deze zijn vervolgens gedehydrateerde met alcohol, gewist met een meer niet-polair oplosmiddel en vervolgens geïnfiltreerd met vloeibare paraffine. Zodra het geïnfiltreerd, worden de monsters ingebed in de wax blokken voor het segmenteren. Secties zijn gesneden, gemonteerd op dia's en vervolgens gerehydrateerd om hen terug te keren naar een meer oorspronkelijke staat. Vanaf dit punt, kunnen zij worden gekleurd of bedekt met montage medium voor microscopische analyse.
Dit protocol produceert dunne secties van microbiële biofilms geschikt voor histologisch analyse. Kolonie biofilm substructuren worden weergegeven als dunne secties opgesteld op basis van deze methode zijn beeld door de lichte microscopie. Biofilms kunnen ook worden gekweekt op media met fluorescerende vlekken specifiek voor afzonderlijke functies of gekleurd bij de rehydratie stap, onmiddellijk voorafgaand aan de montage (stappen 9.5-9.6). Ten slotte kunnen microben worden ontworpen om te produceren van fluorescente proteïnen in een constitutief of gereglementeerde mode waardoor in situ rapportage van de cel distributie of gen expressie binnen deze Gemeenschappen. We hebben deze methoden gebruikt om te bepalen van de kolonie biofilm diepte, cel distributie, verdeling van de matrix, groeipatronen en Spatio genexpressie.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
1. de groei van Pseudomonas aeruginosa kolonie Biofilms
2. voorbereiding van de kleefpoeders oplossing
3. directe toepassing van fixeerspray op de kolonie Biofilm [Optional]
Opmerking: We hebben gevonden dat biofilm morfologie best behouden blijft wanneer de topagar wordt toegevoegd vóór de fixatie. Deze stap vormt echter ook een verandering in de omgevingscondities die de genexpressie kunnen beïnvloeden. Fluorescerende verslaggever expressiepatronen moeten daarom worden geverifieerd met behulp van een afzonderlijk protocol waarin de fixatie stap wordt uitgevoerd vóór de toevoeging van de topagar, zoals hier is beschreven.
4. overlay kolonies met Agar
5. fixatie
6. voorbeeld Processing: Buffer Wash, uitdroging, Clearing en infiltratie
7. steekproef inbedding
8. segmenteren
9. warmte-vaststelling rehydratie en montage
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Deze methode genereert biofilm dun-secties waarin verschillende morfologische kenmerken en de zones van de genexpressie door DIC, fluorescentie microscopie en TEM beeld kunnen worden. Hoewel DIC geschikt zijn met behulp van een 40 X olie onderdompeling doelstelling kan voldoende zijn om te laten zien van sommige morfologische kenmerken (figuur 2E), we hebben gevonden dat fluorescentie microscopie van stammen ontworpen om constitutively express fluorescent pro...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Paraffine-insluiting en dun-afdelen weefselsteekproeven is een klassieke histologische techniek die toelaat beeldvorming van micro-morfologische structuren en wordt vaak gebruikt op eukaryotische weefsels, en met enig succes is vereffend met microbiële monsters8 ,9. Terwijl cryoembedding voor sterke eigendomsvoorbehoud endogene en immunefluorescentie signaal zorgt, is het insluiten van paraffine over het algemeen beter als het biedt beter behoud van morfologie
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
De auteurs hebben niets te onthullen.
Dit werk werd gesteund door de NSF carrière AWARD 1553023 en NIH/NIAID award R01AI103369.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| 5 3/4" Pasteur pipette | Fisher Scientific | 13-678-6A | Koop bij universiteits biostores |
| Agar | Teknova | A7777 | |
| Buchner Aspirator (Vacuum) Flask | Pyrex | 5340 | Koop bij universiteits biostores |
| Chemisch-bestendige markeerstift | VWR | 103051-182 | Fabrikant: Leica |
| Klare nagellak | ******** | ******** | Koop in de winkel |
| Congo Red Indicator Grade | VWR | AAAB24310-14 | Fabrikant: Alfa Aesar |
| Coomassie Blue | VWR | EM-3340 | Fabrikant: EMD Millipore |
| TRIS-buffered Mounting Medium (met DAPI) | Fisher Scientific | 50 247 04 | Fabrikant: Electron Microscopy Sciences |
| Inbeddingsvorm | ******** | ******** | 3D geprint in huis |
| Inbeddingsvorm (commercieel) | Electron Microscopy Sciences | 70182 | |
| Ethanol 200P | Decon Labs, Inc. | 2701 | Koop bij universiteits biostores |
| Fijn gepunte penseel | ******** | ******** | Koop in de winkel, schilderspenseel |
| Glazen dekglasjes 60x22mm | Fisher Scientific | 12-519-21C | |
| Glazen rehydratatie mailer | Ted Pella | 21043 | 20 dia mailer |
| Histoclear-II, op oranje olie gebaseerde clearing agent | Fisher Scientific | 50 899 90150 | Fabrikant: National Diagnostics |
| Histosette, Inbedding Casette | Fisher Scientific | 15 182 701A | |
| L-lysine hydrochloride | Fisher Scientific | BP386 100 | |
| Microtoommessen met laag profiel | Fisher Scientific | 22 210 048 | Fabrikant: Sturkey |
| Micropipet | VWR | 89080-004 | Promo-pack |
| Micropipet tips | Zie opmerkingen sectie | Zie opmerkingen sectie | p10 (Fisher Scientific, 02 707 469), p200 (VWR, 89079-474), p1250 (VWR, 89079-486) |
| Microtoom | Fisher Scientific | 905200U/00016050 | Model: HM355S, Fabrikant: Microm, NON-CATALOG, Vendor Catalog # 905200U/00016050 |
| Formaldehyde, 37% Aqueous (Formalin) | Ricca Chemical | RSOF0010-500A | |
| Paraplast Xtra (paraffinewas) | VWR | 15159-486 | Fabrikant: McCormick Scientific |
| Petri schotels vierkant 100x100x15mm | Laboratory Disposable Products | D210-16 | |
| Kaliumchloride | EMD Chemicals | PX1405-1 | Onderdeel van fosfaat gebufferde zoutoplossing, bereid in huis |
| Kaliumfosfaat | Fisher Scientific | P380-500 | Onderdeel van fosfaat gebufferde zoutoplossing, bereid in huis |
| Mesjes | VWR | 55411-050 | Koop bij universiteits biostores |
| Dia's warmer | Fisher Scientific | NC0865259 | NON-CATALOG, Vendor Catalog # 12857D |
| Natriumchloride | VWR | 0241-1KG | Onderdeel van fosfaat gebufferde zoutoplossing, bereid in huis |
| Natriumfosfaat | VWR | BDH9296.500 | , Onderdeel van fosfaat gebufferde zoutoplossing, bereid in huis |
| Suprafrost histologie dia's | Fisher Scientific | 12-544-2 | |
| Weefsel vlot waterbad | Fisher Scientific | NC0815797 | Fabrikant: Ted Pella, Vendor Catalog # 28156-B |
| Automatische weefselprocessor | Fisher Scientific | 813160U/Q#00009061 | Model: STP120 weefselprocessor |
| Tryptone | Teknova | T9012 | |
| Gist extract | Teknova | Y9010 |
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.