Burada acemi protokollerde araştırmacılar için farmakolojik önemli bakteriyel cinsi Streptomycesfenotipleme başlatmak için mevcut.
Streptomycetes dünya çapında bulunur ve antibiyotik ve diğer ikincil metabolit geniş bir dizi üretmek evvel türe ait ipliksi toprak olan bakterilerdir. Streptomyces coelicolor laboratuvarda analizler çeşitli mükellef iyi karakterize, patojenik olmayan bir türdür. Fenotipleme yöntem tanımlamak burada S. coelicolor bir modeli streptomycete kullanın; Ancak, yakından ilgili bazı Aktinomiçes yanı sıra tüm üyeleri bu büyük cins, uygun yöntemlerdir. Fenotipleme yeni bir tür ortamda tespit Streptomyces karakterize gereklidir ve mutant suşları yeni izole Streptomyceskarakterize çok önemli bir ilk adım da. Fenotipleme yeterlilik bakteriyel geliştirme, hücre bölünmesi, kromozom segregasyon ve ikinci haberci sinyal çalışma içerir Streptomyces araştırma alanında giren birçok yeni araştırmacılar için önemlidir. Yeni toprak mikroplar yalıtım ile antibiyotik keşif son crowdsourcing öğrenciler için fenotipleme eğitim öğretim elemanları Streptomyces araştırma ve kendi üniversite veya yüksek okul alanına yeni için artan bir ihtiyaç sonuçlandı. Bu el yazması bakteriyel zorlanma yayma, depolama ve görsel ve mikroskobik açmasıyla karakterizasyonu için yöntemler açıklanır. Bu makale okuduktan sonra yeni araştırmacılar (Mikrobiyoloji eğitim laboratuvarları ve vatandaş bilim adamları) Streptomyces suşları işlemek ve görsel karakterizasyonu deneyler başlamak gerekir.
Streptomycetes yeteneklerini sekonder metabolitler, ticari olarak mevcut antibiyotikler de gibi anti-tümör üçte dahil olmak üzere çeşitli üretmek için anti-HIV ve anti-paraziter ilaçlar bilinen gram-pozitif, ipliksi toprak bakteri vardır 1. S. coelicolor cins2,3 en genetik olarak karakterize üyesidir ve yöntem tanımlamak burada kullanılan türü. S. coelicolor agar orta büyür bir kapsamlı, dallanma bitkisel miselyum ilerliyor tek bir spor çimlenmesi ile başlar karmaşık bir yaşam döngüsü var. Yaşam döngüsü devam ettikçe, hava filamentler substrat miselyum yüzey gerilimi kırmak ve nihayet olgun, gri pigmentli Sporlar sonuçta dönüştürülen hücrelerin uzun zincirli ayrılır oluşur. Yeni kurulan bu sporlar dağılım sonraki yaşam döngüsü4başlangıcı kabul ettiğiniz anlamına gelir.
Farklılaşma onun karmaşık desen nedeniyle, S. coelicolor bakteriyel geliştirme çalışma için mükemmel bir model olarak hizmet vermektedir. Tarihsel olarak, mutasyonlar bloklar halinde iki büyük gelişimin için neden ve farklı görsel fenotipleri üretmek. Bld (kel) mutantlar hava miselyum oluşumu ve bulanık bir hava miselyum “kel” koloni görünüm imparting eksikliği sonucu için engellenir. Mutantlar spore oluşumunda inhibe ve olgunlaşma kabul edilir WHI (beyaz) mutantlar olarak çünkü onlar genellikle vahşi-türü düzeyleri gri spor pigment üretmek başarısız ve hava miselyum beyaz kalır. Diğer ilginç mutantlar antibiyotik üretim, hücre bölünmesi, kromozom segregasyon veya diğer önemli işlemleri4,5inhibe.
Streptomyces türleri birçok gelişimsel genlerin keşfi rağmen orada çok daha var doygunluk mutant ekranlarının eksikliği dayalı inanıyordu. Laboratuarlarımızda biz inşa ettik bir mini transposon sistemini kullanarak yeni gelişimsel genlerin tanımlamak devam edin. Rastgele mutagenesis deneylerde bizim transposon ile izole roman mutant suşları her yeni keşfedilen gen6,7olası rolü tanımlamak için fenotipik tarama geçmesi. Bakteriyel fenotipleme burada anlatılan yöntemleri transposon mutagenesis8,9,10,11,12‘izole Streptomyces mutantlar alakalı, 13 ve kimyasal ve ultraviyole (UV) mutagenesis14, hem de recombineering15,16 kullanarak gen silme gibi mutasyonların yönlendirilmiş inşaat gibi rastgele diğer yöntemleri veya CRISPR-Cas9 (kümelenmiş düzenli olarak Interspaced kısa palindromik tekrarlar) genom teknoloji17,18,2019 ve nokta mutasyonlar düzenleme.
Antibiyotik direnci patojenler arasında giderek yaygın hale geldikçe, yeni antibiyotikler için ihtiyaç giderek daha acil21,22olur. “Küçük dünya girişimi” (veya SWI) bir etkili bilim, teknoloji, mühendislik ve matematik (kök) antibiyotik direnci crowdsourcing üniversite öğrencileri ve daha fazlası ile mücadele etmek için23 ve araştırma stratejisi24 öğreniyor Geçenlerde Lise öğrencileri. Desteklenen kurslar roman antibiyotik (http://www.smallworldinitiative.org) üretmek yeni toprak mikroplar belirleme çalışmaları içermektedir. Bu önemli bir kaynağı keşfedilmemiş antibiyotik Streptomyces türleri toprak geniş bir alanda bulundu ve habitatların25,26,27,28su olmaya devam edecektir inanılıyor, 29,31. Son zamanlarda, bizim laboratuvar ve başkalarının çalışmalarını keşfetti ve Morfoloji ve antibiyotik üretim7,32dahil olmak üzere gelişimi, düzenleyen Streptomyces türleri sinyal genler ile karakterize, 33. Değişiklikler bu genlerin ifadesinde bir değişim miktarı ve zamanlama üretilen antibiyotik neden. Yeni tür ve yeni mutantlar antibiyotik üreten yetenekli fenotipleme önemli olmaya devam edecektir. Yeni öğretim elemanları ve öğrencileri büyük katkıda bulunan ilaç keşif alanında olmak gibi bakteriyel fenotipleme eğitimde bu acemi bireylerin başarısı için gereklidir. Ayrıca, bu deneyler yüksek okul kök veya Üniversitesi Mikrobiyoloji eğitim laboratuvarları için uysal vardır. Temel mikrobiyal genetik ilkeleri ayarlama bir öğretim laboratuvarda bir gösteri temsil ederler.
Burada Streptomyces araştırmacılar çalışmalar suşları yaymak ve hisse senetleri uzun süreli depolama için hazırlamak için gerekli adımları ekleyerek başlatmak için başlangıç için protokolleri mevcut. Biz o zaman Streptomyces suşları görsel ve mikroskopik karakterizasyonu protokollerde tanımlamak. Fenotipleme gelişimsel mutantlar bazı tipik ilk adımlar şunlardır: 1) vahşi türü kolonileri agar ortamdaki; göre mutant kolonileri görsel muayene 2) faz kontrast mikroskobu; ve 3) sporogenic hava hif floresans mikroskobu. Bu üç adımda görüntülenen fenotip dayanarak, çeşitli teknikler daha da belirli bir yük fenotip farketmek için istihdam edilebilir.
İlk fenotipleme deneyler genellikle yeni tür karakterize, mutantlar ilgi tanımlamak, kısmen mutantlar karakterize ve belirli bir gen tespit bir mutant fenotip üzerinde dayalı tipik rolü ayırt etmek başlamak için kullanılır. Yöntem tanımlamak burada zaten belirlemek ve Streptomyces mutantlar, kusurları ile hücre bölünmesi48,49yılında, de dahil olmak üzere çok çeşitli karakterize laboratuvarları öğretim Üniversitesi’nde kullanılmıştır 50 , 51 , 52 , 53 , 54, sporulation55,56, hava miselyum oluşumu57,58, antibiyotik üretim59, ikinci haberci sinyal47ve kromozom segregasyon 60. bu teknikler mutantlar fenotip genel olarak belirleyen hayati ilk adımlardır ve ilgi genlerin rolleri hakkında önemli bilgi büyük miktarda açığa vurmak. Yöntemleri kolayca Streptomyces diğer türler için uzatılabilir ve zaten S. griseus, S. venezuelae, S. uyuzve birçok diğer streptomycetes suşların açıklamak için kullanılmıştır. Burada açıklanan video protokolleri Streptomyces araştırma, alanlar gibi ilaç keşif alanında girerek yeni araştırmacılar için önemli bir kaynak hizmet bekleniyor. Bu antibiyotik direnci kriz ve yeni lisans öğrencisi araştırmacılar küçük dünya girişimi crowdsourcing çabaları katılmadan sayısız sayıda eğitmek mücadele için çalışan yeni öğretim içerir.
Burada açıklanan teknikler, üniversite ve lise sınıf kullanımı araştırma laboratuvarları, video ve metin içinde açıklanan değişiklikleri kullanarak ek olarak kolayca uyarlanabilir. Küçük liberal sanat Koleji’nde ilk yıl mikroskobu modülde öğrencisiydi suşları çizgi, suşlarının agar ortamında yetiştirilen dijital fotoğraf çekmek ve teslim edilmesini sonuçlandı faz kontrast ve floresan mikroskopi gerçekleştirmek güçlü bir Portföy-laboratuar 15 h temsil eden 3 hafta modülün sonundaki çok panelli şekiller. Yaklaşık 160 ilk yıl öğrenciler için 320 roman transposon mutant fenotipleme ilk sorumlu olduğunu. Lisans’da araştırma öğrencileri üç kurumlarında ek mutant ilk fenotipleme ve suşlarının birçoğu sonraki karakterizasyonu’na katılmıştır. Nispeten kısa sürede elde edilen kapsamlı veriler burada açıklanan protokoller değerini göstermektedir. Ek mutantlar yüzlerce gelecekteki karakterizasyonu için gliserol mycelial hisse senedi olarak depolanmıştır.
Burada açıklanan ilk deneyler çeşitli yöntemler için ilgi suşları ile ilgili bilgilerin kalitesi genişletmek için istihdam edilebilir. Mutasyon bilinmiyorsa, Genotipleme yöntemi türü ve/veya mutasyon konumunu belirlemek için istihdam edilmelidir. Örneğin, rastgele transposon mutagenesis vahşi-türü kromozom6,7,8,9,10,11,12,13 sonuçları ilk fenotipik ekranlar yukarıda açıklananlar gibi geçmesi kolonilerde. O zaman transposon konumunu ters polimeraz zincir reaksiyonu (iPCR)61gibi bir teknik kullanarak tespit edilmelidir. Yeni keşfedilen mutantlar genotip belirleme ilk karakterizasyonu takip önemli bir adımdır.
Sınıfta belirtilen veya daha fazla araştırma yoluyla araştırdı sonraki fenotipleme analiz için yaygın olarak kullanılan bazı gelişmiş yöntemleri protein ilgi için yerelleştirme desenleri belirlemek için etiketleme yeşil flüoresan protein (GFP) dahil, gen ifade analizleri gibi gerçek zaman kantitatif PCR (qPCR) ve küresel gen ifade desenleri vahşi-türü mutant RNA sıralama (RNA-seq) üzerinden karşı. Fenotipleme becerileri de genetik uluslara analiz için gereklidir. Uluslara deneyde bir gen vahşi tipi kopyasını bir mutasyona uğramış yeni eklenen alleli kaybı-in-fonksiyonu için mutasyona uğramış alleli telafi edebilirsiniz olup olmadığını belirlemek için girmiştir. Hem özgün mutant ve ebeveyn için çıkarılan zorlanma fenotip karşılaştırarak, vahşi tipi zorlanma gereklidir.
The authors have nothing to disclose.
Yazarlar Otterbein Üniversitesi Lisans öğrenci araştırma bursu ve öğrenci araştırma fonu Ödülleri GVK ve SGK kabul etmek istiyorum; ve dini Program Ödülü Otterbein Profesör Gilbert E. Mills Memorial donatılmış ve Biyoloji bölümü ve yer Bilimleri Fakültesi Araştırma ve burs ödülü aşı için donatılmış. Bert ve Jane boynuz donatılmış öğrenci araştırma fonu Bilimleri GVK ve SGK verildi. Yazarlar ayrıca minnetle Duquesne Üniversitesi Lisans Araştırma Programı Bursu finanse GVK ve SGK için kabul etmek istiyorum. Eski Juniata üniversite lisans araştırma öğrencileri, Ryan Johnson ve Lindsey Draper mikroskobu görüntüleri resimler 2 ve 3, için sırasıyla bulunmuştur.
50% Glycerol | Sigma-Aldrich | G5516 | |
Immersion Oil (Type DF) | Cragille | 16482 | |
Lens Paper | Fisherbrand | 11-995 | |
Sterile Water | GeneMate | G-3250-1L | |
100% Ethanol | Sigma-Aldrich | E7023 | |
Propidium Iodide | Invitrogen | P1304MP | |
Toothpicks (flat) | Target | 081-22-1957 | |
Pipette Tips (10 ml) | GeneMate | P-1240-10 | |
Pipette Tips (200 ml) | GeneMate | P-1240-200Y | |
Pipette Tips (1250 ml) | GeneMate | P-1240-1250 | |
Wooden Applicators 6'' | Solon Care | 070809 | |
Cotton Swabs | Fisherbrand | 23-400-124 | |
Soy Flour | Bob's Red Mill | 1516C164 | |
D-Mannitol | Sigma-Aldrich | M4125-1KG | |
Agar | Sigma-Aldrich | A1296-1KG | |
Glycerol 100% | VWR amresco life science | 0854-1L | |
0.8% NaCl (Saline) | Sigma-Aldrich | SLBB9000V | |
1.2 mL freezer tube | NEST | 606101 | |
Ultra low (-80°C) freezer | SO-LOW | U85-18 | |
Cryo Safety Gloves | Bel-Art | H13201 | |
Petri dishes | Sigma-Aldrich | P5856-500EA | |
Cover slips #1.5 | Thomas Scientific | 64-0721 | |
Slides | Carolina | 63-2010 | |
Autoclave | Tuttnauer | 2540E | |
Phase-Contrast Microscope | Olympus | BX40 | |
Forceps | Carolina Biological | 624504 | |
Bunsen Burner | Carolina Biological | 706706 | |
Methanol | Sigma-Aldrich | 34860-1L-R | |
PBS (phosphate buffer saline) | Sigma-Aldrich | P4417-50TAB | |
WGA-FITC | Biotium | 29022-1 | |
Clear nail polish | OPI | 22001009000 | |
Image J | NIH | Free Software | |
100 mL beaker | Pyrex USA | 1000-T | |
1 L beaker | Carolina Biological | 721253 | |
1 L flask | Fisherbrand | S63274 | |
250 mL flask | Pyrex USA | 4980 | |
100 mL graduated cylinder | Carolina Biological | 721788 | |
500 mL graduated cylinder | Carolina Biological | 721792 | |
Stir Bar | Fisher Scientific | 22-271825 | |
Centrifuge | Eppendorf | 5810R | |
Camera for Microscope | Olympus | DP72 | |
Nitrile Examination Gloves (Med) | Bio Excell | 71011002 | |
Vortex Mixer | Carolina Biological | 701077 |