속 Magnetospirillum의 Magnetotactic 박테리아 성장: 변종 MSR-1, 자녀-1 및 MS-1
Summary
우리는 성장 하는 두 가지 유형의 성장 매체에서 Magnetospirillum 의 여러 변종에 대 한 절차를 제시. MSR-1 Magnetospirillum gryphiswaldense 긴장은 성장 액체와 O2 농도 기온 변화도에 반 고체 미디어 M. magneticum AMB 1 긴장과 M. magnetotacticum 변형 MS-1 액체 매체에서 성장 하는 동안.
Abstract
Magnetotactic 박테리아는 그람 음성, 운동, 주로 수생 원핵생물 유비 쿼터 스 담 수 및 해양 서식 지에서. 그들은 biomineralize magnetosomes는 자석 나노미터 크기의 결정의 자 철 광 (철3O4) 또는 greigite (Fe3S4) 내 지질 bilayer 막으로 둘러싸여 있는 그들의 능력에 의해 특징은 그들의 세포질입니다. 대부분 알려진된 magnetotactic 박테리아, magnetosomes 체인 함으로써 셀에 영구 자석 쌍 극 자 모멘트를 부여 하 고 수 동적으로 외부 자기장에 맞게 그들을 일으키는 원인이 되는 세포질 내에 조립 된다. 이 특정 기능으로 인해 magnetotactic 박테리아 상업 및 의료 응용 프로그램에 대 한 큰 잠재력이 있다. 그러나, 대부분의 종은 microaerophilic 이며 특정 O2 농도 요구, 그들 더 어렵게 대장균등 다른 많은 박테리아 보다 정기적으로 성장 하. 여기 선물이 3 Magnetospirillum속에 속하는 모든 magnetotactic 박테리아의 가장 널리 공부 긴장의 성장에 대 한 상세한 프로토콜. 이러한 방법을 이용할 박테리아, 그들은 일반적으로 성장 하 고 합성 magnetosomes 있도록 O2 농도의 정확한 제어를 위한 수 있습니다. 이 절차를 사용 하 여 추가 연구 magnetotactic 박테리아 성장 미생물학에 전문가 experimentalist이 필요 하지 않습니다. 비록 그것이 성장 미디어 화학 성분 수정 될 필요가 있을 것 이다 가능성이이 문서에 제공 된 일반 방법 또한 분리 하 고 다른 magnetotactic 박테리아 문화 사용할 수 있습니다.
Introduction
Magnetotactic 박테리아 (MTB) 그람 음성 원핵생물 담 수 및 해양 수 중 서식 지1에서 유비 쿼터 스의 넓은 범위를 나타냅니다. 대부분의 경우는 셀 안에 체인으로 조립에 있는 자 철 광 (철3O4) 또는 greigite (Fe3S4), 자기 결정을 생산 하는 능력을 공유 하는 이러한 박테리아. 이 특정 구조상 주제 및 각 크리스탈2를 포위 하는 지질 막에 박테리아의 세포질에서 둘 다 행동 몇 가지 특정 단백질의 존재 때문 이다. 각 개별 크리스탈과 그 주변 막 소포는 magnetosome 이라고 하며 크기는 약 30에서 50에 이르기까지 Magnetospirillum 종3nm. Magnetosomes의 체인 배열 때문에 이러한 박테리아 그들 정렬 수 동적으로 외부에서 인가 되는 자기장은 영구 자석 쌍 극 자 모멘트를 소유한 다. 따라서, 이러한 박테리아 적극적으로 행동 하는 자기 추진된 마이크로-나침반을 아마도 효과적으로 찾아 가장 유리한 조건으로 자기장 라인을 따라 수영 (예., O2 농도) 성장을 위한.
MTB의 재미 있는 재산 모두 화학 및 그들의 magnetosome 결정의 결정학 그들의 능력입니다. 대부분 종자 생산의 자 철 광 또는 greigite, 상대적으로 고 순도 결정 몇몇 biomineralize 모두 미네랄4. 모든 경우에, 박테리아는 크기와 그들의 단일 마그네틱 도메인 결정의 모양을 정확 하 게 제어할 수 있습니다. 이 MTB이 biomineralization 프로세스를 수행 하는 방법의 더 나은 이해를 개발 하기 위해 연구의 큰 금액은 착수 하는 왜 설명 한다. 이 프로세스를 이해을 재단사-마그네틱 나노 많은 상업 및 의료 응용 프로그램에 대 한 연구 수 있습니다.
MTB에 대 한 광범위 한 연구에 상당한 장애물이 실험실에서 성장 하는 그들의 어려움을 하고있다. 대부분,이 작품에 사용 된 긴장을 포함 하 여 종은 obligately microaerophilic O2 터미널 전자 수락자로 성장 하는 때 이다. 이 이러한 박테리아 oxic 무산 소 조건 (oxic 무산 소 인터페이스 오) 사이의 전이 영역에서 가장 자주 발견 왜 설명 한다. 이 명확 하 게 MTB 분명히 이러한 생물에 대 한 성장 매체를 고안 하는 때 고려 될 필요가 있는 정확한 O2 농도 요구 보여줍니다. 또한, MTB의 위대한 기존 다양성 다른 긴장 다른 유형의 화학 기온 변화도 및 최적의 성장을 달성 하기 위해 영양분 필요 합니다 의미 합니다.
이 작품에서는, 우리는 성장 하는 가장 널리 공부 MTB의 3 방법을 설명: Magnetospirillum magneticum (스트레인 자녀-1), M. magnetotacticum (MS-1)와 M. gryphiswaldense (MSR-1). 이러한 종 phylogenetically Proteobacteria 문에서 Alphaproteobacteria 클래스에 속하고, 형태학에 헬리컬 있으며 셀의 각 끝에 극 지 편 소유. 우리는 변형 MSR-1 액체와 O2 농도 기온 변화도 세미 솔리드 미디어, 이전에 게시 중간 조리법5,6에 따라 성장에 대 한 프로토콜을 제공 합니다. 우리는 또한 수정된 자석 Spirillum 성장 매체 (MGSM)7에 성장 하는 자녀-1와 MS 1 긴장 상세한 프로토콜을 제시.
Protocol
Representative Results
Discussion
O2 농도의 특정 요구 사항을 MTB 특수 실험실에서 성장 하 게. 액체 매체에 대 한 프로토콜의 중요 한 단계는 O2, 접종 직전의 확실 한 볼륨을 추가 하 여 최종 농도 제어 하기 위해 모든 O2 매체에서의 초기 제거 이다. 그러나 그것은 MSR-1 거의 완벽 하 게 호 기성 조건 하에서 성장,, 세포의 자기 대폭 감소 표시 되었습니다. 같은 연구에서 결과 자녀 1 긴장과 MS-1 완벽 하 게 호 ?…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
우리는 전자 현미경 시설 (McMaster 대학, 교육 및 액세스에 대 한 MTB, 아담 P. 히치콕과 Xiaohui 주 맥 매스 터 대학, MTB 문화를 설정 하는 동안 그들의 지원에 대 한 문화와 마 샤 레이드로 그의 도움에 감사 리처드 B. 프 랭 클 건강 과학의 학부)입니다. 이 작품은 자연 과학 및 캐나다 엔지니어링 연구 위원회 (NSERC)와 미국 국립 과학 재단에 의해 지원 되었다.
Materials
| AMB-1 | American Type Culture Collection (ATCC) | ATCC 700264 | |
| MS-1 | ATCC | ATCC 31632 | |
| MSR-1 | Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen (DSMZ) | DSM 6361 | |
| Ferric citrate | Sigma-Aldrich | F3388-250G | |
| Trace mineral supplement | ATCC | MD-TMS | |
| KH2PO4 | EMD | PX1565-1 | |
| MgSO4.7 H2O | EMD | MX0070-1 | |
| HEPES | BioShop Canada Inc | HEP001.250 | |
| NaNO3 | Sigma-Aldrich | S5506-250G | |
| Yeast extract | Fischer scientific | DF210929 | |
| Peptone | Fischer scientific | DF0436-17-5 | |
| Potassium L-lactate solution (60%) | Sigma-Aldrich | 60389-250ML-F | |
| D-(-)-Quinic acid | Sigma-Aldrich | 138622 | |
| FeCl3.6H2O | Fischer scientific | I88-100 | |
| Vitamin supplement | ATCC | MD-VS | |
| Sodium succinate hexahydrate | Fischer scientific | S413-500 | |
| Sodium L-tartrate dibasic dihydrate | Sigma-Aldrich | 228729-100G | |
| Sodium acetate trihydrate | EMD | SX0255-1 | |
| Resazurin | Difco | 0704-13 | |
| Ascorbic acid | Sigma-Aldrich | A4544-25G | |
| K2HPO4 | Caledon | 6620-1-65 | |
| FeCl2 .4H2O | Sigma-Aldrich | 44939-250G | |
| Sodium bicarbonate | EMD | SX0320-1 | |
| NaCl | Caledon | 7560-1 | |
| NH4Cl | EMD | 1011450500 | |
| CaCl2.2 H2O | EMD | 1023820500 | |
| Agar A | Bio Basic Canada Inc | FB0010 | |
| L-cysteine.HCl.H2O | Sigma-Aldrich | C7880-100G | |
| 1.0 mL syringes | Fischer scientific | B309659 | |
| 25G x 1 needles | BD | 305125 | |
| 125 mL serum bottles | Wheaton | 223748 | |
| 20 mm aluminum seals | Wheaton | 224223-01 | |
| 20mm E-Z Crimper | Wheaton | W225303 | |
| Butyl-rubber stoppers | Bellco Glass, Inc. | 2048-11800 | |
| Hungate tubes | Chemglass (VWR) | CLS-4208-01 | |
| Septum stopper, 13mm, Hungate | Bellco Glass, Inc. | 2047-11600 | |
| Glass culture Tubes | Corning (VWR) | 9826-16X | |
| Hydrochloric acid 36.5-38%, BioReagent | Sigma-Aldrich | H1758-100ML | 11.6 – 12 N |
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