細菌胞子の発芽中に皮質断片を検出
Summary
Herein, we describe a colorimetric assay to detect the presence of reducing sugars during bacterial spore germination.
Abstract
The process of endospore germination in Clostridium difficile, and other Clostridia, increasingly is being found to differ from the model spore-forming bacterium, Bacillus subtilis. Germination is triggered by small molecule germinants and occurs without the need for macromolecular synthesis. Though differences exist between the mechanisms of spore germination in species of Bacillus and Clostridium, a common requirement is the hydrolysis of the peptidoglycan-like cortex which allows the spore core to swell and rehydrate. After rehydration, metabolism can begin and this, eventually, leads to outgrowth of a vegetative cell. The detection of hydrolyzed cortex fragments during spore germination can be difficult and the modifications to the previously described assays can be confusing or difficult to reproduce. Thus, based on our recent report using this assay, we detail a step-by-step protocol for the colorimetric detection of cortex fragments during bacterial spore germination.
Introduction
内生胞子は、細菌が不利な環境で存続することを可能にする細菌の代謝的に休止状態の形態です。多くの胞子形成細菌は、胞子形成は、栄養欠乏によって誘導されるが、このプロセスは、pH、酸素への曝露または他のストレス1に変更することによって制御することができます。それらの代謝休眠胞子の形で、一方、細菌は、UV照射、乾燥、高温、および2の凍結に耐えます。胞子形成過程に関する知識のほとんどは、モデル生物での研究、 枯草菌（Bacillus subtilis）から来ています。胞子形成のプロセスは、DNA複製および軸方向フィラメント3,4の形成から始まります。非対称隔壁は、2つの不均等サイズの区画にセルを分割します。大きなコンパートメントは、母細胞は、小さな区画、前胞子を飲み込みます。母細胞とドーマンを解放し、胞子、最終的に溶解する母細胞を成熟するために遺伝子発現を調整する前胞子の両方周囲の環境1へのT胞子。
胞子の構造と組成は、多くの細菌種間で保存されています。胞子コアは栄養細胞よりも低い含水量を有しており、ジピコリン酸（DPA）1,2と豊富です。胞子形成中、DPAは、水と引き換えに胞子コアに圧送されます。コアを囲むことは、ほとんどの芽胞形成菌で、発芽を刺激する小分子を認識する受容体（germinants）が2に位置している、内側の胞子膜です。ちょうど胞子の内膜の外側に位置する細胞壁ペプチドグリカンの層です。特殊なペプチドグリカン層（皮質）は、細胞壁のペプチドグリカンを囲み、[N-アセチルグルコサミン（NAG）およびN-アセチルムラミン酸（NAM）交互】細胞壁ペプチドグリカンと同じ構成要素の多くで構成されています。しかし、皮質におけるNAM残基の約50％は、ムラミン-δラクタム5,6に変換されています</s>アップ。胞子発芽時には、これらのムラミン-δラクタム残基は、このように皮質はなく、細胞壁（発芽を完了するのに必須のプロセス）を分解することができるように、胞子皮質溶解酵素（SCLEs）によって認識されます。皮質の周囲には外膜とコートタンパク質2のいくつかの層です。
発芽のプロセスを制御することは芽胞形成菌のために非常に重要です。発芽受容体は、それぞれのgerminants 2を操作する際に発芽が開始されます。多くの胞子形成細菌では、これらのgerminants 2そのアミノ酸、糖、ヌクレオチド、イオンまたはこれらの組み合わせである。C.ディフィシレ胞子の発芽は、特定の胆汁酸[ 例えば 、タウロコール酸（TA）]およびアミノ酸（ 例えば 、グリシン）7-10の組み合わせによって開始されます。 Cの相違はありますがディフィシル発芽経路および他の胞子形成に研究経路このようなB.などの細菌、 枯草菌は、すべてに共通の栄養細胞が発芽胞子2,8から成長できるようにするために胞子皮質を分解するための絶対条件です。 （多くのクロストリジウムに見られるような）皮質の劣化がSCLEs CwlJ / SleB（ 枯草菌に見られるような）またはSLECによって達成することができます。皮質の加水分解は、細胞壁と胞子上の制約を軽減します。これは完全なコアの再水和、細胞代謝2のために必要なタンパク質の多くを再活性化に必要なステップを可能にします。
胞子が発芽したときに、位相暗状態と、このプロセスのフェーズ明状態から休眠胞子の変更は600での光学密度（OD）の変化によって測定することができます。 11 nmの。前回のレポートでは、ODの変化の多くは胞子12からのDPAのリリースによるものであることを示唆しています。我々の最近の研究の間、我々はCのタイミングを比較しようとしましたディフィシレ胞子の発芽・監視DPAおよび皮質の断片9のリリース。彼らは胞子を発芽によって解放されるようになったように、この研究のためには、皮質の断片の放出を監視するために重要でした。
ここで使用される比色アッセイはGhuysen らが開発した還元末端を有する糖を検出するための方法に基づいていた。13。他の人が還元糖14の検出のためのプロトコルを記述しているか、それらのプロトコル15を変更したので、このテーマに関する文献は混乱することができます。ここでは、詳細C.発芽から遊離した還元糖の比色検出のためのステップバイステップ方法ディフィシレ胞子。この研究では、Cを使用しますがディフィシレ胞子は、他の芽胞形成菌からの胞子の発芽中に放出された還元糖は、このプロトコル9,16,17で検出することができます。
Protocol
Representative Results
Discussion
刺激を受けると、発芽の過程を経て胞子は巨大分子の合成を必要とせずに、それらの抵抗特性を失います。胞子の発芽がトリガされると、胞子コアは水2と引き換えにDPAを 解放します。休眠胞子の高いDPA内容に、胞子コアは、拡張2に対するバリアとして、おそらく、作用することにより、膨潤コアを防ぐことができます強烈な浸透圧や専門ペプチドグリカン、皮質下にあ…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
説明プロジェクトは、アレルギーと国立感染症研究所から賞数5R01AI116895でサポートされています。内容はもっぱら著者の責任であり、必ずしも国立アレルギー感染症研究所や国立衛生研究所の公式見解を示すものではありません。
Materials
| 2.0 mL screw cap tube | USA scientific | 1420-3700 | |
| p1000 eppendorf pippet | Eppendorf | ||
| p200 eppendorf pippet | Eppendorf | ||
| p20 eppendorf pippet | Eppendorf | ||
| 100-1250uL pipet tips | VWR | 89079-486 | |
| 1-200uL pipet tips | VWR | 89079-458 | |
| N-acetyl-D-glucosamine | Sigma | A3286-25G | |
| Hydrochloric Acid – 10N | BDH-Aristar | BDH3032-3.8LP | |
| Acetic Anhydride | Alfa Aesar | L04295 | |
| Sodium Bicarbonate | BDH | BDH0280-500G | |
| Potassium Tetraborate tetrahydrate | Alfa Aesar | 39435 | |
| Sodium Hydroxide | BDH | BDH8019-500G | |
| 4-(Dimethylamino)benzaldehyde | Sigma | 156477-100G | |
| Saturated Phenol | Fisher | BP1750-400 | |
| 2-Mercaptoethanol | Aldrich | M6250-100ML | |
| SpectraMax M3 | Molecular Devices | ||
| Acetic Acid, Glacial | BDH | BDH3098-3.8LP | |
| Heated, Circulating Water Bath | VWR Scientific | Model 1136 | |
| Microtest 96 | Falcon | 353072 | 96 well clear tissue culture plates |
| Culture tubes | VWR | 89000-506 | |
| Lyophilizer | |||
| Heat Blocks | |||
| Vortex Machine | |||
Referências
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