다중 Chemostat 배열의 설계 및 사용

ministat 배열은 위 않으며 (그림 1A, B) 문화에 따라 신진 효모의 haploid 마타 실험실 스트레인 (S288c) 황산 – 제한 이전에 설명 된대로 조건을 10. 우리는 일반적인 chemostat 응용 프로그램에 대한 효능을 테스트 생리학의 결정을 포함하는 데 사용 및 설명 실험 진화. ministats를 확인하기 위해, 우리는 10,20,21 ATR의 Sixfors의 fermentors이 ministats의 열 배나 볼륨으로, 300 ML 작동 볼륨에 실행되었다. 이전에 산업 fermentors에서 수행 여러 실험 chemostat 사용을 위해 수정 반복, 그리고 상당히 다른 모드가 문화 폭기 및 교반의. 우리는이 fermentors을 획득 장비 안정성, 정상 상태 생리학, 실험 진화 결과 및 유전자 발현 패턴을 복제하려고 시도했습니다. 희석 속도와 폭기의 균일는 chemostat 설계의 중요한 측면이기 때문에, 우리 나성장의 15 세대가 지난 후 32 ministats에서 실제 희석 속도를 asured 및 0.17 권 / 시간 (4-5 드랍스 / 분)의 대상 희석 속도로 우리가 32에서 0.0075의 표준 편차로 0.17208의 평균 희석 률을 달성 발견 복제합니다. 이 범위는 유전자 발현에 대규모 변화가 관찰 된 어떤 이상 대상 설정에서 + / -0.01 권 / 시간 차이가 우리의 전형적인 관용에있었습니다. 4월 22일에서 23일까지 ministats 간 공기 흐름 속도가 307.5 ML 것으로 확인되었다 9.57 ML / 분의 표준 편차로 / 분. 이 방에 공기 흐름이 강력하고 균일하게 4 방 사이에 나누어 제시 및 산업 fermentors에 폭기에 대해 설명 된 것과 유사한 값입니다. 20 우리는 이전에 효모의 8분의 8 황산 – 제한 진화 실험에서 고친 화성 유황 이온 전송 SUL1의 반복 증폭을 관찰했다. 10 생에서 결과의 일관성을 감안할 때님의 조건은 우리 시스템의 능력을 테스트하기 위해 황산 – 한계를 선택했습니다. chemostat 문화의 필수 요소는 일정한 화학 환경을 유지 할 필요가 있습니다. 환경의 제한 영양소 또는 기타 변경 사항의 풍부한의 변동은 일반적으로 주어진 문화에 세포의 수가 변경 될. 우리는 0.057 단위의 표준 편차와 함께 성장 ~ 15 세대가 지난 후 1.12의 평균 A600을 (~ 10 9 셀) 찾기, 16 복제 문화에서 휴대폰 번호 (그림 2A) 및 측정 재현성을위한 프록시 광학 밀도를 측정, 또는 5.1 %. 비교를 들어, 산업 fermentors에서 재배 네 복제 문화에서 가져온 측정 2.5 %의 표준 편차를 보여 주었다. 세포는 성장 챔버에 잘 혼합했다 : OD 및 유출 트랙에서 가져온 세포 수의 측정은 문화 관 (데이터가 게재되지 않음)에서 직접 촬영 샘플에 해당했다. 이러한 결과는 플랫폼의 견고성을 입증산업 fermentor와 유사한 허용 오차 내에서 일정한 화학 환경을 유지하기 위해 D 능력. 생리학의 더 민감한 표시 장치로서, 우리는 ministats과 산업 fermentor에서 황산 제한에 따라 성장 문화의 게놈 전체의 정상 상태 유전자 발현을 비교했다. ministats의 유전자 발현은 세 생물은 (그림 2B) 복제에서 유사성의 높은 학위를 보여 주었다. 우리는 이전에 RNA위한 두 복제 Sixfors의 chemostats에서 파생하여 microarray에 공동 hybridized 있다고 지적, 유전자의 99 %의 표현은 경험적 의미의 차단과 같은 1.5X의 사용을 허용, 1.5 배 범위 내에서 하락했다.에서 21 진 표현은 세 복제 ministats, 비교 pairwise는 유전자의 99 %가 산업 fermentors의 결과 비교, 1.5-1.7 배 범위 내에서 하락했다. 세 샘플은 개별 배열과 나중에 계산 pairwise 비율 hybridized되었다, 그래서이 VA매독은 생물학적 소음뿐만 아니라 간 배열은 소음, 잠재적으로 게시, 공동 hybridized 결과에 비해 복제 사이의 변화를 과대 평가 등이 있습니다. 138 유전자가 differentially 세 ministat>의 1.5 배대로 산업 fermentor에서 재배 일치하는 문화에서 수집 한 샘플에 비해 복제 표현했다. ministats 표현에 감소 유전자는 크게 철 대사에 풍부하게되었습니다. 이 서명은 각 장치 구성의 다른 금속 성분을 반영 할 수 있습니다 Sixfors 장치는 문화에 익숙해 금속 임펠러 및 폭기 조립이 포함되어 있으며, 이전에 사용 된 미디어 carboys는 금속 하드웨어를 필요합니다. ministat는 스테인레스 스틸 바늘,하지만 다른 금속 구성 요소를 사용합니다. 이 협회의 생물학적 중요성은 분명하지만 증가 표정으로 유전자는 크게, 세포 멤브레인과 관련된되었습니다. 마지막으로, 우리는 실험 진화 unde을 테스트R 이러한 조건. 배열 비교 게놈의 하이브리드 (CGH, 그림 2C)에 의해 감지로 황산 – 제한된 성장 250 세대가 지난 후, 4 독립적 인 진화 인구에서 테스트 4분의 4 클론 SUL1의 증폭을 보여 주었다. 이 결과는 유사한 시간 간격으로 큰 볼륨 chemostats의 결과와 일치하는 것입니다. 10 문화 챔버의 그림 ministat 배열의 1. A. 설계 및 배치. B. 디자인. 그림 2. A. Experime그 문화를 보여주는 ntal 데이터 성장의 십 세대 (N = 16)에서 평형에 도달합니다. 생물 셋이 일치하는 황산 – 제한 Sixfors의 chemostat에서 재배 일반적인 기준에 비해 황산 제한에 따라 정상 상태 동안 샘플 S1-3를 복제에 대한 B. 식 데이터 . C. SUL1의 amplifications은 황산 – 제한된 환경에서 성장 250 세대가 지난 후 ministats에서 발견. 설명에 따라 각 발전 클론의 게놈 DNA는 CGH에 의해 조상의 DNA에 비해되었다. (21)은 사본 번호가 각 증폭 지역에 대한 계산과 각 amplicon 옆에 표시됩니다 의미합니다. 모든 microarray 데이터가 증가 GSE36691 아래 GEO 데이터베이스에 입금됩니다. 더 큰 그림을 보려면 여기를 클릭하십시오.