Synchronization of bacterial cells is essential for studies of the bacterial cell cycle and development. Caulobacter crescentus is synchronizable through density centrifugation allowing a rapid and powerful tool for studies of the bacterial cell cycle. Here we provide a detailed protocol for the synchronization of Caulobacter cells.
The cell cycle is important for growth, genome replication, and development in all cells. In bacteria, studies of the cell cycle have focused largely on unsynchronized cells making it difficult to order the temporal events required for cell cycle progression, genome replication, and division. Caulobacter crescentus provides an excellent model system for the bacterial cell cycle whereby cells can be rapidly synchronized in a G0 state by density centrifugation. Cell cycle synchronization experiments have been used to establish the molecular events governing chromosome replication and segregation, to map a genetic regulatory network controlling cell cycle progression, and to identify the establishment of polar signaling complexes required for asymmetric cell division. Here we provide a detailed protocol for the rapid synchronization of Caulobacter NA1000 cells. Synchronization can be performed in a large-scale format for gene expression profiling and western blot assays, as well as a small-scale format for microscopy or FACS assays. The rapid synchronizability and high cell yields of Caulobacter make this organism a powerful model system for studies of the bacterial cell cycle.
Le cycle cellulaire bactérienne contrôle à la fois la replication du génome et la division des cellules filles. Surtout, comme la résistance aux antibiotiques est une menace croissante pour la santé publique, le cycle cellulaire bactérienne présente une cible inexploitée pour le développement antibiotique.
Dans la bactérie Caulobacter crescentus, chaque cycle cellulaire conduit à une division asymétrique, pour donner deux cellules filles des différentes sorts (figure 1A) 1,2. Une cellule fille hérite un flagelle et mobiles tandis que l'autre fille hérite d'une tige et est sessiles. Circuit intégré génétique contrôle la progression du cycle cellulaire et sort de la cellule par régulation de la transcription, phospho-signalisation, et la protéolyse régulée 3. En outre, la réplication chromosomique des cellules filles et de rendement de la séparation simultanées qui contiennent exactement une copie du chromosome 4. Fait important, ces deux types de cellules peuvent être séparés rapidement par colloL'Idéal particule de silice densité centrifugation dans la souche synchronisable NA1000 7.5 permettant l'isolement des cellules swarmer du reste de la population avec des rendements élevés (figure 1B). Isolé swarmer cellules alors procéder de manière synchrone par division cellulaire asymétrique. Ici, nous détaillons le protocole utilisé pour synchroniser Caulobacter souche NA1000. Nous fournissons des protocoles et des conseils de dépannage communes pour deux petite et à grande échelle des synchronisations. Cette procédure expérimentale fournit un outil puissant pour interroger le contrôle spatio-temporelle du cycle cellulaire et Caulobacter destin cellulaire.
The bacterial cell cycle is a fundamental process in life and is important for the study of growth and as a target for next generation antibiotics. Here, we detailed the rapid synchronization procedures for C. crescentus NA1000, a model organism for the study of the bacterial cell cycle and asymmetric cell division. This method is amendable to western blot, gene expression profiling, and fluorescence microscopy assays to investigate the spatiotemporal regulation of the bacterial cell cycle.
<p class='jove_…The authors have nothing to disclose.
The authors thank members of the Shapiro lab and Erin Schrader for comments on the manuscript. The authors acknowledge financial support from: NIH postdoctoral fellowship F32 GM100732 to JMS and NIH grants R01 GM51426 and R01 GM32506 to LS.
Name of Material/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
PVP Coated Colloidal Silica (Percoll) | Sigma-Aldrich | P4937 | |
Colloidal Silica (Ludox AS-40) | Sigma-Aldrich | 420840 | |
JA10 Rotor | Beckman-Coulter | 369687 | |
JA20 Rotor | Beckman-Coulter | 334831 | |
Ferrous Sulfate Chelate Solution | Sigma-Aldrich | F0518 | |
30 mL Centrifuge Tubes | Corning | 8445 | |
Na2HPO4 | EMD | SX0720-1 | |
KH2PO4 | VWR | BDH9268-500G | |
NH4Cl | Amresco | 0621-500g |