Этот протокол содержит полное и всестороннее описание подробного процесса выделения, очистки и идентификации бацитрацин-продуцирующих Bacillus licheniformis из здоровых свиных фекалий.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
Этот протокол содержит полное и всестороннее описание подробного процесса выделения, очистки и идентификации бацитрацин-продуцирующих Bacillus licheniformis из здоровых свиных фекалий.
Bacillus licheniformis и бацитрацин имеют огромный рынок применения и ценность в области медицины, химии, аквакультуры, сельского хозяйства и побочных продуктов. Поэтому отбор B. licheniformis с высокой продукцией бацитрацина имеет большое значение. В этом экспериментальном протоколе Bacillus с высоким выходом бацитрацина был выделен, очищен и идентифицирован из свежих фекалий здоровых свиней. Также было проверено ингибирующее действие вторичного метаболита бацитрацина на Micrococcus luteus . Для качественного и количественного определения бацитрацина использовали тонкослойную хроматографию и высокоэффективную жидкостную хроматографию. Физиологические и биохимические характеристики B. licheniformis определяли по соответствующим наборам. Филогенетические отношения B. licheniformis были определены и построены с помощью детекции последовательности генов. Этот протокол описывает и вводит стандартный процесс выделения, очистки и идентификации B. licheniformis из свежих фекалий животных с различных точек зрения, обеспечивая метод широкомасштабного использования B. licheniformis и бацитрацина на заводах.
Bacillus licheniformis — вид бацилл из семейства Firmicutes, который широко распространён в различных средах обитания, таких как вода, почва и кишечник животных1. B. licheniformis имеет короткую и толстую палочковидную структуру и передвигается индивидуально2. Колония почти круглая и тусклая, с центральной выпуклостью и аккуратными краями серовато-белогоцвета 3. Он обладает сильной способностью к росту и размножению и может поглощать и использовать питательные вещества из различных источников углерода, таких как моносахариды, полисахариды, кетоза и органические кислоты4. На более поздней стадии роста и развития B. licheniformis может существовать в виде спящих спор и продуцировать антибактериальные вещества, такие как бацитрацин, лихенизин и сурфактин. Он также может противостоять дефициту питательных веществ и экстремальным внешним условиям5. Явного предпочтения кодонов не существует, а эффективная система секреции определяет гетерологичную белковую секрецию B. licheniformis, которая в два раза выше, чем у Bacillus subtilis6. Он часто используется для производства ферментных препаратов, таких как протеаза, амилаза и целлюлаза7. Из-за отсутствия эндогенных токсинов он сертифицирован как безопасный для пищевых продуктов штамм и внесен в список QPS по EFSA8. Таким образом, существует несколько потенциальных применений, включая производство биоактивных соединений, которые имеют широкий спектр применения в аквакультуре, сельском хозяйстве, пищевой промышленности, биомедицине и фармацевтической промышленности. Кроме того, B. licheniformis является важным компонентом кишечной флоры животных, что может способствовать повышению продуктивности животных, улучшению баланса кишечной флоры и профилактике заболеваний. В 2004 г. был проанализирован весь геном B. licheniformis ATCC14580, и постепеннобыла изучена исходная информация о транскрипционной трансляции, сворачивании белка и механизме секреции9. Эта генетическая информация делает его способствующим генетической модификации на молекулярном уровне, способствуя широкомасштабному производству B. licheniformis.
Бацитрацин является додекациклическим пептидным антибиотиком, продуцируемым нерибосомальной пептидсинтетазой путем вторичного метаболизма у B. subtilis и B. licheniformis. Бацитрацин представляет собой смесь, состоящую из различных компонентов, таких как бацитрацин А, В и С, где одна или две аминокислоты различаются между каждым компонентом; среди них наибольшей биологической активностью обладает бацитрацин А10. Бацитрацин может ингибировать грамположительные бактерии, такие как стафилококк и Micrococcus luteus, а также некоторые грамотрицательные бактерии, ингибируя образование клеточной стенки и взаимодействуя с мембрансвязывающими белками. Между тем, бацитрацин безопасен и стабилен, ему нелегко выработать лекарственную устойчивость, и он может быть совместим с другими антибактериальными препаратами. Поэтому бацитрацин используется в медицинской и ветеринарной практике. Кроме того, из-за его быстрой скорости выведения и низкой скорости усвоения, его также можно использовать в качестве добавки к кормам для животных13.
B. licheniformis может колонизировать кишечник и улучшать микросреду желудочно-кишечного тракта. Адгезия и репродуктивная способность и связанные с ними физиологические функции Bacillus из разных источников в желудочно-кишечном тракте разных животных различны. Выведенный из свиньи B. licheniformis более благоприятен для колонизации в кишечнике свиней и другого домашнего скота. Существует тесная связь между относительным обилием кишечных пробиотиков и состоянием здоровья хозяина14. Пищевая добавка с смесью B. licheniformis у поросят-отъемышей улучшает экосистему кишечника за счет изменения состава микробиоты и метаболической активности, а также влияет на слизистую оболочку кишечника15. Фекалии животных могут отражать тип и количество кишечной флоры животных. В этом протоколе описывается выделение и очистка бацитрацин-продуцирующих Bacillus spp. из здоровых свиных фекалий. Кал получают от свиноматок породы Тайху, которых не кормят комбикормами и которые имеют отличные производственные показатели на свинофермах. Изоляты были идентифицированы как B. licheniformis на основании их морфологических характеристик, физико-химических свойств и биохимической идентификации.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Все экспериментальные процедуры были задокументированы и одобрены Этическим комитетом Нанкинского технического университета. Кал был получен от свиноматок тайху в возрасте около 2 лет (см. Таблицу материалов), которые были выращены на профессиональных и стандартных свинофермах.
1. Подготовка носителей
2. Выделение и очистка Бациллы из свежих фекалий здоровых свиней
3. Скрининг на ингибирование активности M. luteus
4. Идентификация бацитрацина методом тонкослойной хроматографии
5. Определение бацитрацина методом ВЭЖХ
6. Морфологическая идентификация
7. Физиолого-биохимическая идентификация
8. Определение последовательности генов штамма
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
В этом эксперименте из свежих фекалий здоровых свиней было выделено 48 штаммов Bacillus , пронумерованных от 1001 до 1048. Среди них 15 штаммов обладали антибактериальной активностью в отношении M. luteus. Из 15 штаммов титры бацитрацина измеряли с помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии, как показано в таблице 1. Среди них B. licheniformis No 1026 имел самый высокий титр бацитрацина — 456,35 ± 21,75 Ед/мл, поэтому для последующих экспериментов был выбран No 1026.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
B. licheniformis быстро растет при простых условиях культивирования и быстром потреблении сахара, а зрелая технология ферментации способствует экономии затрат на промышленное производство13. Широкое применение B. licheniformis и его секретов, бацитрацина, определило его перспективную рыночную стоимость. В сельском хозяйстве B. licheniformis используется в качестве биоудобрения для улучшения роста растений и усвоения питательных веществ з...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Авторам нечего раскрывать.
Это исследование было поддержано Национальной программой ключевых исследований и разработок Китая (No 2022YFC2104800) и проектом «Шесть вершин талантов» в провинции Цзянсу (No 2019-NY-058).
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| 2 & раз; Phanta Flash Master Mix | Nanjing Vazyme Biotechnology Co., Ltd., Нанкин, Китай | P252-01 | |
| 2kb ДНК-маркер | Beijing Trans Biotechnology Co., Ltd., Пекин, Китай | BM121-01 | |
| Ацетонитрил | Shanghai Aladdin Biochemical Technology Co., Ltd., Шанхай, Китай | A104443 | |
| порошок агара | Shanghai Macklin Biochemical Technology Co., Ltd., Шанхай, Китай | A800730 | |
| Agarose | Shanghai Aladdin Biochemical Technology Co.,Ltd., Шанхай, Китай | A104062 | |
| сульфат аммония ((NH4)2SO4) | Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd., Шанхай, Китай | 10002917 | |
| Автоклавный стерилизатор | Zealway Instrument Inc., Сямынь, Китай | GI36DWS | |
| Биохимическая идентификационная полоска Bacillus | Qingdao Haibo Biotechnology Co., Ltd., Циндао, Китай | HBIG14 | |
| Bacitracin | Shanghai Yuanye Bio-Technology Co., Ltd., Шанхай, Китай | B65740 | |
| Набор для экстракции ДНК бактерий | Tiangen Biochemical Technology Co., Ltd., Пекин, Китай | DP209 | |
| Дышащая герметизирующая пленка | Beijing Leiborun Biotechnology Co., Ltd. | BS-QM-01A | |
| Бутанол | Шанхай Аладдин Биохимическая Технология Ко., Лтд., Шанхай, Китай | B433378 | |
| C18 (5 μ м, 4,6 и раз; 250 мм) Колонна ВЭЖХ | Rizhao Kepuno New Material Co., Ltd., Жичжао, Китай | C1805-462510 | |
| Карбонат кальция (CaCO3) | Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd., Шанхай, Китай | 10005717 | |
| Центрифуга | New Brunswick Scientific Co., Inc., Великобритания | 5452 | |
| Хроматографическая емкость | Нанкин Tenghui Experimental Technology Co., Ltd., Нанкин, Китай | P-1 | |
| Коническая бутылка | Sichuan Shubo Co., Ltd., Чэнду, Китай | 18012 | |
| Инкубатор с постоянной температурой | Taist Instrument Co., Ltd., Тяньцзинь, Китай | GH4500 | |
| Дикалийфосфат (K2HPO4) | Xilong Chemical Co., Ltd., Гуандун, Китай | XL0015 | |
| EDTA-2Na | Shanghai Aladdin Biochemical Technology Co., Ltd., Шанхай, Китай | E397526 | |
| Электронные весы | Mettler Toledo International Co., Ltd. | FA2104 | |
| Этиловый спирт | Shanghai Aladdin Biochemical Technology Co., Ltd., Шанхай, Китай | E130059 | |
| Набор для очистки геля Midi | Tiangen Biochemical Technology Co., Ltd., Пекин, Китай | DP302 | |
| Стеклянный стержень | Chengdu Yibang Kexi Instrument Co., Ltd. | 1294 | |
| Глюкоза | Shanghai Macklin Biochemical Technology Co., Ltd., Шанхай, Китай | D823520 | |
| Набор для окрашивания Gram's | Qingdao Haibo Biotechnology Co., Ltd., Циндао, | Китай HB8278 | |
| Высокопроизводительный жидкостный хроматограф | Agilent Technologies, Inc., Калифорния, Америка | 1260 | |
| Аппарат | для горизонтального электрофорезаПекин Liuyi Biotechnology Co., Ltd., Пекин, Китай | DYCP-31DN BIOMATE | |
| Кольцо для инокуляции | Shanghai Muchen Biotechnology Co., Ltd., Шанхай, Китай | 3171026 | |
| Магнитная мешалка | Wiggens GmbH Co., Ltd., Германия | WH220 PLUS | |
| Метиловый спирт | Shanghai Aladdin Biochemical Technology Co., Ltd., Шанхай, Китай | M116115 | |
| Микроцентрифужная трубка | Shanghai Muchen Biotechnology Co., Ltd., Шанхай, Китай | 1351171 | |
| Micrococcus luteus | Bena Culture Collection, Сучжоу, Китай | BNCC102589 | |
| Микропористая фильтровальная мембрана | Nantong Suri Experimental Equipment Co., Ltd. | PES0.22 | |
| Нингидрин | Шанхай Аладдин Биохимическая технология Ко., Лтд., Шанхай, Китай | N105629 | |
| Завод оптических микроскопов | Завод оптических приборов, Шанхай, Китай | DYS-108 | |
| Свиные фекалии | Нанкинская свиноферма Цюаньфу, Нанкин, Китай | ||
| полимеразной цепной реакции (ПЦР) | Сучжоу Дуншэн Xingye Scientific Instrument Co., Ltd., Сучжоу, Китай | ETC811 | |
| Профессиональная компания по секвенированию | General Biology (Anhui) Co., Ltd., Аньхой, Китай | ||
| Pyridine | Shanghai Aladdin Biochemical Technology Co., Ltd., Шанхай, Китай | P111516 | |
| Shaker | Taicang Qiangle Experimental Equipment Co., Ltd., Тайцан, Китай | HYL-C | |
| Silicagel GF254 тонкослойная пластина | Yantai Huayang New Material Co., Ltd., Яньтай, Китай | HPT-HSGF5025023 | |
| хлорид натрия (NaCl) | Shanghai Macklin Biochemical Technology Co., Ltd., Шанхай, Китай | S805275 | |
| цитрат натрия | Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd., Шанхай, Китай | C39197100001 | |
| растворимый крахмал | Shanghai Macklin Biochemical Technology Co., Ltd., Шанхай, Китай | S817547 | |
| Термостат водяная баня | Shanghai Heheng Instrument Equipment Co., Ltd., Шанхай, Китай | DK-8D | |
| Tryptone | Shanghai Aladdin Biochemical Technology Co., Ltd., Шанхай, Китай | T139519 | |
| Ultra GelRed | Nanjing Vazyme Biotechnology Co., Ltd., Нанкин, Китай | GR501-01 | |
| Инструмент для ультрачистой воды | Merck KGaA Co., Ltd., Германия | Milli Ультразвуковой очиститель Direct-Q8 | |
| Jiangsu Huaguan Electric Appliance Group Co., Ltd., Цзянсу, Китай | SB-100DT | ||
| Штангенциркуль | Sanfeng Company, Япония | N20P | |
| Порошок дрожжевого экстракта | Vicbio Biotechnology Co., Ltd., Пекин, Китай | LP0021 |
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Эта статья была опубликована
Видео скоро будет доступно