我々 はカプセルの生産に基づいて細菌の集団を分離する不連続密度勾配の使用を示します。文化間のカプセルの量を比較して、特定のカプセルの表現型の突然変異体を分離する、またはカプセルのレギュレータを識別するためにこのメソッドを使用します。ここで説明した、最適化と分析の実行です。
カプセルは免疫回避と様々 な物理的なストレスへの抵抗を仲介する多くの細菌種の主要病原因子です。細菌に基づく並べ替えに広く使用されている方法はありません多くのメソッドは、定量化し、異なる系統の突然変異体のカプセルの生産を比較可能ですが、どのくらいのカプセルを出します。我々 は不連続密度勾配を使用してカプセルの量によって細菌を分離する方法を開発しました。このメソッドを使用して、変更されたカプセル生産の突然変異体を分離して複雑なサンプルからカプセル化された細菌を浄化する文化間半定量的のカプセルの量を比較します。このメソッドは、カプセルの調節に関与する遺伝子を識別するトランスポゾン挿入配列と結合することができます。ここでは、メソッドは、新しい菌種や株の勾配の条件を最適化する方法、および構築し、密度勾配を実行する方法を含め、詳細で示されます。
多くの菌種は、免疫系によって認識および殺害から様々 な物理的なストレス、細菌の細胞を保護する多糖類のカプセルを生成します。カプセルの製造は、肺炎桿菌、感染1,2のための絶対条件です。Kカプセルは、抗菌ペプチドへの抵抗、耐補体を介した殺害、貪食能の防止、3生得の免疫反応の抑制を仲介します。過剰なカプセルの生産は、増加病原性と感染 (院内) ではなくコミュニティ取得4に関連付けられます。
カプセル生産を調査に量的・質的なテストの範囲があります。クレブシエラ属種の文字列テスト5、植民地に触れたつまようじは上向きに引っ張られ、生成される文字列の長さの測定、およびの低速遠心分離を含む、mucoviscosity のアッセイ6が含まれます上澄みの光学密度を測定することによって続いて文化。これらのメソッドは、シンプルで簡単なが欠けている古典的な桿菌で使用するときに感度はカプセルの高生産株ではなく系統します。カプセル定量化の別の方法は技術的に挑戦的な濃硫酸1の使用を要求するウロン酸アッセイ。最後に、カプセルは直接顕微鏡観察 (図 1 a) で表示です。これらのメソッドの顕微鏡のみ単一の人口内の異なるイーサ状態を観察することができます、これらのメソッドのどれもにより、カプセルとカプセル以外の細菌を物理的に分離。
勾配遠心法による密度ベースの分離は異なる真核細胞型7を浄化する細胞生物学が日常的に使用が、微生物学的研究で使用されることはほとんどありません。クレブシエラ属の mucoviscosity の試金は高いカプセル細菌、遠心分離によってペレットに時間がかかる、私たちはカプセル化細胞の減少の全体的な密度のために、これがあると考えた観測に基づいています。ここに示す方法は、密度勾配遠心法 (図 1) を使用して、カプセルの量によって物理的にk個体群を分離する開発されました。このメソッドは、肺炎連鎖球菌、他の細菌種に適用できることを示すに正常に適用されました。飽和トランスポゾン変異ライブラリーの密度勾配分離と相まってトランスポゾン挿入配列 (密度 TraDISort)8カプセル生産と規制に関与する遺伝子を識別するために使用されています。同様に、このメソッドは非カプセル化kを分離する個々 のコロニーのランダムな総理ポリメラーゼの連鎖反応 (PCR) と組み合わせて使用された突然変異体。このメソッドは、別の集団と条件、または複雑なサンプル (図 1 b) からカプセル化された細菌を浄化するカプセルの生産の急速な比較にも使用できます。最後に、セルのサイズや集計などの密度に影響を与える他の表現型を試金するオプションがあります。
本稿では新しい菌種やひずみの手順を最適化する方法を示し、建設してハイパー カプセル、カプセルとカプセル以外の細菌を分離する密度勾配の実行方法を示します。
カプセルk3、肺炎球菌9、アシネトバクター10、11種のナイセリアなど多くの菌種で病原性の重要な要因であります。細菌のカプセルの可視化と定量化に様々 な方法が存在するが現時点では無いカプセル化および非カプセル化細胞を物理的に分離する方法として広く。この記事では、上流または下流の異なるプロトコルと組み合わせて複数の潜在的なアプリケーションでの細菌集団のカプセル ベースの分離の手法を説明してきました。
表面のカプセルの存在は、密度勾配遠心法 (図 2D) によって分離を可能にする細菌の細胞密度を減らすことができます。K NTUH K204412と ATCC4381613同様に肺炎球菌23F14とその Δcps変異15このメソッドが検証されます。このメソッドはこれらの条件を満たす他の物質細菌 – 原則として、に向かって低粘度とない毒性を持つコーティングされたコロイド状シリカ粒子の懸濁液である密度勾配の主成分ができる Percoll16を使用してください。密度勾配を確立するために使用。
それは密度勾配を作成するときに別の密度の層が混ざらないように、分離法、きれいな結果が得られない混合が発生した場合ことを確認するために挑戦することができます。針やピペットを使用して、グラデーションを注ぐ 2 つの代替方法が含まれている我々-両方は有効であり、使用する方法は、単に好みの問題。ピペッティング グラデーションレイヤー上物質 (細菌懸濁液、または希薄なグラデーションの層) を含むすべてのステップ、小さいボリュームの複数の因数をピペッティングやすく鋭いインターフェイス レイヤーの任意の混合なしに達成するために。
このプロトコルの制限は他の菌種とその性能を保証することはできません。したがって、新種細菌または追加、独立したカプセルの定量化法を用いた密度ベースの分離を検証するひずみを調べるときに重要です。詳細なプロトコルが利用可能な17と、信頼性の高い方法は、適切なカプセルの汚れを顕微鏡による細菌の各分画での可視化します。また、1図 2Bに示すよう特定のアッセイによって (大腸菌, kなど) ウロン酸を含むカプセル、定量化することができます。この試金は細菌の細胞密度によっても異なりますので、遠心分離に基づく mucoviscosity テストは、独立した検証方法として適していません。
このメソッドのもう一つの制限は、カプセルの製造は培養条件、および成長培地、温度にも小さな変更に非常に敏感または曝気はこのアッセイの結果に影響を与えることです。できる研究者、この問題を最小限に抑える定義された成長媒体またはバッチ一貫性のある複雑なメディアを使用して、実験間で同じ他のすべての成長パラメーターを維持、適切なコントロール系統の予期しない結果の解釈を有効にするのには、.いくつかの細菌のカプセルは壊れやすい、文化を戻されるときセルからせん断することができます。カプセルの剪断を避けるため、文化は遠心分離し、グラデーションの読み込みのための準備中に 2 回以上再停止ください。文化の濃度の間にカプセルの損失が問題が残っている場合細菌文化に適用できる密度勾配、直接追加細菌懸濁液の量が多いと可視化のため必要な場合。
このメソッドの将来のアプリケーションは、異なる上流と下流の技術と共にこの分離を使用して他の細菌種に適用します。密度 TraDISort8、に加えてカプセル細菌の密度勾配分離がカプセル化細胞や混作や複雑なサンプルからの浄化のための変更されたカプセルの突然変異体の分離される可能性がありますをお勧めします。複数系統のカプセルの生産の急速なプロファイリングをします。最後に、この技術を使用して、集計など他の細菌の表現型を調べることができます。
The authors have nothing to disclose.
株と役に立つ議論のザ ・ パークヒル グループのメンバーを供給、仁町王とスザンナ ソルターに感謝します。ウェルカム ・ サンガー研究所 (ウェルカム グラント 206194)、サー ・ ヘンリー ・ ウェルカムの員 F.L.S. (グラント 106063/A/14/Z) に資金が供給されたこの作品。M.J.D. は、ウェルカム サンガー研究所博士課程学生の身分によってサポートされます。
Percoll | GE Healthcare | 17-0891-01 | |
Centrifuge 5810R with Rotor A-4-81 and 500ml buckets | Eppendorf | 5810 718.007 | |
Adapters for 15ml tubes | Eppendorf | 5810 722.004 | |
Fixed andgle rotor F-34-6-38 | Eppendorf | 5804 727.002 | |
2.6 – 7ml tube adapter | Eppendorf | 5804 739.000 | |
Centrifuge 5424 including Rotor FA-45-24-11 | Eppendorf | 5424 000.460 | |
2ml tubes | Eppendorf | 0030 120.094 | |
1.5ml tubes | Eppendorf | 0030 120.086 | |
5ml polypropylene round bottom tube | Falcon | 352063 | |
1ml disposable syringe Luer slip | Becton Dickinson | 300013 | |
AGANI Needle 21G Green x 1.5" | Terumo | AN 2138R1 | |
P1000 pipette and tips | |||
P200 pipette and tips |