모델 선충 Caenorhabditis elegans의 자연 미생물 총의 분리 및 특성화
Summary
Caenorhabditis elegans 는 생물학의 주요 모델 종 중 하나이지만 거의 모든 연구는 자연적으로 관련된 미생물이없는 상태에서 수행됩니다. 여기에 설명 된 방법은 미래의 기능적 C. elegans 연구의 기초로서 관련 미생물의 다양성에 대한 이해를 향상시키는 데 도움이 될 것입니다.
Abstract
선충류 Caenorhabditis elegans는 자연에서 다양한 미생물과 상호 작용합니다. 일반적으로 C. elegans 는 썩은 식물 물질, 특히 사과와 같은 썩은 과일이나 퇴비 더미에서 흔히 발견됩니다. 또한 민달팽이 및 나무 줄기와 같은 특정 무척추 동물 숙주와 관련이 있습니다. 이 서식지는 미생물이 풍부하여 C. elegans 의 먹이로 사용되며 선충류 장을 지속적으로 식민지화 할 수 있습니다. 현재까지 서식지와 지리적 위치에 걸친 토착 C. elegans 미생물총의 정확한 다양성과 일관성은 완전히 이해되지 않았습니다. 여기에서는 C. elegans를 자연에서 분리하고 웜의 미생물을 특성화하는 데 적합한 접근법을 설명합니다. 선충류는 퇴비 재료, 썩은 사과, 민달팽이에서 쉽게 분리하거나 퇴비 더미에 사과를 놓아 끌 수 있습니다. 북반구에서 C. elegans 를 찾는 가장 좋은시기는 9 월에서 11 월까지입니다. 웜은 기질을 완충 용액에 담그고 선충을 수집하고 후속 분석을 위해 선충 성장 배지 또는 PCR 완충액으로 옮겨 수집된 기질 물질에서 씻어낼 수 있습니다. 우리는 또한 샘플을 사용하여 벌레 관련 미생물을 분리 및 정제하고 미생물군 군집 구성의 16S 리보솜 RNA 분석을 위해 벌레를 처리하는 방법을 설명합니다. 전반적으로, 설명 된 방법은 서식지와 지리적 위치에 걸쳐 C. elegans 미생물 총의 특성화에 대한 새로운 연구를 자극 할 수 있으므로 향후 기능 연구의 기초로서 선충 미생물의 다양성과 안정성에 대한 포괄적 인 이해를 얻는 데 도움이 될 수 있습니다.
Introduction
자연에서 C. elegans는 일반적으로 썩은 식물 물질, 특히 사과와 같은 썩은 과일이나 퇴비 더미에서 발견됩니다1. 또한 민달팽이 및 나무 줄기 2,3과 같은 특정 무척추 동물 숙주와 관련이 있습니다. 이 서식지는 미생물이 풍부하여 벌레의 먹이 역할을 할뿐만 아니라 미생물과 안정적인 연관성을 형성 할 수 있습니다. 자연적으로 관련된 미생물의 다양성에 대한 정보는 2016 4,5,6 년에만 발표되었습니다. 그 이후로, 이것들과 최근의 몇 가지 연구에서만 C. elegans가 다양한 박테리아 및 곰팡이와 관련이 있음이 밝혀졌으며, 가장 일반적으로 슈도모나스, 엔테로박터, 오크로박트룸, 에르위니아, 코마모나스, 글루코노박터 및 기타 여러 박테리아를 포함합니다 6,7,8. 여러 관련 박테리아가 벌레 내장을 안정적으로 식민지화할 수 있지만 모두 6,9,10,11,12는 아닙니다. 그들은 영양을 제공하고 병원체 및 기타 스트레스 요인으로부터 보호하며 재생산 속도, 발달 또는 행동 반응과 같은 중심 생활사 특성에 영향을 미칠 수 있기 때문에 C. elegans 생물학에 대한 우리의 이해에 매우 중요할 것입니다.
예를 들어, 슈도모나스, 오크로박트룸, 엔테로박터 또는 글루코노박터 속의 자연적으로 연관된 분리물은 별개의 방식으로 병원체 감염 및 사멸로부터 웜을 보호할 수 있습니다 5,6,11,13,14. Comamonas 속의 특정 분리물은 선충 식이 반응, 발달, 수명 및 생식력에 영향을 미칩니다15,16,17. 프로비덴시아 박테리아는 신경 조절제 티라민을 생성하여 숙주 신경계 활동과 그에 따른 행동 반응을 조절합니다18. 다양한 자연 관련 박테리아 세트가 인구 증가율, 출산율 및 행동 반응 5,6,9,11,19에 영향을 미치는 것으로 입증되었습니다.
현재까지 서식지와 지리적 위치에 걸친 토착 C. elegans 미생물총의 정확한 다양성과 일관성은 완전히 이해되지 않았으며 환경에서 벌레와 미생물 사이의 추가 연관성은 아직 밝혀지지 않았습니다. 이전의 여러 연구에서는 일부 토양 환경, 자연 C. elegans 서식지 또는 메소 코즘 실험 (즉, 자연 서식지를 재현하는 실험실 기반 환경)에서 분리 된 박테리아 균주를 C. elegans 실험실 균주 4,5,20과 함께 사용했습니다. 이러한 연구가 특정 선충 형질(예: 선충 대사21)에 대한 미생물의 영향에 대한 새로운 통찰력을 얻었음에도 불구하고 자연에서 C. elegans 생물학에 대한 이러한 상호 작용의 관련성은 불분명합니다. 따라서이 원고는 C. elegans를 자연에서 직접 분리하고 단일 벌레와 벌레 그룹 모두에서 자연적으로 관련된 미생물을 분리하고 특성화하는 방법을 설명합니다. 설명 된 방법은 천연 C. elegans 및 그 토착 미생물군 2,6,7의 분리 및 특성화를 위해 이전에 사용 된 절차의 업데이트 및 개선 된 버전입니다. C. elegans가 전 세계적으로 (특히 썩은 과일, 온대 지역 및 가을)의 분해 식물 물질에서 널리 발견된다는 점을 고려할 때,1,2,22,23,24,25,이 프로토콜은 C. elegans 관련에 관심이있을 때마다 모든 실험실에서 적용 할 수 있습니다. 자연적으로 관련된 미생물에 대한 특성과 따라서 더 자연스럽게 관련된 맥락. 후자는 다른 숙주 시스템의 다양성에서 관련 미생물이 다양한 생활사 특성에 영향을 미칠 수 있다는 것이 알려져 있기 때문에 선충의 생물학을 완전히 이해하는 데 중추적입니다.26, 현재 거의 모든 생명 과학 분야의 수많은 C. elegans 연구에서 크게 무시되는 측면입니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
선충류 Caenorhabditis elegans는 생물학적 연구에서 가장 집중적으로 연구 된 모델 유기체 중 하나입니다. 그것은 원래 신경계의 발달과 기능을 이해하기 위해 1960 년대 시드니 브레너 (Sydney Brenner)에 의해 소개되었습니다29. 그 이후로 C. elegans는 행동 생물학, 신경 생물학, 노화, 진화 생물학, 세포 생물학, 발생 생물학 및 면역학을 포함한 모든 생물학적 분야에서 기본 과?…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
우리는 독일 과학 재단 (메타 유기체의 기원과 기능에 관한 공동 연구 센터 1182의 프로젝트 A1.1 및 A1.2)의 재정 지원을 인정합니다. Schulenburg 연구소의 조언과 지원에 감사드립니다.
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