モデル線虫の天然微生物叢の分離と特性評価
Summary
Caenorhabditis elegans は生物学の主要なモデル種の1つですが、ほとんどすべての研究は、その自然に関連する微生物の不在下で行われています。ここで説明する方法は、将来の機能的 C.エレガンス 研究の基礎として、関連する微生物の多様性の理解を深めるのに役立ちます。
Abstract
線虫カ エノラブディティスエレガンスは 、自然界の多種多様な微生物と相互作用します。一般に、 C.エレガンスは 腐った植物、特にリンゴのような腐った果物や堆肥の山によく見られます。また、ナメクジやウッドスライスなどの特定の無脊椎動物の宿主にも関連しています。これらの生息地は微生物が豊富で、 C.エレガンスの 餌として機能し、線虫の腸に持続的にコロニーを形成することもできます。今日まで、生息地や地理的な場所を超えた在来の C.エレガンス 微生物叢の正確な多様性と一貫性は完全には理解されていません。ここでは、 C.エレガンスを 自然から分離し、ワームの微生物叢を特徴付けるための適切なアプローチについて説明します。線虫は、堆肥材料、腐ったリンゴ、ナメクジから簡単に分離したり、リンゴを堆肥の山に置くことによって引き付けることができます。北半球で C.エレガンス を見つけるのに最適な時期は9月から11月です。ワームは、基質を緩衝液に浸し、続いて線虫を捕集し、その後の分析のために線虫増殖培地またはPCR緩衝液に移すことによって、収集された基質材料から洗い流すことができます。さらに、サンプルを使用してワーム関連微生物を分離および精製し、微生物叢群集組成の16SリボソームRNA分析のためにワームを処理する方法を示します。全体として、記載された方法は、生息地および地理的位置にわたる C.エレガンス 微生物叢の特性評価に関する新しい研究を刺激し、それによって将来の機能研究の基礎として線虫の微生物叢の多様性と安定性の包括的な理解を得るのに役立つ可能性があります。
Introduction
自然界では、C.エレガンスは腐った植物、特にリンゴのような腐った果物や堆肥の山によく見られます1。また、ナメクジやウッドスライスなどの特定の無脊椎動物の宿主にも関連しています2,3。これらの生息地は微生物が豊富で、ワームの餌として役立つだけでなく、それと安定した関係を形成する可能性もあります。天然関連微生物の多様性に関する情報は、2016年にのみ公開されました4,5,6。それ以来、これらおよびほんの数件の最近の研究により、C.エレガンスはさまざまな細菌および真菌と関連していることが明らかにされており、最も一般的にはシュードモナス属、エンテロバクター属、オクロバクトラム属、エルウィニア属、コマモナス属、グルコノバクター属、および他のいくつかの細菌が含まれます6,7,8。いくつかの関連細菌は、すべてではありませんが、ワーム腸に安定してコロニーを形成することができます6,9,10,11,12。それらは、栄養を提供し、病原体やおそらく他のストレッサーから保護し、生殖率、発達、行動反応などの中心的な生活史形質に影響を与える可能性があるため、C.エレガンスの生物学を理解する上で非常に重要である可能性があります。
一例として、シュードモナス属、オクロバクトラム属、およびエンテロバクター属またはグルコノバクター属の天然会合分離株は、異なる方法で病原体感染および死滅からワームを保護することができる5、6、11、13、14。コマモナス属の特定の分離は、線虫の食事反応、発達、寿命、および生殖能力に影響を与えます15,16,17。プロビデンシア属細菌は神経調節物質チラミンを産生し、それによって宿主の神経系の活動とその結果生じる行動反応を調節します18。一連の異なる天然関連細菌が、集団成長率、生殖能力、および行動反応に影響を与えることが実証されました5、6、9、11、19。
今日まで、生息地や地理的な場所にわたる在来のC.エレガンス微生物叢の正確な多様性と一貫性は完全には理解されておらず、ワームとその環境からの微生物とのさらなる関連はまだ明らかにされていません。以前のいくつかの研究では、いくつかの土壌環境、自然のC.エレガンスの生息地、またはC.エレガンスの実験室株4,5,20を使用したメソコズム実験(つまり、自然の生息地を再現するラボベースの環境)から分離された細菌株を使用していました。これらの研究は、特定の線虫の形質(例えば、線虫代謝21)に対する微生物の影響に関する新しい洞察を得たが、これらの相互作用が自然界のC.elegans生物学との関連性は不明である。したがって、この原稿は、C.エレガンスを自然から直接分離し、単一のワームとワームのグループの両方から自然に関連する微生物を分離し、その後特徴付ける方法を説明しています。記載された方法は、天然のC.エレガンスおよびその天然微生物叢の単離および特性評価のために以前に使用された手順の更新および改良版である2,6,7。C.エレガンスが世界中の植物物質の分解に広く見られることを考えると(特に腐った果物、温帯地域、および秋)1,2,22,23,24,25、このプロトコルは、C.エレガンスの関連に関心があるときはいつでも、どのラボでも適用できます。 自然に関連する微生物への形質、したがってより自然に関連するコンテキスト。後者は、関連する微生物叢が多様な生活史特性に影響を与える可能性があることが他の宿主システムの多様性から知られているため、線虫の生物学を完全に理解するために極めて重要です26、現在、ほぼすべての生命科学分野にわたる多数のC.エレガンス研究でほとんど無視されている側面。
Protocol
Representative Results
Discussion
線虫カエノラブディティスエレガンスは、生物学研究で最も集中的に研究されているモデル生物の1つです。これは、もともと神経系の発達と機能を理解するために、1960年代にシドニーブレナーによって導入されました29。それ以来、C. elegansは、行動生物学、神経生物学、老化、進化生物学、細胞生物学、発生生物学、免疫学など、すべての生物学分野にわた?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
我々は、ドイツ科学財団(メタ生物の起源と機能に関する共同研究センター1182のプロジェクトA1.1及びA1.2)からの財政的支援を認める。シュレンブルク研究所のメンバーのアドバイスとサポートに感謝します。
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