RESEARCH
Peer reviewed scientific video journal
Video encyclopedia of advanced research methods
Visualizing science through experiment videos
EDUCATION
Video textbooks for undergraduate courses
Visual demonstrations of key scientific experiments
BUSINESS
Video textbooks for business education
OTHERS
Interactive video based quizzes for formative assessments
Products
RESEARCH
JoVE Journal
Peer reviewed scientific video journal
JoVE Encyclopedia of Experiments
Video encyclopedia of advanced research methods
EDUCATION
JoVE Core
Video textbooks for undergraduates
JoVE Science Education
Visual demonstrations of key scientific experiments
JoVE Lab Manual
Videos of experiments for undergraduate lab courses
BUSINESS
JoVE Business
Video textbooks for business education
Solutions
Language
tr_TR
Menu
Menu
Menu
Menu
Research Article
Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.
Erratum Notice
Important: There has been an erratum issued for this article. View Erratum Notice
Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
Streptomyces, hücre biyolojik yollarla incelenmesi deneysel olarak zor olan karmaşık bir yaşam döngüsü ile karakterize edilir. Burada, Streptomyces venezuelae'yi mikroakışkan bir cihazda büyüterek tüm yaşam döngüsünün floresan hızlandırılmış mikroskobunu gerçekleştirmek için bir protokol sunuyoruz.
Tek hücre düzeyinde biyolojik süreçlerin canlı hücre görüntülemesi, bakteri hücrelerinin hücre altı organizasyonuna ilişkin mevcut anlayışımızda etkili olmuştur. Bununla birlikte, sporlanan filamentli bakteri Streptomyces'te gelişmeyi destekleyen hücre biyolojik süreçlerini incelemek için hızlandırılmış mikroskopi uygulaması, teknik zorluklar nedeniyle engellenmiştir.
Burada, yeni model türü Streptomyces venezuelae'yi, ters çevrilmiş bir floresan geniş alan mikroskobuna bağlı, ticari olarak temin edilebilen bir mikroakışkan cihazda büyüterek bu sınırlamaların üstesinden gelmek için bir protokol sunuyoruz. Klasik model türlerin aksine, Streptomyces coelicolor, S. venezuelae sıvı içinde sporlanır ve S. venezuelae'nin uzun zaman dilimleri boyunca hücresel gelişimini ve farklılaşmasını yetiştirmek ve mikroskobik olarak izlemek için mikroakışkan büyüme odalarının uygulanmasına izin verir. Morfolojik değişikliklerin izlenmesine ek olarak, floresan olarak işaretlenmiş hedef proteinlerin uzaysal-zamansal dağılımı da hızlandırılmış mikroskopi ile görselleştirilebilir. Ayrıca, mikroakışkan platform, mikroakışkan odada S. venezuelae'nin sporülasyonunu uyarmak için ayrıntılı protokolde kullanılan kültür ortamını değiştirmek için deneysel esneklik sunar. Tüm S. venezuelae yaşam döngüsünün görüntüleri belirli aralıklarla elde edilir ve kaydedilen zaman serilerinin filmlerini üretmek için açık kaynaklı yazılım Fiji'de işlenir.
Streptomycet'ler uykuda, unigenomic sporlar 1-3 bir çok hücreli, besin süpürücü misel gelen morfolojik farklılaşma içeren karmaşık bir gelişimsel döngüsünde ile karakterize edilir toprakta yaşayan bakteriler vardır.
Uygun büyüme koşulları altında, tipik bir Streptomyces spor bir ya da iki tohum tüpü (Şekil 1) haddelenmesiyle çimlenme başlar. Bu tüpler ucu uzantısı uzamış ve vejetatif misel olarak bilinen dallı hifal ağına büyür. Polar büyüme ve hifal dallanma temel protein DivIVA tarafından yönetilmektedir. Bu halkalı-halka proteini büyük sitoplazmik kompleks bir parçası olarak uzanan uç 4-7 yeni hücre kılıfı malzemesinin sokulması için çok önemlidir polarisome olarak adlandırılır. Vejetatif büyüme sırasında, hifal filamentler sözde çapraz duvarların 8 seyrek oluşumu ile bölümlere olur. yeniden bu çapraz duvarların oluşumu quires FtsZ, çoğu bakteri 9 hücre bölünmesi için gerekli olan tübülin gibi iskelet proteindir. Streptomyces, ancak, bu vejetatif çapraz duvarlar daralma ve hücre-hücre ayrımına neden olmayan ve bu nedenle de misel kütle birbiriyle bağlantılı sinsityal bölmelerin ağı olarak kalır. Iyi anlaşılmış değildir besin sınırlaması ve diğer sinyallere yanıt olarak, uzman bir anten hif vejetatif misel uzakta kırmaya ve havaya 3 dönüşebilir. Bu yapıların montajı haline uzun multi-genomik hava hifler eşit büyüklükte unigenomic Prospore bölmeleri onlarca bölünmüş sırasında gelişme üreme fazını başlatır. Bu büyük hücre bölünmesi olayı tek sporogenic hifler 2,10 içinde birden fazla FtsZ yüzük senkron daralma tarafından tahrik edilir. Morfolojik ayrım uykuda, kalın duvarlı, pigmentli sporların salınımı ile tamamlanır.
t "fo: keep-together.within-page =" 1 ">
Streptomyces yaşam döngüsünün kilit gelişim olayları iyi 1,3 karakterize edilir. Ancak, yine de ne kıt, protein yerelleştirme dinamikleri, kromozom hareketi ve gelişimsel kontrollü hücre bölünmesi olarak farklılaşmasını destekleyen hücre içi süreçlere, içgörü sağlamak için floresan time-lapse mikroskobu kullanan hücre biyolojik çalışmalar vardır. Streptomyces gelişme Canlı hücre görüntüleme nedeniyle yaşam döngüsünün karmaşıklığı ve organizmanın fizyolojik özelliklerinin zorlu olmuştur. Bitkisel büyüme önceki çalışmaları ve sporlaşma septasyon başlangıç aşamaları oksijen geçirgen görüntüleme odaları veya mikroskop sahnede 11-15 Streptomyces coelicolor agaroz destekli büyüme istihdam var. Ancak bu yöntemler, bir dizi faktöre ile sınırlıdır. Bazı sistemler sadece hücresel büyümenin kısa vadeli görüntüleme izinhücreler önce d floresan proteinleri yetersiz oksijen kaynağı muzdarip veya bağlı hifal geliştirme üç boyutlu desen odak düzleminden dışarı büyür. Uzun vadeli görüntüleme hücreleri alternatif büyüme ya da stres koşullarına maruz ve agaroz pedleri ortamdan eşiğe ciddi zayıf floresan izlemek için yeteneği sınırlar olamaz çünkü agaroz pedleri sınırları deneysel esneklik üzerinde hücrelerin yetiştirilmesi mümkün olduğu durumlarda sinyaller.
Burada mükemmel hassasiyet ve duyarlılığı ile tam Streptomyces yaşam döngüsünün canlı hücre görüntüleme için bir protokol açıklar. Bir floresan geniş açılı mikroskobu (Şekil 2) bağlı olan bir mikro sıvısal tertibat Streptomyces büyüyerek, şimdi en fazla 30 saatlik bir süre boyunca çimlenme, vejetatif büyüme ve sporulizasyon septumu oluşumunu izlemek mümkündür. Bu büyük ölçüde, yeni bir model organizma Streptomyces kullanılmasıyla kolaylaştırılır venezuelae o batık kültürde yakın tamamlanması için sporulates ve böylece klasik bir model türlerinin S. sınırlama üstesinden gelir, çünkü Katı ortam 16-20 sadece sporulates coelicolor. vejetatif gelişmesi ve spor görselleştirmek yardımcı olmak için, birlikte express floresan hücre polarite işaretleyici DivIVA ve anahtar hücre bölünmesi proteini FtsZ sürümlerini etiketledi.
Başarıyla mikobakteriler, Escherichia coli Corynebacterium glutamicum, Bacillus subtilis ve maya 21-25 için kullanılan olan bir ticari olarak temin edilebilir mikroakışkan cihaz kullanmaktadır. Sistem tek bir odak düzlemi hücreleri yakalar ve farklı haznelerden kültür ortamının sürekli perfüzyon kontrol edilmesini sağlar. Ayrıntılı protokolde S. ortaya çıkarmak için bu özellikten yararlanmak sporulasyonunu tanıtmak için bir beslenme downshift için bitkisel misel venezuelae.
protokol deScribed tüm Streptomyces yaşam döngüsünün canlı hücre görüntüleme için, ancak belirli gelişim evreleri özel ilgi ise alternatif medya koşulları veya mikroskop ayarları seçilebilir.

Şekil 2: Şematik deneysel iş akışı betimleyen. protokol açıklanan üç temel adım gösterilmiştir. İlk olarak, sporlar ve harcanan ortam sabit faz kültüründen hazırlanmıştır. İkincisi, taze sporlar mikroakışkan sistemi ve S. yüklenir venezuelae gelişimsel ömrü optimal büyüme sıcaklığı korumak için bir kuluçka hücresine sahip, tam otomatik bir ters mikroskop kullanılarak boyunca görüntüsü alınır. Üçüncü olarak, elde edilen time-lapse serisi analiz ve açık kaynak yazılımı Fiji kullanılarak işlenir.
Taze S. 1. İzolasyonu venezuelae Sporlar ve kültür aracı maddesinin hazırlanması
Mikroakışkan Aygıt 2. Hazırlık
Not: Her mikroakışkan plaTe gerçekleştirilebilir dört bağımsız deneyde kadar sağlar. bir deney kurarken kullanılmayan akış odaları kirlenmesini önlemek için, steril çözümler ve çalışma koşullarını kullanın.
Mikroskop ve Time-lapse Protokolün 3. Kurma
Not: Bu yöntem, bir sCMOS kamera, bir metal-halojen lamba, bir donanım otofokus, 96 oyuklu plakalar için bir sahne tutucu ve bir çevre bölmesi ile donatılmış bir tam motorlu ve otomatik ters Geniş açılı, mikroskop uygulanmıştır.
Fiji Yazılım Kullanma Time-lapse Filmler 4. Nesil
Not: farklı ticari ve özgür yazılım paketleri ZenBlue, Metamorph, Icy, ImagePro veya ImageJ dahil time-lapse mikroskopi görüntüleri işlemek için kullanılabilir olduğunu unutmayın. Burada bir açık kaynak görüntü işleme ImageJ dayalı bir program ve hangi zaten yararlı önceden yüklenmiş eklentileri bir dizi sağlar olan Fiji, odaklanmak.
Tüm S. başarılı canlı hücre görüntüleme venezuelae yaşam döngüsü çimlenme, vejetatif büyüme ve sporlanma (Şekil 3, Film 1) en önemli gelişim aşamaları dahil olmak üzere, sürekli bir zaman serisi elde edilir. yaşam döngüsü boyunca ilerlemenin Görselleştirme daha DivIVA mCherry ve FtsZ-YPet ayrı hücre içi lokalizasyonu ile geliştirilmiştir. Çimlenme ve vejetatif büyüme sırasında, DivIVA mCherry sadece büyüyen hifal ipuçları ya da yeni şube noktaları (Şekil 4A) oluşturan işaretleri birikir. Bu sonuçlar DivIVA 12,26 önceden bildirilen hücre içi konumlandırma ile uyumludur. Bunun aksine, FtsZ-YPet artan misel (Şekil 4B) düzensiz aralıklarla tek halka-benzeri yapılar oluşturmaktadır. Bu yapılar İnterconn oluşumuna neden olmayan konstriktif bitkisel çapraz duvarlar sentezi için iskele temintutarları hifal bölmeleri 8. Sporogenic hif içine hif büyüyen hücre farklılaşması polar DivIVA mCherry odaklarının kaybolması ile görünür hale gelir, polar büyüme yakalanması ve FtsZ-YPet floresans birlikte artış (Şekil 4C). hif sporlanan olarak FtsZ-YPet lokalizasyonu deseni dramatik değişiklikler; İlk sarmal FtsZ-YPet filamentler hypha boyunca takla ve sonra aniden neredeyse eşzamanlı olay, bu helezonlar düzenli aralıklı FtsZ-YPet halkaların bir merdiven içine birleşmek. Burada tarif edilen deney koşulları altında, bu eşit olarak dağıtılmış FtsZ-YPet merdivenler yaklaşık 2 saat süre ile devam etmektedir. Son olarak, sporulasyon septa diferansiyel girişim kontrast (DIC) görüntüleri (Şekil 4D) ve en sonunda yeni sporlar yayımlanan içinde fark edilebilir hale gelir.
olarak sağlayan Fiji yazılımını kullanarak görüntü işleme açıklayan sonraki protokol TEP-adım edinilen time-lapse serisi (Film 1) den yayınlanması için bir film üretmek için nasıl bir açıklama.

Şekil 3: S. temsili time-lapse floresan mikroskopi serisinden Anlık görüntüler venezuelae üreten floresan etiketli FtsZ (yeşil) ve DivIVA (Kırmızı) birleştirilmiş görüntülerin seçilen kareleri vardır Gösterildi (üst panel: RFP-YFP DIC, alt panel: DIC). çimlenme, vejetatif büyüme ve sporülasyonun dahil Streptomyces yaşam döngüsü görselleştirerek. Görüntüler Film 1. Zaman alınmıştır saat şöyledir: dk. Ölçek çubukları = 5 um. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.
d / 53863 / 53863fig4.jpg "/>
Şekil 4: Streptomyces yaşam döngüsünün başarılı zaman atlamalı serisi için Örnek sonuçlar DivIVA mCherry (A) lokalizasyonu.. RFP ve DIC kanallarının birleştirilmiş görüntüleri ile Movie 1 iki sonraki zaman noktalarında anlık gösterilmiştir. DivIVA mCherry yeni hifal şube siteleri (dolu ok başı) işaretler ve polar büyüme (açık ok başı) doğrudan hifal ucunda lokalize. Ölçek çubuğu = 10 vejetatif büyüme (ok başı) sırasında um (B) FtsZ-YPet yerelleştirme. FtsZ-YPet (DIC, alt panel) sıkmak yok tek halka benzeri yapılar (üst panel) oluşturur. Sporlanma septasyon sırasında (C) FtsZ-YPet (yeşil) yerelleştirme. (Sa: dk) DivIVA mCherry odakları aşağıda gösterildiği geçen süre, kırmızı renkle gösterilmiştir. Ölçek çubuğu: 5 mikron. (C) den sporlanan hif DIC görüntüleri İlgili (D) şeklini gösterensonunda sporların bir zincir (sağ resim) içine olgun görünür sporlanma septa (sol resim) ile Prospore bölmeleri, bir tirme. Zaman saat şöyledir: dk. Ölçek çubuğu = 5 mikron. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Film 1: yaşam döngüsünün venezuelae Streptomyces Time-lapse floresan mikroskopi dizileri film birleştirilmiş RFP-YFP görüntüleri (solda) ve karşılık gelen diferansiyel girişim kontrast (DIC) görüntüleri (sağda) oluşur.. DivIVA mCherry yeşil, kırmızı ve FtsZ-YPet gösterilmiştir. tek kare arasındaki zaman aralığı 40 dk. Ölçek çubuğu = 10 mm. Thi görmek için buraya tıklayınızs film.
Yazarların açıklayacak hiçbir şeyi yoktur.
Streptomyces, hücre biyolojik yollarla incelenmesi deneysel olarak zor olan karmaşık bir yaşam döngüsü ile karakterize edilir. Burada, Streptomyces venezuelae'yi mikroakışkan bir cihazda büyüterek tüm yaşam döngüsünün floresan hızlandırılmış mikroskobunu gerçekleştirmek için bir protokol sunuyoruz.
Yazarlar, mikroskopla ilgili teknik yardım için Grant Calder'a, protokol hakkındaki yorumları için Matt Bush'a ve Zeiss geniş alan mikroskobunu satın aldığı için John Innes Merkezi'ne teşekkür eder. Bu çalışma, BBSRC hibesi BB / I002197 / 1 (MJB'ye), BBSRC Enstitüsü Stratejik Program Hibesi BB / J004561/1 tarafından John Innes Merkezi'ne, İsveç Araştırma Konseyi hibesi 621-2010-4463 (KF'ye) ve Leopoldina Doktora Sonrası Bursu (SS'ye) tarafından finanse edilmiştir.
| Bakteri hücreleri için B04A CellAsic ONIX plakası | Merck-Millipore | B04A-03-5PK | Mikroakışkan kültür plakaları |
| CellAsic ONIX Mikroakışkan Perfüzyon Sistemi ve ONIX FG (sürüm 5.0.2) | Merck-Millipore | EV-262 | En son ONIX sürümü (Temmuz 2015) ve programın nasıl kullanılacağına ilişkin talimatlar burada bulunabilir: http://www.merckmillipore.com |
| Axio Observer.Z1 Mikroskop | Zeiss | 431007-9902-000 | Tam otomatik ve motorlu ters çevrilmiş geniş alan mikroskobu |
| İnkübatör XL multi S1, Sıcaklık Modülü S1 ve Isıtma ünitesi XL S2 | Zeiss | 411857-9061-000 | Mikroskobu çevreleyen çevre odası |
| Plan-Apochromat 100x/1.46 Yağ DIC objektifi | Zeiss | 420792-9800-000 | |
| Ocra FLASH 4 V2 | Hamamatsu Photonics K.K. | C11440-22CU | |
| Aydınlatıcı HXP 120V | Zeiss | 423013-9010-000 | |
| FL Filtre Seti 46 HE YFP vites serbest | Zeiss | 489046-9901-000 | Floresan filtre seti, uyarma 500/25 nm, emisyon 535/30 nm |
| FL Filtre Seti 63 HE RFP vites serbest | Zeiss | 489063-0000-000 | Floresan filtre seti, uyarma 572/25 nm, emisyon 629/30 nm |
| Multiwell için montaj çerçevesi K-M plakalar | Zeiss | 000000-1272-644 | Mikroakışkan plaka için sahne tutucu |
| ZEN pro 2012 | Zeiss | 410135-1002-120 | Mikroskop kontrol yazılımı |
| ZEN Modülü Zaman Atlamalı | Zeiss | 410136-1031-110 | Hızlandırılmış mikroskopi deneylerini ayarlamak için yazılım modülü |
| ZEN Modülü Döşemeler/Konumlar | Zeiss | 410136-1025-110 | Belirli sahne konumlarını kaydetmek için yazılım modülü (xzy) |
| Fiji | açık kaynaklı yazılım paketi | http://fiji.sc/Fiji | Hızlandırılmış film üretimi |
4 g Maltoz 4 g Maya özütü 10 g Malt özütü %50 musluk suyu ve %50 ters ozmoz suyu kullanarak 1 L H2O ekleyin ve 100 başına 200 ml R2 eser element çözeltisi ile takviye edin otoklavlamadan | sonra ml | S. venezuelae< / em> SV60 | |
2 mg ( NH 200 ml H2O ekleyin Otoklav ve 4 oC'de | saklayın | 0.002 birim ekleyin MYM | |
| PBS (fosfat tamponlu tuzlu su) | Sigma | P4417-100TAB | Plakayı kısa süreli depolamaya hazırlamak için B04A plakalarında kullanılmayan şeritlerin giriş kuyularını yeniden doldurmak için kullanılır. |
| 0.22 ve mikro; m şırınga filtreleri | Satorius stedim | 16532-K | Kullanılmış MYM-TE |
| SV60 | John Innes Center suş toplama | S. venezuelae suş eksprese eden divIVA-mcherry ve ftsZ-ypet |