비브리오 피셔리 분리 사이의 경쟁 적 상호 작용을 정량화하기위한 동전 분석
Summary
박테리아는 박테리아 간 경쟁에 종사하기 위한 다양한 메커니즘을 인코딩합니다. 여기에서는 박테리아 분리체와 박테리아 분리물의 공간 구조에 미치는 영향을 특성화하기 위한 문화 기반 프로토콜을 제시합니다.
Abstract
이 원고는 두 박테리아 집단 간의 경쟁적인 상호 작용을 감지하고 특성화하기 위한 배양 기반의 동전 분석기를 설명합니다. 이 방법은 각 인구의 선택과 시각적 인 차별을 위해 각 인구가 뚜렷한 항생제 내성 기능 및 형광 단백질로 차별적으로 태그 될 수 있도록 안정적인 플라스미드를 사용합니다. 여기에서는, 우리는 경쟁하는 Vibrio fischeri 긴장, 형광 현미경 화상 진찰 및 정량적인 데이터 분석의 준비 그리고 동전을 기술합니다. 이 접근법은 간단하고, 빠른 결과를 산출하고, 한 집단이 다른 집단의 성장을 죽이거나 억제하는지, 그리고 경쟁이 확산 가능한 분자를 통해 매개되는지 또는 직접적인 세포 세포 접촉을 필요로 하는지 여부를 결정하는 데 사용될 수 있다. 각 세균성 인구는 다른 형광 성 단백질을 표현하기 때문에, 분석은 혼합 된 식민지 내에서 경쟁 인구의 공간 차별을 허용합니다. 기재된 방법은 이 종에 최적화된 조건을 사용하여 공생 균 V. fischeri로 수행되지만, 프로토콜은 대부분의 균류균 분리에 적응될 수 있다.
Introduction
이 원고는 두 개의 세균 성 분리가 경쟁적인 상호 작용을 할 수 있는지 여부를 결정하는 문화 기반 방법을 간략하게 설명합니다. 혼합 인구를 연구할 때, 박테리아 격리가 상호 작용하는 정도, 특히 격리가 간섭 메커니즘을 통해 직접 경쟁하고 있는지 여부를 평가하는 것이 중요합니다. 간섭 경쟁은 한 집단이 직접 성장을 억제하거나 경쟁집단을 죽이는 상호 작용을 말합니다 1. 이러한 상호 작용은 미생물 커뮤니티의 구조 및 기능2,3에심오한 영향을 미칠 수 있기 때문에 식별하는 것이 중요합니다.
미생물 경쟁을 위한 기계장치는 호스트 관련및 자유로운 생활 박테리아를포함하여 다양한 환경에서 박테리아의 게놈에서 광범위하게 발견되었습니다 4,5,6,7, 8,9. 다양한 경쟁 전략이 기재된10,11은 살균 화학물질 1,12 및분비된 항균 펩티드(13)와 같은 확산성 기전을 포함한다. 뿐만 아니라 표적 세포로 억제 효과를 전달하기 위해 세포 접촉을 필요로 하는 접촉의존적 메커니즘 9,14,15,16,17 ,18.
배양 기반 동전은 일반적으로 미생물학5,8,19에서사용되지만, 이 원고는 분석법을 사용하여 경쟁 메커니즘을 특성화하는 방법과 적응을 위한 제안을 간략하게 설명합니다. 다른 세균 종과 함께 사용하기위한 프로토콜. 또한 이 방법은 경쟁 상호 작용의 특성에 대한 다양한 질문에 답하기 위해 데이터를 분석하고 제시하기 위한 여러 접근 방식을 설명합니다. 여기에 기술된 기술은 이전에 비브리오 피셔리 박테리아(19)의 공생 균주 사이의 비특이적 경쟁기의 근본적인 교단 내 생존 메커니즘을 확인하기 위해 사용되었지만, 이들은 환경 분리및 인간 병원균을 포함한 많은 세균종은 접촉 의존성 및 확산성 경쟁 메커니즘을 평가하는 데 활용될 수 있다. 프로토콜의 단계는 다른 세균 종에 대한 최적화가 필요할 수 있습니다. 더 많은 모델 시스템이 다른 유전자형을 포함하는 등소원 성 유기체의 사용을 넘어 연구를 확장하고 있음을 감안할 때10,16,20,21,이 방법은 귀중한 자원이 될 것입니다. 경쟁이 다중 균주 또는 다종 시스템에 미치는 영향을 이해하고자하는 연구자.
Protocol
1. 동전 큐브에 대한 균주를 준비 동전 분석 동안 세균 경쟁의 표적으로 작용할 적절한 기준 균주를 선택한다. 참조 변형률을 선택할 때의 모범 사례와 참조 변형이 결과에 미치는 영향에 대한 토론을 참조하십시오. 이 프로토콜에서, V. fischeri 스트레인 ES114는 기준 균주로서 작용할 것이다. 코인큐베이션에서 분리된 분리를 구별하기 위해 어떤 선택 및 스?…
Representative Results
세균 집단 간의 경쟁적인 상호 작용을 평가하기 위해, 동전 분석 프로토콜이 개발되고 V. fischeri에최적화되었다. 이 방법은 항생 저항 유전자 및 형광 성 단백질을 인코딩하는 안정한 플라스미드를 활용하여 각 균주의 차등 선택 및 시각적 차별을 허용합니다. 동전 분석에서 수집된 데이터를 분석함으로써, 상호작용의 경쟁적 결과 및 상호작용의 메커니즘을 식별할 …
Discussion
전술한 코인큐브레이션 분석법은 박테리아 간 경쟁을 발견할 수 있는 강력한 방법을 제공한다. 이러한 접근법은 V. fischeri 격리 및 경쟁 메커니즘의 특성화 사이의 특정 경쟁의 식별을허용19. 기재된 방법은 해양 균 V. fischeri에최적화되었지만 임상 및 환경 분리를 포함한 다른 세균 종을 수용하기 위해 용이하게 변형될 수 있다. 경쟁 메커니즘은 종종 조건부 5, 6<sup cl…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
우리는 그들의 유용한 피드백에 대한 검토자에게 감사드립니다. A.N.S.는 그랜트 GBMF 255.03을 통해 고든과 베티 무어 재단의 지원을 받아 생명과학 연구 재단에 지원되었습니다.
Materials
| 1.5 mL Microcentrifuge Tubes | Fisher | 05-408-129 | |
| 10 μL multichannel pipette | |||
| 100 μL multichannel pipette | |||
| 300 μL multichannel pipette | |||
| 10 μL single channel pipette | |||
| 20 μL single channel pipette | |||
| 200 μL single channel pipette | |||
| 1000 μL single channel pipette | |||
| 24-well plates | Fisher | 07-200-84 | sterile with lid |
| 96-well plates | VWR | 10062-900 | sterile with lid |
| Calculator | |||
| Chloramphenicol | Sigma | C0378 | stock (20 mg/mL in Ethanol); final concentration in media (2 μg /mL LBS) |
| Fluorescence dissecting microscope with camera and imaging software | |||
| forceps | Fisher | 08-880 | |
| Kanamycin Sulfate | Fisher | BP906-5 | stock (100 mg/mL in water, filter sterilize); final concentration in media (1 μg/mL LBS) |
| Nitrocellulose membrane (FS MCE, 25MM, NS) | Fisher | SA1J788H5 | 0.22 μm nitrocellulose membrane (pk of 100) |
| petri plates | Fisher | FB0875713 | sterile with lid |
| Spectrophotometer | |||
| Semi-micro cuvettes | VWR | 97000-586 | |
| TipOne 0.1-10 μL starter system | USA Scientific | 1111-3500 | 10 racks |
| TipOne 200 μL starter system | USA Scientific | 1111-500 | 10 racks |
| TipOne 1000 μL starter system | USA Scientific | 1111-2520 | 10 racks |
| Vortex | |||
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| LBS media | |||
| 1M Tris Buffer (pH ~7.5) | 50 mL 1 M stock buffer (62 mL HCl, 938 mL DI water, 121 g Trizma Base) | ||
| Agar Technical | Fisher | DF0812-17-9 | 15 g (Add only for plates) |
| DI water | 950 mL | ||
| Sodium Chloride | Fisher | S640-3 | 20 g |
| Tryptone | Fisher | BP97265 | 10 g |
| Yeast Extract | Fisher | BP9727-2 | 5 g |
References
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Cite This Article
Speare, L., Septer, A. N. Coincubation Assay for Quantifying Competitive Interactions between Vibrio fischeri Isolates. J. Vis. Exp. (149), e59759, doi:10.3791/59759 (2019).