螺属的生长趋磁菌: 菌株 MSR-1、AMB-1 和 MS-1
Summary
我们提出了在两种不同类型的生长培养基中生长几种螺菌株的程序。螺螺菌株 MSR-1 在液体和 O2浓度梯度半固态介质中生长, 而m magneticum应变 AMB-1 和m magnetotacticum应变 MS-1 在液体培养基中生长。
Abstract
趋磁细菌是革兰氏阴性、运动性的, 主要水生原核生物在淡水和海洋生境中无处不在。它们的特点是他们的能力 biomineralize magnetosomes, 这是磁性纳米晶体的磁铁矿 (fe3O4) 或硫铁矿 (fe3S4) 包围的脂质双层膜, 在其细胞质。对于大多数已知的趋磁细菌, magnetosomes 被组装在细胞质内的链中, 从而赋予细胞永久的磁偶极矩, 并使它们与外部磁场被动对齐。由于这些特殊特性, 趋磁细菌对商业和医疗应用具有很大的潜力。然而, 大多数物种都是微需氧的, 有特定的 O2浓度要求, 使它们比其他许多细菌 (如大肠杆菌) 更难生长。在这里, 我们提出了生长在趋磁细菌的三种最广泛研究的菌株的详细的协议, 所有属于螺属。这些方法可以精确控制对细菌可用的 O2浓度, 以确保它们正常生长并合成 magnetosomes。使用这些程序进行进一步研究的趋磁细菌生长不需要实验家成为微生物学专家。本文中介绍的一般方法也可用于分离和培养其他趋磁细菌, 虽然生长培养基的化学成分可能需要修改。
Introduction
趋磁细菌 (MTB) 代表了广泛的革兰氏阴性原核生物在淡水和海洋水生生境中无处不在1。这些细菌共有能力产生磁性晶体由磁铁矿 (fe3O4) 或硫铁矿 (fe3S4), 这是在大多数情况下组装成链内的细胞。这个特定的结构主题是由于存在的几个特定的蛋白质作用于细菌的细胞质和周围的每个晶体2的脂膜。每个单独的晶体及其周围的膜泡被称为构建, 大小从大约30到 50 nm 在螺物种3。由于 magnetosomes 的链排列, 这些细菌具有永久的磁偶极矩, 使其与外部应用的磁场被动对齐。因此, 这些细菌积极地沿着磁场线游动, 作为自推进的微罗盘可能更有效地找到最有利的条件 (e., O2浓度) 增长。
山地车的一个有趣的特性是它们能够调节构建晶体的化学和晶体学。大多数菌株产生相对高纯度的磁铁或硫铁矿的晶体, 虽然一些 biomineralize 两个矿物4。在所有情况下, 细菌都能够精确地控制其单个磁性域晶体的大小和形状。这就解释了为什么需要进行大量的研究来更好地了解山地车如何执行这个生物矿化过程。了解这一过程可能使研究人员能够为许多商业和医疗应用量身定制磁性纳米晶体。
对山地车进行广泛研究的一个重大障碍是在实验室中种植它们的困难。大多数物种, 包括在这项工作中使用的菌株, 是好气微需氧当生长与 O2作为一个终端电子受体。这就解释了为什么这些细菌最常在好氧和缺氧条件 (好氧-缺氧界面, OAI) 之间的过渡区发现。这清楚地表明, 山地车具有精确的 O2浓度要求, 在为这些生物体设计生长培养基时, 显然需要考虑这些需求。此外, 山地车的巨大现有多样性意味着不同菌株将需要不同类型的化学梯度和养分来实现最佳生长。
在这项工作中, 我们描述了生长三个最广泛研究的山地车的方法:螺 magneticum (应变 AMB-1), m magnetotacticum (MS-1) 和m 螺(MSR-1)。这些物种复数属于Proteobacteria门的Alphaproteobacteria类, 在形态学上是螺旋状的, 在细胞的每个末端都具有极鞭毛。我们提供了在液体和 O2浓度梯度半固态介质中生长应变 MSR-1 的协议, 基于以前发布的培养基配方5,6。我们还介绍了改良磁性幽门生长培养基 (MGSM)7中生长菌株 AMB-1 和 MS-1 的详细协议。
Protocol
Representative Results
Discussion
山地车的特定 O2浓度要求使它们在实验室中生长不平凡。液体介质协议的一个关键步骤是从培养基中初始去除所有 o2 , 以通过在接种前添加一定体积的 o2来控制最终浓度。结果表明, MSR-1 生长在几乎完全有氧条件下, 然而, 细胞的磁性大大降低。同一研究结果表明, AMB-1 和 MS-1 在完全有氧条件下不生长6。对于 MSR-1 半固态培养, 所有 O2首先通过半胱?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
我们感谢理查德 b. 弗兰克尔对山地车文化的帮助, 亚当. 希区柯克和朱慧在在麦克马斯特大学建立山地车文化, 以及为训练和访问电子显微设备 (麦克马斯特大学) 而进行的培训和使用。健康科学学院)。这项工作得到了加拿大自然科学和工程研究理事会 (NSERC) 和美国国家科学基金会的支持。
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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