जीनस Magnetospirillumके बढ़ते Magnetotactic बैक्टीरिया: उपभेदों MSR-1, अंब-1 और एमएस-1
Summary
हम विकास मीडिया के दो विभिंन प्रकार में Magnetospirillum के कई उपभेदों बढ़ के लिए एक प्रक्रिया प्रस्तुत करते हैं । Magnetospirillum gryphiswaldense तनाव MSR-1 दोनों तरल और हे2 एकाग्रता ढाल अर्द्ध ठोस मीडिया में उगाया जाता है, जबकि एम magneticum तनाव अंब-1 और एम. magnetotacticum तनाव एमएस-1 तरल माध्यम में उगाया जाता है ।
Abstract
Magnetotactic जीवाणु हैं ग्राम-ऋणात्मक, gram, मुख्यतः जलीय prokaryotes सर्वत्र ताजे पानी और समुद्री निवास में. वे biomineralize magnetosomes, जो चुंबकीय नैनोमीटर-मैग्नेटाइट के क्रिस्टल आकार (fe3हे4) या greigite (fe3एस4) एक लिपिड bilayer झिल्ली से घिरा हुआ है, उनके भीतर की क्षमता की विशेषता है कोशिका द्रव्य. सबसे ज्ञात magnetotactic बैक्टीरिया के लिए, magnetosomes कोशिका द्रव्य के अंदर जंजीरों में इकट्ठे हुए हैं, जिससे कोशिकाओं को एक स्थायी चुंबकीय द्विध्रुवीय पल प्रदान और उन्हें बाह्य चुंबकीय क्षेत्र के साथ निष्क्रिय संरेखित करने के लिए कारण. इन विशिष्ट सुविधाओं की वजह से, magnetotactic बैक्टीरिया वाणिज्यिक और चिकित्सा अनुप्रयोगों के लिए एक महान क्षमता है । हालांकि, ज्यादातर प्रजातियों microaerophilic है और विशिष्ट हे2 एकाग्रता आवश्यकताओं, उंहें और अधिक मुश्किल से कई अंय बैक्टीरिया जैसे ई कोलाईके रूप में नियमित रूप से विकसित कर रहे हैं । यहां हम सबसे व्यापक रूप से magnetotactic बैक्टीरिया का अध्ययन उपभेदों के तीन बढ़ती के लिए विस्तृत प्रोटोकॉल वर्तमान, सभी जीनस Magnetospirillumसे संबंधित । इन तरीकों ओ2 एकाग्रता बैक्टीरिया को उपलब्ध कराया की सटीक नियंत्रण के लिए अनुमति देते हैं, ताकि यह सुनिश्चित करने के लिए कि वे आम तौर पर विकसित और magnetosomes संश्लेषित । आगे की पढ़ाई के लिए बढ़ते magnetotactic बैक्टीरिया इन प्रक्रियाओं का उपयोग करने के लिए प्रयोगात्मक विज्ञान में एक विशेषज्ञ होने की आवश्यकता नहीं है. इस लेख में प्रस्तुत सामांय तरीकों को भी अलग और संस्कृति अंय magnetotactic बैक्टीरिया का इस्तेमाल किया जा सकता है, हालांकि यह संभावना है कि विकास मीडिया रासायनिक संरचना को संशोधित करने की आवश्यकता होगी ।
Introduction
Magnetotactic बैक्टीरिया (एमटीबी) मीठे पानी और समुद्री जलीय निवास1में ग्राम-नकारात्मक prokaryotes सर्वव्यापी की एक विस्तृत श्रृंखला का प्रतिनिधित्व करते हैं । इन बैक्टीरिया या तो मैग्नेटाइट (fe3हे4) या greigite (fe3एस4) है, जो ज्यादातर मामलों में कोशिकाओं के अंदर जंजीरों में इकट्ठे कर रहे है से बना चुंबकीय क्रिस्टल का उत्पादन करने की क्षमता का हिस्सा है । इस विशेष संरचनात्मक आकृति कई विशिष्ट प्रोटीन की उपस्थिति के कारण है दोनों बैक्टीरिया के कोशिका द्रव्य में और लिपिड झिल्ली है कि प्रत्येक क्रिस्टल2चारों ओर से घेरे पर । प्रत्येक व्यक्ति क्रिस्टल और उसके आसपास की झिल्ली पुटिका एक magnetosome कहा जाता है और Magnetospirillum प्रजातियों में3के बारे में 30 से ५० एनएम के आकार में लेकर है । magnetosomes की चेन व्यवस्था की वजह से, इन बैक्टीरिया एक स्थायी चुंबकीय द्विध्रुवीय पल है कि उन्हें बाह्य लागू चुंबकीय क्षेत्र के साथ निष्क्रिय संरेखित बनाता है के अधिकारी. इसलिए, इन बैक्टीरिया सक्रिय रूप से चुंबकीय क्षेत्र लाइनों के साथ तैरने, आत्म चालित माइक्रो के रूप में अभिनय, संभवतः और अधिक प्रभावी ढंग से सबसे अनुकूल परिस्थितियों का पता लगाने के लिए (जैसे, ओ2 एकाग्रता) विकास के लिए ।
एमटीबी का एक दिलचस्प गुण उनके दोनों रसायन और उनके magnetosome क्रिस्टल के क्रि को विनियमित करने की क्षमता है । ज्यादातर उपभेदों या तो मैग्नेटाइट या greigite के अपेक्षाकृत उच्च शुद्धता क्रिस्टल का उत्पादन, हालांकि कुछ biomineralize दोनों खनिजों4। सभी मामलों में, बैक्टीरिया ठीक आकार और उनके एकल चुंबकीय डोमेन क्रिस्टल के आकार को नियंत्रित करने में सक्षम हैं । यह बताता है कि क्यों अनुसंधान के एक महान राशि के लिए कैसे एमटीबी इस biomineralization प्रक्रिया प्रदर्शन की एक बेहतर समझ विकसित किया है । इस प्रक्रिया को समझना शोधकर्ताओं को दर्जी कई वाणिज्यिक और चिकित्सा अनुप्रयोगों के लिए चुंबकीय nanocrystals बनाने की अनुमति हो सकती है ।
एमटीबी पर व्यापक शोध को पर्याप्त बाधा उन्हें प्रयोगशाला में उगाने की कठिनाई रही है. इस काम में इस्तेमाल उपभेदों सहित अधिकांश प्रजातियों, obligately microaerophilic जब एक टर्मिनल इलेक्ट्रॉन स्वीकारकर्ता के रूप में ओ2 के साथ हो रहे हैं । यह बताता है कि क्यों इन बैक्टीरिया अक्सर oxic और anoxic स्थितियों (oxic-anoxic इंटरफेस, OAI) के बीच संक्रमण क्षेत्र में पाए जाते हैं । यह स्पष्ट रूप से पता चलता है कि एमटीबी सटीक हे2 एकाग्रता आवश्यकताओं जो स्पष्ट रूप से ध्यान में रखा जाना चाहिए जब इन जीवों के लिए विकास मीडिया तैयार । इसके अलावा, एमटीबी के महान मौजूदा विविधता का तात्पर्य है कि विभिंन उपभेदों रासायनिक ढाल और पोषक तत्वों के विभिंन प्रकार की आवश्यकता के लिए इष्टतम विकास प्राप्त होगा ।
इस काम में, हम तीन सबसे व्यापक रूप से अध्ययन एमटीबी के बढ़ते के लिए तरीकों का वर्णन: Magnetospirillum magneticum (तनाव अंब-1), एम magnetotacticum (एमएस-1) और एम. gryphiswaldense (MSR-1) । इन प्रजातियों phylogenetically Proteobacteria जाति में Alphaproteobacteria वर्ग के हैं, आकृति विज्ञान में पेचदार है और सेल के प्रत्येक छोर पर एक ध्रुवीय flagellum के अधिकारी हैं । हम दोनों तरल और हे2 एकाग्रता ढाल अर्द्ध ठोस मीडिया, पहले से प्रकाशित मध्यम व्यंजनों5,6पर आधारित में तनाव MSR-1 बढ़ते के लिए प्रोटोकॉल प्रदान करते हैं । हम भी एक विस्तृत प्रोटोकॉल वर्तमान में बढ़ते उपभेदों के लिए अंब-1 और एमएस-1 में संशोधित चुंबकीय Spirillum विकास माध्यम (MGSM)7.
Protocol
Representative Results
Discussion
एमटीबी के विशिष्ट हे2 एकाग्रता आवश्यकताओं को प्रयोगशाला में विकसित करने के लिए उन्हें गैर तुच्छ बनाते हैं । तरल माध्यम के लिए प्रोटोकॉल का एक महत्वपूर्ण कदम सभी ओ 2 के प्रारंभिक हटाने के माध्य?…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
हम अपने समर्थन के लिए एमटीबी संस्कृतियों, एडम पी हिचकॉक और Xiaohui झू के साथ उनकी मदद के लिए रिचर्ड बी Frankel धंयवाद, जबकि एमटीबी विश्वविद्यालय में McMaster संस्कृतियों की स्थापना, और मेरिको रीड प्रशिक्षण और इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी सुविधा के उपयोग के लिए (McMaster विश्वविद्यालय, स्वास्थ्य विज्ञान के संकाय) । इस काम को नेचुरल साइंसेज एंड इंजीनियरिंग रिसर्च काउंसिल ऑफ कनाडा (NSERC) और यूएस नेशनल साइंस फाउंडेशन ने सपोर्ट किया था ।
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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