JoVE Logo

Sign In

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

In This Article

  • Summary
  • Abstract
  • Introduction
  • Protocol
  • תוצאות
  • Discussion
  • Disclosures
  • Acknowledgements
  • Materials
  • References
  • Reprints and Permissions

Summary

חיידקים עשויים לצבור מוטציות מזיקות או מועילות במהלך חייהם. באוכלוסייה של תאים אנשים שצברו מוטציות מועילות עשויים במהירות עולים על חבריהם. כאן אנו מציגים הליך פשוט כדי לדמיין תחרות intraspecies באוכלוסיית תאים חיידקיים לאורך זמן באמצעות אנשים בעלי תווית פלואורסצנטית.

Abstract

מיקרואורגניזמים רבים כגון חיידקים מתרבים מהר מאוד והאוכלוסיות עשויות להגיע לצפיפויות תאים גבוהות. שברים קטנים של תאים באוכלוסייה תמיד צברו מוטציות מזיקות או מועילות לתא. אם אפקט הכושר של מוטציה מספק תת-אוכלוסין עם יתרון צמיחה סלקטיבי חזק, האנשים של תת-אוכלוסיות זו עשויים במהירות outcompete ואפילו לחסל לחלוטין את חבריהם המיידיים. לכן, שינויים גנטיים קטנים הצטברות מונחה בחירה של תאים שרכשו מוטציות מועילות עלול להוביל לשינוי מוחלט של הגנוטיפ של אוכלוסיית התא. כאן אנו מציגים הליך כדי לפקח על התפשטות שיבוט מהירה וחיסול של מוטציות מועילות ומזיקות, בהתאמה, באוכלוסיית תאים חיידקיים לאורך זמן על ידי cocultivation של אנשים שכותרתו פלואורסצנטית של חיידק מודל גרם חיובי Bacillus subtilis. השיטה קלה לביצוע וממחישה מאוד כדי להציג תחרות intraspecies בקרב אנשים באוכלוסיית תאים חיידקיים.

Introduction

חיידקי קרקע ניחנים בדרך כלל ברשתות רגולטוריות גמישות ויכולות מטבוליות רחבות. שתי התכונות מאפשרות לתאים להתאים את המסלולים הקטבוליים והאנאבוליים שלהם כדי להתחרות עם חבריהם ומיקרואורגניזמים אחרים עבור החומרים המזינים, הזמינים בנישה אקולוגית נתונה1. עם זאת, אם החיידקים אינם מסוגלים להסתגל לסביבתם מנגנונים אחרים עשויים להסביר את הישרדותו של מין. ואכן, כמו חיידקים רבים להתרבות מהר ואת האוכלוסיות יכול להגיע צפיפות תאים גבוהה תת-אוכלוסיות אולי צברו באופן ספונטני מוטציות מועילות המספקות לתאים יתרון גדילה סלקטיבי ולכן להגדיל את הכושר שלהם. יתר על כן, נקודות חמות מוטציה ו mutagenesis הסתגלות הנגרמת על ידי מתח יכול להקל על האבולוציה של חיידק לא מזוהה2,3. לכן, הצטברות של מוטציות וצמיחה תחת בחירה רציפה היא המקור למגוון המיקרוביאלי העצום, אפילו בתוך אותו סוג4,5. כמו בטבע, עיצוב של גנומים חיידקיים מתרחש גם במעבדה עקב טיפוח מתמשך תחת בחירה. הדבר בא לידי ביטוי בביות של החיידק גראם חיובי B. subtilis, אשר משמש ברחבי העולם במחקר בסיסי ובתעשייה. בשנות ה-40 של ה-40 טופלה סובטיליס בצילומי רנטגן מזיקים לדנ"א ולאחר מכן בטיפוח בתנאי צמיחה מסוימים6. המוטציות שהצטברו בחיידקים במהלך הביות שלהם מסבירות את אובדן מאפייני הגדילה הרבים, כלומר זן מעבדת B. subtilis 168 איבד את היכולת ליצור מושבות מורכבות7,8.

כיום, עבור חיידקי המודל הנחקרים ביותר Escherichia coli ו- B. subtilis, מגוון כלים רבי עוצמה זמינים לתפעל גנטית את הגנום שלהם כדי לענות על שאלות מדעיות ספציפיות. לפעמים חוסר ההשבתה של גן עניין גורם פגם צמיחה חמור, אשר לאחר מכן גלוי בבירור על מדיום צמיחה סטנדרטי9. לעומת זאת, לעתים קרובות מתעלמים ממוטציות הגורמות לפגם צמיחה חלש ובכך משפיעות רק במעט על כושר הזן. עם זאת, בשני המקרים דגירה ממושכת והעברת זנים מוטנטים במשך כמה דורות בדרך כלל לגרום הצטברות של מוטנטים מדכאים כי החזירו את הפנוטיפ של זן האב2,9. האפיון של מוטנטים מדכאים וזיהוי המוטציות שהחזירו את פגם הצמיחה של זן מוטנט האב היא גישה מועילה מאוד המאפשרת הבהרה של תהליכים תאיים חשובים ולעתים קרובות חדשניים10,11.

אנו מעוניינים בשליטה של הומאוסטזיס גלוטמט ב B. subtilis12. בדומה ל- E. coli, B. subtilis מגיב להטרדה של הומאוסטזיס גלוטמט (כלומרלחסום השפלה גלוטמט2) על ידי הצטברות של מוטנטים מדכאים. השינויים הגנומיים במוטנטים מדכאים אלה שנרכשו על ידי מוטציה ספונטנית הוכחו כמשקמים במהירות הומאוסטזיס גלוטמט9,13. לכן, אין זה מפתיע כי הסתגלות של B. subtilis למצב צמיחה ספציפי במהלך ביות של החיידק משתקף סינתזת אנזים ובפעילויות אנזימטיות התפתחו, אשר מעורבים בחילוף החומרים גלוטמט12. הוצע כי חוסר גלוטמט אקסוגני במדיום הצמיחה במהלך תהליך הביות היה הכוח המניע להופעת קיבעון של גלוטמט מסתורי דהידרוגנאז (GDH) gudBCR גן בזן המעבדה 1682,14. השערה זו נתמכת על ידי התצפית שלנו כי הכמות המופחתת של פעילות GDH בזן המעבדה מספקת לחיידקים יתרון גדילה סלקטיבי כאשר גלוטמט אקסוגני הוא נדיר2. יתר על כן, טיפוח של זן B. subtilis, סינתזה של GDH GudB, בהיעדר תוצאות גלוטמט אקסוגני הצטברות של מוטנטים מדכאים שהשביתו את הגן gudB 2. ברור, הנוכחות של GDH פעיל קטבולי הוא נחות עבור התא כי גלוטמט המיוצר באנדוגניות כי אחרת יכול לשמש אנבוליזם הוא מושפל אמוניום ו 2-oxoglutarate (איור 1). לעומת זאת, כאשר גלוטמט מסופק על ידי המדיום, זן B. subtilis מצויד בפעילות GDH ברמה גבוהה יש יתרון צמיחה סלקטיבית על פני זן כי מסנתז רק GDH פונקציונלי אחד. סביר להניח שפעילות GDH ברמה גבוהה מאפשרת לחיידקים להשתמש בגלוטמט כמקור פחמן שני בנוסף למקורות פחמן אחרים המסופקים על ידי המדיום2 (ראו איור 1). לכן, פעילות GDH משפיעה מאוד על כושר של חיידקים, בהתאם לזמינות של גלוטמט אקסוגני.

כאן אנו מציגים שיטה מאוד להמחשה כדי לנטר ולהמחיש תחרות תוך-מינית בין שני זנים של B. subtilis השונים במקום אחד על הכרומוזום (איור 2). שני הזנים סומנו עם הגנים yfp ו- cfp המקודדים את YFP ו- CFP פלואורופורים, ו cocultivated בתנאים תזונתיים שונים. על ידי דגימה לאורך זמן ועל ידי ציפוי דילול מתאים על צלחות אגר הניצולים בכל אחת מהתרבויות ניתן לפקח בקלות באמצעות מיקרוסקופ פלואורסצנטי סטריאו נפוץ. ההליך המתואר במאמר זה קל לביצוע ומתאים לדמיין את ההתפשטות המהירה של שיבוט וחיסול מוטציות מועילות ומזיקות, בהתאמה, באוכלוסיית תאים לאורך זמן.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

1. הכנת צלחות אגר, מדיה תרבותית, קריוסטוקים וקדם-תרבויות

  1. הכן מדיית צמיחה ריאגנטים נדרשים (ראה טבלה של חומרים ריאגנטים).
  2. פס הזנים B. subtilis (למשל. BP40 (rocG+ gudBCR amyE::PgudB-yfp)ו- BP52 (rocG+ gudB+ amyE::PgudB-cfp) המבטאים GDHs פעיל אחד ושתיים, בהתאמה)2 שישמשו בניסוי התחרות על לוחות אגר בינוני SP כדי לקבל מושבות בודדות. דגירה הצלחות לילה ב 37 מעלות צלזיוס.
  3. קח מושבות בודדות לחסן צינורות תרבות סטריליים המכילים 4 מיליליטר LB נוזלי בינוני. לגדל את החיידקים לילה ב 28 °C (69 °F) ו 220 סל"ד.
  4. לגדול תרבויות לילה ב 28 °C (69 °F) כדי למנוע כי התאים lyse או לקעקע.
  5. למדוד את הצפיפות האופטית של התרבויות באורך גל של 600 ננומטר (OD600)באמצעות ספקטרופוטומטר סטנדרטי.
  6. אם התרבויות הגיעו OD600 של 2.0, לערבב 0.75 מ"ל של התרבויות עם 0.75 מיליליטר של פתרון גליצרול סטרילי 50% ב 1.5 מיליליטר צינורות תגובה. ODהסופי 600 צריך להיות 1.0 כדי להשיג cryostocks המכיל כ 108 תאים / מיליליטר.
  7. לאחסן את הצינורות ב -80 מעלות צלזיוס.
  8. הפוך שלוש precultures של כל זן שכותרתו עם cfp ו yfp קידוד גנים פלואורופור. לחסן את precultures (צינורות תרבות סטרילית המכילה 4 מיליליטר LB נוזלי בינוני) עם 1 תאים μl מ -80 מעלות צלזיוס cryostocks. דגירה את התרבויות לילה ב 28 °C (69 °F) ו 220 סל"ד.

2. Cocultivation של חיידקים, איסוף מדגם, ואחסון מדגם

  1. מכינים טריים 100 מ"ל C-Glc ו- CE-Glc בינוני מינימלי (ראה טבלה של ריאגנטים וחומרים), ומעבירים 20 מ"ל של כל מדיום לתוך צלושי טלטול סטריליים 100 מ"ל.
  2. קח 0.1 מ"ל של precultures שגדלו בן לילה, לדלל אותם עם 0.9 מיליליטר LB בינוני ב 1.5 מיליליטר cuvette, ולקבוע את OD600.
  3. לניסוי התחרות, לקחת את אלה precultures של זנים שונים שיש להם ODדומה 600 בין 1.0-1.5.
  4. כדי להשיג אוכלוסיות תאים מעורבות, לדלל את התאים של precultures כי היה המתאים OD600 כדי OD600 של 0.05 ב 20 מיליליטר C-Glc ו CE-Glc בינוני מינימלי בתוספת 100 מ"ל לנער בקבוקונים. לניסוי התחרות יש לערבב בין שני הזנים ביחס של 1:1.
  5. קח 10 דגימות מיליליטר מן הבקבוקים, להעביר אותם 15 מ"ל צינורות פלסטיק, לקצור את התאים על ידי צנטריפוגה במשך 10 דקות ב 4,000 x g בצנטריפוגה העליון שולחן סטנדרטי, ולהשליך את supernatant.
  6. לשים מחדש את התאים 0.5 מ"ל טרי LB בינוני, ולהעביר את התאים לתקרה סטרילית 1.5 מ"ל תגובה. מוסיפים 0.5 מ"ל של גליצרול סטרילי 50%, מערבבים את ההשעיה על ידי מערבולת קפדנית ומאחסנים את הדגימות במקפיא של -80 מעלות צלזיוס עד להמשך הטיפול.
  7. דגירה את התאים שנותרו צלוחי לנער עד 24 שעות ב 37 °C (60 °F) ו 220 סל"ד. שמור את צלושי לנער בחושך כדי למנוע הלבנה תמונה של פלואורופורים.
  8. קח דגימות נוספות של 0.1 מיליליטר לאחר 7 שעות ו 24 שעות של צמיחה. למדוד ולשים לב OD600 של 1:10 דילול (ב C-Glc או CE-Glc בינוני מינימלי) של הדגימות.
  9. קח את הכמות המתאימה של תאים מכל תרבות כדי להפוך cryostocks כי יש OD600 של 1.0. לאחסן את הדגימות ב -80 מעלות צלזיוס עד להמשך הטיפול.

3. טיפול מדגמי, ציפוי והדגירה לניתוחים כמותיים

  1. לאחר איסוף כל הדגימות, להפשיר את cryostocks, לדלל את התאים בתמיסת מלח 0.9% (ראה טבלה של ריאגנטים וחומרים) עד10-3.
  2. צלחת 0.1 מ"ל של 10-3 דילול על לוחות אגר בינוני SP ולהפיץ את התאים באמצעות פיפטות זכוכית סטרילית.
  3. דגירה הצלחות לילה ב 37 מעלות צלזיוס בחושך עד מושבות יחיד הופיעו.

4. ספירת הניצולים לפי מיקרוסקופיית פלואורסצנטי סטריאו לניתוח כמותי

  1. מחלקים את תחתית צלחת האגר בעט שחור בארבעה חלקים לצורך אוריינטציה טובה יותר תוך ספירת הניצולים תחת מיקרוסקופ הפלואורסצנטי של הסטריאו.
  2. מניחים את הצלחת במהופך מתחת למיקרוסקופ ומביאים את המושבות לפוקוס באמצעות מקור האור הקר.
  3. לאחר שהמושבות נמצאות במוקד, עבור אל ערכת המסנן המתאימה עבור CFP כדי לדמיין את התאים ששרדו של הזן בעל התווית cfp. לספור את הניצולים של זן זה על ידי תיוג המושבות עם עט ולשים לב למספר.
  4. הסר את התוויות עם אתנול ולעבור למסנן YFP להגדיר לדמיין את התאים ששרדו של זן yfpשכותרתו. לספור את הניצולים שוב על ידי תיוג המושבות עם עט ולשים לב למספר.

5. טיפול מדגמי ומיקרוסקופיה לניתוחים חצי שוויוניים

  1. לנתונים הממחישים, ספוט 10 μl של10-4 דילול (כ 100 תאים) משלב 3.1 על צלחת אגר SP (ראה איור 3).
  2. דגירה הצלחות לילה ב 37 מעלות צלזיוס בחושך עד מושבות יחיד הופיעו.
  3. מניחים את צלחת פטרי ללא מכסה מתחת למיקרוסקופ ומביאים את המקום לפוקוס באמצעות מקור האור הקר.
  4. צלם תמונות של המקומות להמחשה של דמויות. בחר זמן חשיפה מתאים לצילום התמונות של המושבות עם מקור האור הקר.
  5. מבלי להזיז את הלוח, עבור למסנן CFP, התאם את זמן החשיפה וצלם תמונה. בצע את אותו הדבר עם ערכת המסננים של YFP ושמור את התמונות לניתוחים נוספים.

6. ניתוח נתונים

  1. השתמש בתוכנות כגון Excel עבור ניתוחי הנתונים הכמותיים. בהתבסס על המושבות שנספרו, לחשב את אחוז המושבות הצהובות והכחולות ביחס למספר שלם של מושבות, אשר מוגדרים 100%.
  2. השתמש במספרים המחושבים כדי ליצור דיאגרמת עמודות מוערמות (ראו איור 4 ואיור 5). השתמשו בתוכנית לעיבוד תמונות כמו Adobe Photoshop לבניית תמונות ממוזגות של התמונות שצולמו מהנקודות השונות. לחלופין, התוכנה הזמינה בחופשיות ImageJ, להורדה http://rsbweb.nih.gov/ij/ יכול לשמש לעיבוד תמונה.
  3. פתח את התמונות מנקודה אחת שצולמו באמצעות ערכת המסננים CFP והמסנן YFP. מטב את הניגודיות ואת הבהירות כדי להפחית את פלואורסצנטיות הרקע מהמדיה.
  4. עבור לאחת התמונות ובחר הכל. העתק את התמונה והדבק אותה בתמונה האחרת.
  5. השתמש בפונקציה "השתמטות צבע" כדי למזג את התמונות או לכסות את התמונות הפלואורסצנטיות באמצעות הכרטיסיה ערוצים. תמונות ממוזגות של המושבות מאמצעי תקשורת שונים ונקודות זמן שונות מייצגות את הצמיחה של הזנים השונים בתרבות הנוזלית.

7. טיפים ספציפיים: ניסוי מתג צבע ו Cocultivation של זנים Isogenic שכותרתו עם cfp ו yfp

הביטוי של אחד משני הגנים המקודדים פלואורופור ב B. subtilis עשוי להשפיע על כושר ובכך את קצב הצמיחה של החיידקים. לכן, מומלץ לבצע את הניסויים הבאים על מנת לשלול כי חיסול של זן מתחרה אחד מאוכלוסיית התא במהלך הטיפוח הוא פשוט בשל השפעה שלילית של הפלואורפור:

  1. חזור על כל הניסוי ו cocultivate זנים מתויגים הפוך(למשל, הזן הקודם cfpשכותרתו מסומנת כעת עם הגן yfp ולהיפך). למרות ההופכי, התוצאות שהתקבלו צריך להיות דומה התצפית הקודמת כי זן אחד יש יתרון צמיחה סלקטיבית על פני הזן השני.
  2. חזור על כל הניסוי ו cocultivate זנים isogenic שכותרתו yfp ו CFP (למשל BP40 (rocG+ gudBCR amyE::PgudB-yfp)ו BP41(rocG+ gudBCR amyE::PgudB-cfp)). להעריך את ההשפעה השלילית של אחד משני פלואורופורים על כושר של החיידקים על ידי ביצוע הרכב אוכלוסיית התא לאורך זמן.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

תוצאות

השיטה המתוארת כאן הוחלה בהצלחה כדי לדמיין תחרות תוך-מין באוכלוסיית תאים המורכבת מזני B. subtilis שסומנו בגנים cfp ו- yfp המקודדים את הפלואורופורים CFP ו- YFP, בהתאמה. כפי שמוצג באיור 3, ניתן להשתמש בשיטה כדי לדמיין תחרות תוך-מין באופן הממחיש מאוד. על ידי איתור הדגימות על אזורים ק...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

מספר שיטות פותחו כדי לנתח כושר תחרותי שלחיידקים 16. במקרים רבים החיידקים תויגו עם קלטות עמידות לאנטיביוטיקה שונות17. בדומה לגישה שלנו, תיוג התאים עם קלטות עמידות לאנטיביוטיקה מאפשר הערכה של כושר תחרותי של החיידקים במהלך cocultivation בתנאי גדילה מוגדרים. יתר על כן, שיטה זו יכולה לשמש כ...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

המחברים מצהירים כי אין להם אינטרסים כלכליים מתחרים.

Acknowledgements

העבודה במעבדת המחברים נתמכה על ידי דויטשה פורסונגסג'מינשפט (http://www.dfg.de; CO 1139/1-1), פונדס דר Chemischen Industrie (http://www.vci.de/fonds), ומרכז גטינגן לביולוגיה מולקולרית (GZMB). המחברים מבקשים להכיר יורג Stülke עבור הערות מועילות וקריאה ביקורתית של כתב היד.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

NameCompanyCatalog NumberComments
(NH4)2SO4 Roth, Germany3746
AgarDifco, USA214010
Ammonium ferric citrate (CAF)Sigma-Aldrich, Germany9714
CaClRoth, Germany5239
GlucoseApplichem, GermanyA3617
GlycerolRoth, Germany4043
K2HPO4•3H2ORoth, Germany6878
KClApplichem, GermanyA3582
KH2PO4Roth, Germany3904
KOHRoth, Germany6751
MgSO4•7H2Roth, GermanyP027
MnCl2 Roth, GermanyT881
MnSO4•4H2OMerck Millipore, Germany102786
NaClRoth, Germany9265
Nutrient brothRoth, GermanyX929
Potassium glutamateApplichem, GermanyA3712
TryptoneRoth, Germany8952
TryptophanApplichem, GermanyA3445
Yeast extractRoth, Germany2363
1.5 ml Reaction tubesSarstedt, Germany72,690,001
2.0 ml Reaction tubesSarstedt, Germany72,691
15 ml Plastic tubes with screw capSarstedt, Germany62,554,001
Petri dishesSarstedt, Germany82.1473
1.5 ml Polystyrene cuvettesSarstedt, Germany67,742
15 ml Glass culture tubes Brand, Germany7790 22
100 ml Shake flasks with aluminium capsBrand, Germany928 24
Sterile 10 ml glass pipettesBrand, Germany278 23
Incubator (28 and 37 °C)New BrunswickM1282-0012
Standard pipette set (2-20 μl, 10-100 μl, 100-1,000 μl)Eppendorf, Germany4910 000.034, 4910 000.042,
Table top centrifuge for 1.5 and 2 ml reaction tubesThermo Scientific, Heraeus Fresco 21, Germany75002425
Table top centrifuge for 15 ml plastic tubesHeraeus Biofuge Primo R, Germany75005440
Standard spectrophotometerAmersham Biosciences Ultrospec 2100 pro, Germany80-2112-21
Stereofluorescence microscope Zeiss SteREO Lumar V12, Germany495008-0009-000
Freezer (-20 and -80 °C)--
Fridge (4 °C)--
AutoclaveZirbus, LTA 2x3x4, Germany-
pH meterpH-meter 766, Calimatic, Knick, Germany766
VortexVortex 3, IKA, Germany3340000
BalanceCP2202S, Sartorius, Germanyreplaced by
Black pen (permanent marker)Staedler, Germany317-9
Powerpoint programMicrosoft, USA-
Office Excel programMicrosoft, USA-Program for data processing
Adobe Photoshop CS5Adobe, USAreplaced by CS6, downloadComputer program for image processing
ComputerPC or Mac-
ZEN pro 2011 software for the stereofluorescence microscopeZeiss, Germany410135 1002 110AxioCam MRc Rev. Obtained through Zeiss
Specific solution recipes
SP Medium
8 g Nutrient broth
0.25 mg MgSO4•7H2O
1 g KCl
15 g agar for solid SP mediumif required
add 1 L with H2Oautoclave for 20 min at 121 °C
1 ml CaCl2 (0.5 M), sterilized by filtration
1 ml MnCl2 (10 mM), sterilized by filtration
2 ml ammonium ferric citrate (CAF, 2.2 mg/ml), sterilized by filtration
LB Medium
10 g Tryptone
5 g Yeast extract
10 g NaCl
15 g agar for solid LB mediumif required
add 1 L with H2Oautoclave for 20 min at 121 °C
C-Glc Minimal Medium
200 ml 5 x C salts
10 ml L-Tryptophan (5 mg/ml), sterilized by filtration
10 ml ammonium ferric citrate (CAF, 2.2 mg/ml), sterilized by filtration
10 ml III’ salts
25 ml Glucose (20%)autoclaved for 20 min at 121 °C
add 1 L with sterile H2O
CE-Glc Minimal Medium
200 ml 5 x C salts
10 ml L-Tryptophan (5 mg/ml), sterilized by filtration
10 ml ammonium ferric citrate (CAF, 2.2 mg/ml), sterilized by filtration
10 ml III’ salts
20 ml Glutamate (40%)
25 ml Glucose (20%), autoclaved for 20 min at 121 °C
add 1 L with sterile H2O
5 x C salts 
20 g KH2PO4
80 g K2HPO4•3H2O
16.5 g (NH4)2SO4
add 1 L with sterile H2Oautoclave for 20 min at 121 °C
III’ salts
0.232 g MnSO4•4H2O
12.3 g MgSO4•7H2O
add 1 L with sterile H2O, autoclave for 20 min at 121 °C
40% Glutamate solution
200 g L-Glutamic acid
adjust the pH to 7.0 by adding approximately 80 g KOH
add 0.5 L with sterile H2Oautoclave for 20 min at 121 °C
0.9% Saline (NaCl) Solution
add 1 L with sterile H2Oautoclave for 20 min at 121 °C
50% Glycerol solution
295 ml Glycerol (87%)
add 0.5 L with sterile H2Oautoclave for 20 min at 121 °C
Bacteria (All strains are based on the Bacillus subtilis strain 168)
Bacillus subtilis BP40 (rocG+ gudBCR amyE::PgudB-yfp) Laboratory strain collection
Bacillus subtilis BP41 (rocG+ gudBCR amyE::PgudB-cfp) 
Bacillus subtilis BP52 (rocG+ gudB+ amyE::PgudB-cfp)
Bacillus subtilis BP156 (rocG+ gudB+ amyE::PgudB-yfp)

References

  1. Buescher, F. I., et al. Global network reorganization during dynamic adaptations of Bacillus subtilis metabolism. Science. 335, 1099-1103 (2012).
  2. Gunka, K., Stannek, L., Care, R. A., Commichau, F. M. Selection-driven accumulation of suppressor mutants in Bacillus subtilis: the apparent high mutation frequency of the cryptic gudB gene and the rapid clonal expansion of gudB+ suppressors are due to growth under selection. PLoS One. 8, (2013).
  3. Al Mamum, A. A. M., et al. Identity and function of a large gene network underlying mutagenic repair of DNA breaks. Science. 338, 1344-1348 (2012).
  4. Koeppel, A. F., Wertheim, J. O., Barone, L., Gentile, N., Krizanc, D., Cohan, F. M. Speedy speciation in a bacterial microcosm: new species can arise as frequently as adaptations within a species. ISME J. 7, 1080-1091 (2013).
  5. Maughan, H., Nicholson, W. L. Increased fitness and alteration of metabolic pathways during Bacillus subtilis evolution in the laboratory. Appl. Environ. Microbiol. 77, 4105-4118 (2011).
  6. Burkholder, P. R., Giles, N. H. Induced biochemical mutations in Bacillus subtilis. Am. J. Bot. 34, 345-348 (1947).
  7. McLoon, A. L., Guttenplan, S. B., Kearns, D. B., Kolter, R., Losick, R. Tracing the domestication of a biofilm-forming bacterium. J. Bacteriol. 193, 2027-2034 (2011).
  8. Zeigler, D. R., et al. The origins of 168, W23, and other Bacillus subtilis legacy strains. J. Bacteriol. 190, 6983-6995 (2008).
  9. Gunka, K., Tholen, S., Gerwig, J., Herzberg, C., Stülke, J., Commichau, F. M. A high-frequency mutation in Bacillus subtilis: requirements for the decryptification of the gudB glutamate dehydrogenase. 194, 1036-1044 (2012).
  10. Commichau, F. M., et al. Characterization of Bacillus subtilis mutants with carbon source-independent glutamate biosynthesis. J. Mol. Microbiol. Biotechnol. 12, 106-113 (2007).
  11. Beckwith, J. Genetic suppressors and recovery of repressed biochemical memory. J. Biol. Chem. 284, 12585-12592 (2009).
  12. Gunka, K., Commichau, F. M. Control of glutamate homeostasis in Bacillus subtilis: a complex interplay between ammonium assimilation, glutamate biosynthesis and degradation. Mol. Microbiol. 85, 213-224 (2012).
  13. Yan, D. Protection of the glutamate pool concentrations in enteric bacteria. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 104, 9475-9480 (2007).
  14. Belitsky, B. R., Sonenshein, A. L. Role and regulation of Bacillus subtilis glutamate dehydrogenase genes. J. Bacteriol. 180, 6298-6305 (1998).
  15. Commichau, F. M., Herzberg, C., Tripal, P., Valerius, O., Stülke, J. A regulatory protein-protein interaction governs glutamate biosynthesis in Bacillus subtilis: the glutamate dehydrogenase RocG moonlights in controlling the transcription factor GltC. Mol. Microbiol. 65, 642-654 (2007).
  16. Gordo, I., Perfeito, L., Sousa, A. Fitness effects of mutations in bacteria. J. Mol. Microbiol. Biotechnol. 21, 20-35 (2011).
  17. Rabatinová, A., et al. The δ subunit of RNA polymerase is required for rapid changes in gene expression and competitive fitness of the cell. J. Bacteriol. 195, 2603-2611 (2013).
  18. Capra, E. J., Perchuk, B. S., Skerker, J. M., Laub, M. T. Adaptive mutations that prevent crosstalk enable the expansion of paralogous signalling protein families. Cell. 150, 222-232 (2012).
  19. García-Betancur, J. C., Yepes, A., Schneider, J., Lopez, D. Single-cell analysis of Bacillus subtilis biofilms using fluorescence microscopy and flow cytometry. J. Vis. Exp. (15), (2012).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Explore More Articles

83Bacillus subtilis

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Research

Education

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved