Методика адаптивной лабораторной эволюции микроорганизмов с использованием хемостатическую

Summary

Здесь мы приводим протокол для получения адаптивной лабораторной эволюции микроорганизмов в условиях с использованием хемостате культуры. Кроме того, геномный анализ выделившегося штамма обсуждается.

Abstract

Естественная эволюция включает в себя генетическое разнообразие, такое как изменение окружающей среды и отбор между небольшими популяциями. Адаптивная лабораторная эволюция (ООВ) относится к экспериментальной ситуации, в которой эволюция наблюдается с использованием живых организмов в контролируемых условиях и стрессорах; Таким образом, организмы искусственно принуждаются к эволюционным изменениям. Микроорганизмы подвержены воздействию различных стрессоров в окружающей среде и способны регулировать определенные стресс-индуцируемые белки, чтобы увеличить свои шансы на выживание. Естественные спонтанные мутации вызывают изменения в геноме микроорганизма, которые влияют на его шансы на выживание. Длительное воздействие культуры хемостата провоцирует накопление спонтанных мутаций и делает доминантным наиболее адаптируемый штамм. По сравнению с методами переноса колоний и серийного переноса, культивирование хемостата влечет за собой наибольшее число делений клеток и, следовательно, наибольшее количество разнообразных популяций. Хотя для культивирования хемостата для ALE требуются более сложные устройства для культивирования, это менее трудоемко после начала операции. Сравнительный геномный и транскриптомный анализы адаптированного штамма дают эволюционные подсказки о том, как стрессоры способствуют мутациям, которые преодолевают стресс. Целью данной работы является ускорение эволюции микроорганизмов в контролируемых лабораторных условиях.

Introduction

Микроорганизмы могут выжить и адаптироваться к различных средах. Под сильным стрессом, адаптация может происходить путем приобретения полезных фенотипов случайными геномных мутаций и последующего положительного отбора ^1-3. Таким образом, микробные клетки могут адаптироваться путем изменения метаболических или регуляторных сетей для оптимального роста, которая называется "адаптивная эволюция". Последние важные микробные тенденции, такие как вспышки суперошибок и появления устойчивых штаммов микроорганизмов, которые очень тесно связаны с адаптивной эволюции в стрессовых условиях. В соответствии с определенными в лабораторных условиях, мы можем изучить механи....

Protocol

1. Подготовка оборудования

1. Получить хемостате банку (150-250 мл) или колбы Эрленмейера (250 мл), содержащей входное отверстие и выходное отверстие. Соедините порты с кремнием трубки позволяет скорости потока 10-100 мл / ч. Необязательно использовать вентиляционное отверстие, выпускное отверстие воздуха и регулируемой температурой воды на входе и выходе портов.
2. Получить устройство, подходящее для хемостатной банку, который обеспечивает перемешивания и температуры управления (или использовать ротационным качанием инкубатор).
3. Получают два перистальтических насосов для того, чтобы доставить свежую среду и собирать культуру.
4. ....

Results

Для адаптации напряжения высокой сукцинат, дикого типа E. палочка W3110 штамм культивировали в хемостате при D = 0,1 ч ^-1 в течение 270 дней (Рисунок 2).

Рисунок 2: High-сукцинат адаптация напряжения Е. палочки W3110 с использованием хемостате культуры. Тонкие стрелки показывают время , в котором была увеличена ко.......

Discussion

Микроорганизмы способны адаптироваться к практически во всех средах из-за их быстрого темпа роста и генетического разнообразия. Эволюция Адаптивная лаборатория позволяет микроорганизмы развиваться при условиях, разработанных, что обеспечивает способ выбора отдельных организмов, укрывательство спонтанными мутациями, которые полезны при заданных условиях.

Техника хемостатическую является более надежной для достижения искусственно приводимый эволюции, чем методы переноса по следующим причинам: .......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Мини-хемостат ферментатор	Biotron Inc.	-	изготовлена по специальному заказу
силиконовая трубка	Cole-Parmer	Masterflex L/S 13	размер трубки может варьироваться в зависимости от скорости разведения и размера ферментаторной банки.
банка для резервуара	Bellco	Бутылка для хранения медиа	20 л
химикаты	Sigma-Aldrich-реагент
глюкозы	Sigma-Aldrich	G5767	ACS реактив
NH4Cl	Sigma-Aldrich	A9434	для молекулярной биологии, подходит для клеточных культур, ≥ 99,5%
NaCl	Sigma-Aldrich	746398	реагент ACS, ≥ 99%
Na2HPO4· 2H2O	Sigma-Aldrich	4272	98,5-101%
KH2PO4	Sigma-Aldrich	795488	реагент ACS, ≥ 99%
MgSO4· 7H2O	Sigma-Aldrich	230391	реагент ACS, ≥ 98%
CaCl<суб>2	Сигма-Олдрич	793639	реагент ACS, ≥ 96%
тиамин и миддот; HCl	Sigma-Aldrich	T4625	реагент марки, ≥ 99%
Na2· сукцинат&миддот; 6H2O	Sigma-Aldrich	S2378	ReagentPlus, ≥ 99%