Una semplice e rapida il protocollo per la misurazione lipidi neutri in cellule algali Uso fluorescenza
Summary
Un semplice protocollo per determinare il contenuto di lipidi neutri di cellule algali utilizzando una procedura di colorazione rosso Nilo è descritto. Questa tecnica consente di risparmiare tempo offre un'alternativa ai protocolli di quantificazione lipidi basato gravimetrici tradizionali. E 'stato progettato per la specifica applicazione di monitoraggio delle prestazioni bioprocess.
Abstract
Le alghe sono considerati ottimi candidati per fonti di energia rinnovabili a causa della loro capacità di stoccaggio dei lipidi naturali. Un efficiente monitoraggio dei processi di fermentazione algali e screening per nuovi ceppi ricchi di petrolio richiede un protocollo veloce e affidabile per la determinazione del contenuto lipidico intracellulare. Pratiche attuali si basano in gran parte su metodi gravimetrici per determinare il contenuto di olio, tecniche sviluppati decenni fa che richiedono molto tempo e richiedono grandi volumi di campione. In questo lavoro, Nilo rosso, un colorante fluorescente che è stato utilizzato per identificare la presenza di corpi lipidici in numerosi tipi di organismi, è incorporato in un protocollo semplice, veloce, affidabile per misurare il contenuto di lipidi neutri di protothecoides Auxenochlorella, una verde alga. Il metodo utilizza etanolo, un solvente relativamente mite, per permeabilize membrana cellulare prima della colorazione e un 96 ben micropiastra per aumentare la capacità campione durante fluorescenza misure di intensità. E 'stato il designed con l'applicazione specifica di monitoraggio delle prestazioni bioprocess. Campioni precedentemente essiccati o campioni dal vivo da una coltura in crescita possono essere utilizzati nel saggio.
Introduction
Grazie alla loro capacità di immagazzinare corpi lipidici in determinate condizioni di stress, alghe hanno ricevuto molta attenzione negli ultimi anni come potenziale fonte di combustibile rinnovabile 1,2. Lipidi neutri possono rappresentare oltre il 60% del peso secco cella sotto opportune condizioni di crescita 3. Ma l'industria non ha un protocollo standardizzato semplice, pulito, veloce e affidabile per quantificare il contenuto lipidico delle cellule algali al fine di monitorare adeguatamente le prestazioni bioprocess, analizzare le culture, e lo schermo per nuovi ceppi.
Il metodo gravimetrico Bligh-Dyer ha sviluppato circa 50 anni fa, rimane tra le tecniche più comuni utilizzate oggi 4,5. Mentre questo procedimento è semplice, affidabile, e facile da realizzare, che richiede tempo, richiede grandi volumi di campione, e fa uso di solventi tossici. Non è pratico per analizzare molti campioni da una corsa di fermentazione o di screening per nuovi ceppi ricchi di petrolio. Altri metodi hanno bEEN sviluppato, ma di solito richiedono attrezzature avanzate e non sono stati standardizzati 6.
Un'alternativa che ha raccolto un grande interesse è la macchia Nile Red. Nilo Red, un colorante che reagisce preferenzialmente in ambienti non polari, è stato usato per identificare o quantificare corpi lipidici in vari organismi tra nematodi 7, lievito 8, 9, batteri e alghe 10-19. Tecniche iniziali coinvolgono Nile Red erano per lo più qualitativa o semi-quantitativa, che unisce la macchia con una sola cuvetta spettrofotometria o citometria a flusso. Inoltre, alcune classi di alghe come alghe verdi hanno pozzi cellulari spesse che sono per lo più impermeabile al colorante, che limita la gamma della tecnica 10.
Recenti miglioramenti al metodo di colorazione rosso Nilo sono stati segnalati che bypassare le carenze iniziali del protocollo 10,11. Colorazione delle cellule in presenza di un carrier solvente come DMSO 10 o etanolo 10,11 linearizza il rapporto tra contenuto di olio e l'assorbanza, consentendo misurazioni quantitative affidabili. Il solvente aiuta permeabilize membrana cellulare in modo che le molecole Nilo rossi possono passare attraverso. Inoltre, incorporando uno spettrofotometro con capacità di lettura micro-piastra consente protocolli di throughput elevate adatte per l'analisi quantitativa.
In questo articolo abbiamo dettaglio un metodo semplice per misurare il contenuto di olio di cellule algali mediante colorazione culture con Nile Red in presenza di etanolo, un solvente delicato. Per più esattamente conto di rumore di fondo nelle misure, una curva standard correlazione intensità di fluorescenza al contenuto di olio è stato sviluppato utilizzando cellule algali di nota composizione di olio. Il metodo è adattato da protocolli precedentemente pubblicati 10,11. Utilizzando uno spettrofotometro a 96 pozzetti, si è in grado di analizzare la stessa quantità di campioni in un tha un'orat avrebbe preso giorni di tempo per monitorare con metodi gravimetrici. Inoltre, calibrando utilizzando campioni rappresentativi della specie algale desiderato questo metodo produce misurazioni relativamente precise che sono direttamente interpretabili. Esistono molti protocolli che descrivono i metodi di colorazione alghe con Nile Red ottimizzato per i ceppi e le diverse applicazioni; il protocollo qui presentato è stato originariamente sviluppato da de la Hoz Siegler et al. 11 per protothecoides Auxenochlorella, Chlorella vulgaris, Scenedesmus dimorphus, e Scenedesmus obliquo, anche se è probabile adatto a molte più specie e classi. E 'stato progettato con l'applicazione specifica di monitoraggio delle prestazioni bioprocessi e funziona altrettanto bene per i campioni precedentemente essiccati e campioni bagnato da una cultura in crescita.
Protocol
Representative Results
Discussion
Le alghe utilizzate nella curva standard deve essere la stessa specie coltivate nelle stesse condizioni sperimentali come quelle oggetto di valutazione. Cambiamenti significativi nella composizione media, tecnica di coltivazione, e il protocollo di colorazione possono influenzare l'intensità della lettura della fluorescenza. Estrazione con esano (descritte ai punti 1 e 2) è stata utilizzata per determinare il contenuto di lipidi neutri di campioni utilizzati nella curva standard. Per misure di intensità di fluore…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Gli autori desiderano ringraziare le scienze naturali e ingegneria Research Council del Canada per la fornitura di un sostegno finanziario per questo progetto.
Materials
| Dry Weight | |||
| 25 ml disposable pipettes | Fisher | 13-676-10K | |
| Pipette Bulb | Fisher | 13-681-51 | |
| 40 ml Nalgene Teflon Centrifuge Tubes | Fisher | 05-562-16A | Teflon needed for hexane |
| Weigh Dishes (polypropylene) | Fisher | 2-202B | |
| 1.5 ml micro-centrifuge tubes | Fisher | 05-408-129 | |
| Centrifuge | Sorvall | RC6plus | |
| Drying Oven (Fisher 625D) | Fisher | 13-254-2 | |
| Storage vials | Fisher | 0337-4 | |
| Bench-top microcentrifuge (Eppendorf 5415D) | Fisher | 05-40-100 | |
| Gravimetric Quantification | |||
| Porcelain Mortar (Coorstek) | Fisher | 12-961A | |
| Porcelain Pestle (Coorstek) | Fisher | 12-961-5A | |
| 40 ml Centrifugation tubes (FEP) | Fisher | 05-562-16A | Could also use glass tubes |
| Pasteur Glass Pipettes | Fisher | 13-678-20C | |
| Aluminum weigh dishes | Fisher | 08-732-101 | |
| Hexanes | Fisher | H292-4 | |
| Fluorometric quantification of oil content | |||
| Fluorescence multi-well plate reader | Thermo Lab Systems | Fluoroskan Ascent | |
| Fluorescence reader software | Thermo Lab Systems | Ascent Software 2.6 | |
| COSTAR 96 well plate with round bottom | Fisher | 06-443-2 | |
| Nile Red | Sigma | N3013-100MG | |
| Ethanol (Alcohol reagent grade) | Fisher | AC65109-0020 | |
| Imaging Fluorescent cells | |||
| Leica DMRXA2 (or equivalent) microscope | Leica | DMRXA2 | |
| Microscope slides | Fisher | 12-550-15 | |
| Microscope cover slips | Fisher | 12-541B | |
| Camera | Qimaging | Retiga Ex | |
| Imaging software | Qimaging | QCapture v.1.1.8 |
References
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