Accedi

È necessario avere un abbonamento a JoVE per visualizzare questo. Accedi o inizia la tua prova gratuita.

In questo articolo

  • Riepilogo
  • Abstract
  • Introduzione
  • Protocollo
  • Risultati
  • Discussione
  • Divulgazioni
  • Riconoscimenti
  • Materiali
  • Riferimenti
  • Ristampe e Autorizzazioni

Riepilogo

Presentiamo il processo di isolamento, propagazione e caratterizzazione dei batteri che degradano gli idrocarburi dagli habitat acquatici. Il protocollo delinea l'isolamento batterico, l'identificazione con il metodo 16S rRNA e il test del loro potenziale di degradazione degli idrocarburi. Questo articolo aiuterebbe i ricercatori a caratterizzare la biodiversità microbica nei campioni ambientali e in particolare a selezionare i microbi con potenziale di biorisanamento.

Abstract

Gli inquinanti idrocarburici sono recalcitranti alla degradazione e il loro accumulo nell'ambiente è tossico per tutte le forme di vita. I batteri codificano numerosi enzimi catalitici e sono naturalmente in grado di metabolizzare gli idrocarburi. Gli scienziati sfruttano la biodiversità negli ecosistemi acquatici per isolare i batteri con potenziale di biodegradazione e biorisanamento. Tali isolati dall'ambiente forniscono un ricco insieme di percorsi metabolici ed enzimi, che possono essere ulteriormente utilizzati per aumentare il processo di degradazione su scala industriale. In questo articolo, delineiamo il processo generale di isolamento, propagazione e identificazione delle specie batteriche dagli habitat acquatici e analizziamo la loro capacità di utilizzare gli idrocarburi come unica fonte di carbonio in vitro utilizzando tecniche semplici. Il presente protocollo descrive l'isolamento di varie specie batteriche e la loro successiva identificazione utilizzando l'analisi dell'rRNA 16S. Il protocollo presenta anche misure per caratterizzare il potenziale di degradazione degli idrocarburi degli isolati batterici. Questo protocollo sarà utile per i ricercatori che cercano di isolare le specie batteriche dagli habitat ambientali per le loro applicazioni biotecnologiche.

Introduzione

Gli idrocarburi (HC) sono ampiamente utilizzati sia come combustibili che in applicazioni chimiche. Gli idrocarburi aromatici come benzene, toluene e xilene sono ampiamente utilizzati come solventi1. Alcheni come etilene e propilene fungono da precursori nella sintesi di polimeri di polietilene e polipropilene, rispettivamente. Polimerizzazione di un altro idrocarburo, lo stirene forma polistirene. Le attività antropiche introducono idrocarburi nell'ambiente durante la loro produzione e trasporto. La contaminazione da idrocarburi del suolo e dell'acqua è fonte di gravi preoccupazioni per l'ambiente e la salute umana. I microbi svolgono un ruolo importante nel mantenimento dell'ecosistema regolando i cicli biogeochimici e utilizzando una vasta gamma di substrati, che includono anche inquinanti e xenobiotici, convertendoli in carbonio e fonte di energia. Questo processo di disintossicazione dei contaminanti ambientali da parte di microrganismi è noto come biorisanamento 3,4,5,6,7.

I microrganismi con la capacità di degradare gli idrocarburi si trovano negli habitat acquatici e del suolo 8,9,10. Sono stati identificati molti batteri con il potenziale di degradare alcani e HC aromatici, come Pseudomonas, Acinetobacter, Rhodococcus, Marinobacter e Oleibacter11. Lo sviluppo di approcci tecnologicamente avanzati indipendenti dalla coltura ha contribuito alla scoperta di nuove comunità microbiche che degradano l'HC12. Il materiale genomico isolato direttamente dai campioni sorgente viene amplificato e sequenziato con metodi ad alta produttività come il sequenziamento di nuova generazione (NGS), seguito dall'analisi eliminando la necessità di coltivare microrganismi. I metodi NGS, come l'analisi del metagenoma, sono costosi e presentano inconvenienti legati al processo di amplificazione13. Le tecniche di coltivazione come la coltura dell'arricchimento selettivo14 che mirano all'isolamento dei microbi che degradano gli idrocarburi sono ancora utili in quanto consentono ai ricercatori di sondare e manipolare le vie metaboliche negli isolati batterici.

L'isolamento del DNA genomico e il successivo sequenziamento del materiale genomico rivelano informazioni preziose su qualsiasi organismo. Il sequenziamento dell'intero genoma aiuta nell'identificazione di geni che codificano per la resistenza agli antibiotici, potenziali bersagli farmacologici, fattori di virulenza, trasportatori, enzimi che metabolizzano gli xenobiotici, ecc15,16,17. Il sequenziamento del gene codificante 16SrRNA ha dimostrato di essere una tecnica robusta per identificare la filogenesi batterica. La conservazione della sequenza e della funzione genica nel corso degli anni lo rende uno strumento affidabile per identificare batteri sconosciuti e confrontare un isolato con le specie più vicine. Inoltre, la lunghezza di questo gene è ottimale per l'analisi bioinformatica18. Tutte queste caratteristiche, insieme alla facilità di amplificazione genica utilizzando primer universali e al miglioramento della tecnologia di sequenziamento genico, lo rendono un gold standard per l'identificazione dei microbi.

Qui, descriviamo una procedura per recuperare microrganismi coltivabili con potenziale di degradazione dell'HC da campioni ambientali. Il metodo descritto di seguito delinea la raccolta e l'identificazione dei batteri che degradano l'HC ed è diviso in cinque sezioni: (1) raccolta di batteri da campioni d'acqua, (2) isolamento di colture pure, (3) esplorazione della capacità di degradazione dell'HC di isolati batterici (4) isolamento del DNA genomico e (5) identificazione basata sul sequenziamento del gene rRNA 16S e analisi BLAST. Questa procedura può essere adattata per isolare batteri per molte diverse applicazioni biotecnologiche.

Protocollo

1. Raccolta, elaborazione e analisi dei campioni

NOTA: Qui presentiamo un protocollo per isolare i batteri dagli habitat acquatici. Alcuni degli isolati possono essere patogeni, quindi indossare guanti e disinfettare l'area di lavoro prima e dopo l'uso.

  1. Raccogliere 500 ml di campione d'acqua in cinque bottiglie di vetro sterili da diversi siti del corpo idrico. Misurare il pH e la temperatura di ciascun campione utilizzando rispettivamente un pHmetro e un termometro.
    NOTA: Il protocollo non è specifico del sito e può essere facilmente adattato per isolare gli organismi anche dai corpi idrici contaminati da idrocarburi.
  2. Filtrare il campione in un lotto di fogli filtranti da 100 mL a 0,22 μm di pori di dimensioni ridotte, in condizioni asettiche.
    NOTA: il diametro della carta da filtro non deve superare il diametro della piastra di Petri. Ad esempio, la carta da filtro non superiore a 85 mm di diametro è ottimale per una capsula di Petri da 100-120 mm.
  3. Conservare la carta da filtro su diverse piastre di supporti nutritivi (PYE 19, R2A 20,M9, LB, NB, TSB, M63 21 e M2G22). I diversi tipi di terreni di crescita consentono la selezione e l'arricchimento di diversi microrganismi. Le composizioni di vari terreni di crescita sono elencate nella Tabella 1. Utilizzare una carta per ogni piastra multimediale e staccare dopo 2 ore con una pinza sterile.
  4. Diluire in serie i campioni di acqua non filtrata (106 diluizione) in acqua sterile bidistillata aggiungendo 100 μL del campione d'acqua raccolto in 900 μL di acqua sterile. Ciò si traduce in una diluizione 1:10. Da questo campione, prelevare 100 μL e aggiungere 900 μL di acqua sterile per ottenere una diluizione 1:100. Ripetere la diluizione fino a quando la piega di diluizione è 1:1.000.000. Miscelare mediante pipettaggio. Il volume finale di ogni diluizione sarà di 1 ml.
  5. Distribuire singolarmente 100 μL del campione di acqua diluita su tutte le piastre di terreno di crescita menzionate nella fase 3 in triplice copia.
  6. Incubare le piastre a 30 °C per 24-48 ore a seconda della crescita delle colonie.
    NOTA: La maggior parte degli isolati ambientali cresce ad una temperatura ottimale di 30 °C. Se si isolano i campioni da un ambiente con temperature estreme, incubare le piastre alla stessa temperatura di quella del sito di raccolta.
  7. Quindi, scegliere le colonie usando uno stuzzicadenti sterile o una punta di pipetta ed eseguire la striatura del quadrante per ottenere colonie isolate.
  8. Incubare i piatti durante la notte. Il giorno successivo, esamina le colonie in base alle loro caratteristiche morfologiche come colore, consistenza, forma, dimensione, margine, elevazione, ecc. Restreak le colonie per ottenere colture pure.
  9. Eseguire la colorazione di ogni coltura pura23 e procedere con la preparazione del brodo di glicerolo.
  10. Per preparare le scorte di glicerolo, inoculare una singola colonia in 3 ml di terreno di coltura appropriato e incubare a 30 °C. Dalla coltura notturna, prendere 700 μL e aggiungere 300 μL di glicerolo al 100% (sterilizzato in autoclave) nei crioviali24. Congelare i flaconcini a -80 °C per una conservazione a lungo termine.

2. Degradazione degli idrocarburi

NOTA: L'esempio seguente serve a schermare gli isolati che possono degradare lo stirene. Si tratta di una leggera modifica del metodo adattato in una precedente relazione25. Seguire i passaggi in condizioni asettiche.

  1. Da un piatto appena striato, prelevare una colonia e inoculare 5 ml di brodo di soia triptico (TSB)/brodo nutriente (NB). Coltivare la coltura durante la notte a 30 °C agitando a 200 giri/min fino a quando l'assorbanza raggiunge ~2.
    NOTA: Oltre a TSB / NB, è possibile scegliere qualsiasi mezzo di crescita in cui i batteri raggiungano un'alta densità cellulare.
  2. Il giorno successivo, pellettare le cellule a 2862 x g per 5 minuti a 4 °C ed eliminare il surnatante.
  3. Lavare il pellet due volte con 2 mL di soluzione salina autoclavata (0,9% NaCl) e centrifugare a 2862 x g per 5 minuti a 4 °C.
    NOTA: La soluzione salina è isotonica e, quindi, mantiene la pressione osmotica all'interno delle cellule batteriche.
  4. Risospendere il pellet in 2 ml di mezzo basale liquido privo di carbonio (LCFBM). Misurare l'assorbanza (OD600).
  5. Prendere due palloni sterili di Erlenmeyer con capacità di controllo di 150 ml e il gruppo sperimentale. Etichettali come A e B.
  6. Nel gruppo non inoculato/di controllo, (pallone A), aggiungere 40 mL di LCFBM e stirene (5 mM).
  7. Nel matraccio B, aggiungere 35 mL di LCFBM e stirene (regolare la concentrazione finale di stirene a 5 mM). Aggiungere la sospensione cellulare con un OD finale600 di cellule ≈ 0,1 e comporre il volume rimanente con LCFBM fino a 40 ml. Incubare i matraccio a 30 °C agitando a 200 giri/min per 30 giorni.
    NOTA: Gli idrocarburi in eccesso possono essere tossici per i microbi, quindi, iniziare con bassa concentrazione e aumentarla gradualmente.
  8. Ripetere quanto sopra per ogni ceppo aggiuntivo che deve essere valutato per la degradazione degli idrocarburi.
  9. Misurare l'OD600 di ciascun matraccio ogni 5 giorni e tracciare una curva di crescita. Aumentare l'incubazione fino a 45 giorni se i batteri possono utilizzare lo stirene. Un aumento di OD600 indica che il batterio può metabolizzare lo stirene.

3. Screening della degradazione del catecolo da parte di isolati batterici

NOTA: La degradazione di idrocarburi aromatici come stirene, benzene, xilene, naftalene, fenoli, ecc. produce catecoli come intermedi di reazione. I catecoli sono ulteriormente metabolizzati dai batteri con l'aiuto degli enzimi catecolo 1,2-diossigenasi e catecolo 2,3-diossigenasi attraverso le vie orto- e meta-scissione, rispettivamente26. Questi enzimi sono anche coinvolti nella degradazione di altri idrocarburi come il clorobenzene27. Il protocollo menzionato di seguito utilizza il lisato di cellule intere per il saggio enzimatico catecolo 2, 3-diossigenasi28. Lo stesso metodo di lisi può essere utilizzato per schermare l'attività della catecolo 1, 2-diossigenasi. Tuttavia, la composizione della miscela di reazione varierà. Entrambi gli enzimi sono inducibili in natura e possono essere indotti dall'aggiunta di fenolo ai mezzi di crescita.

  1. Con l'aiuto di un ciclo sterile, inoculare la colonia batterica da una piastra appena striata in sali minerali (MSM) integrati con 1-4 mM di fenolo. Incubare la coltura a 30 °C e 200 giri/min. Raccogliere la coltura a 4 °C quando OD 600 raggiunge tra 1,4-1,6 (cioè in fase esponenziale avanzata) centrifugando a4500 x g per 20 minuti.
  2. Lavare il pellet cellulare con tampone fosfato (0,5 M, pH 7,5).
  3. Risospendere le cellule nel tampone fosfato sopra menzionato e regolare l'OD600 finale ≈ 1.0.
  4. Lisare le cellule mediante sonicazione pulsata per 1,5 minuti, la durata di ciascun impulso è di 15 s. Dopo questo passaggio, la sospensione deve essere chiara o meno torbida. In caso contrario, aumentare il numero di impulsi e verificare se la sospensione è libera. Dopo ogni impulso, conservare il campione sul ghiaccio per evitare la degradazione delle proteine.
  5. Rimuovere i detriti cellulari e le cellule ininterrotte mediante centrifugazione a 9.000 x g per 30 minuti, mantenendo la temperatura fredda (4 °C).
  6. Pipettare con attenzione il surnatante chiaro. Questa frazione ha l'estratto grezzo per il saggio enzimatico.
  7. Determinare la concentrazione proteica dell'estratto grezzo con il metodo di Bradford o Lowry29,30.
  8. Per determinare l'attività della catecolo 2,3-diossigenasi, misurare la formazione del prodotto finale di reazione (semialdeide 2-idrossimuconica) mediante uno spettrofotometro.
  9. Preparare la miscela di reazione aggiungendo 20 μL di catecolo (50 mM), 960 μL di tampone fosfato (50 mM, pH 7,5) e 20 μL di estratto grezzo.
  10. Per il controllo negativo, sostituire l'estratto grezzo con tampone fosfato e regolare il volume finale a 1 ml.
  11. Incubare la miscela di reazione per 30 minuti. A intervalli di tempo impostati, misurare l'assorbanza a 375 nm. Un aumento dell'assorbanza indica la formazione del prodotto finale di reazione, semialdeide dell'acido 2-idrossimuconico (2-HMS). Eseguire l'esperimento in triplice copia.
    NOTA: Catechol è sensibile alla luce e all'ossigeno. Conservare la miscela di reazione al buio e chiudere ermeticamente i tubi per evitare la naturale degradazione del catecolo.

4. Isolamento genomico del DNA della coltura pura

NOTA: Questo è il protocollo generale per l'isolamento del DNA genomico. La colorazione di Gram è stata eseguita durante la fase di raccolta, elaborazione e analisi del campione. A causa della variazione dello spessore della parete cellulare dei batteri gram-positivi e gram-negativi, il metodo di lisi cellulare viene modificato di conseguenza. Indossare guanti durante l'isolamento e disinfettare il banco di lavoro con etanolo al 70% per evitare che le nucleasi degradino il DNA. Alcune delle sostanze chimiche menzionate di seguito possono causare gravi ustioni sulla pelle e deve essere presa la dovuta attenzione durante la loro manipolazione.

  1. Isolamento del DNA genomico da batteri Gram-negativi31.
    1. Scegli una singola colonia e inocula in un terreno di crescita fresco in provette sterili.
    2. Posizionare i tubi in uno scuotitore incubatore a 200 giri / min e lasciare che i batteri crescano durante la notte a 30 ° C.
    3. Il giorno successivo, pellet 1,5 ml di coltura coltivata durante la notte a 12.400 x g per 3 minuti.
    4. Rimuovere il surnatante e risospendere il pellet in 200 μL di tampone di lisi (40 mM di Tris-acetato, pH 7,8, 20 mM di acetato di sodio, 1 mM EDTA, 1% SDS).
    5. Aggiungere 66 μL di soluzione di NaCl (5 M) e mescolare bene.
    6. Pellettare la miscela risultante a 12.400 x g per 10 minuti (4 °C).
    7. Pipettare il surnatante trasparente in una provetta di microcentrifuga fresca e aggiungere un volume uguale di cloroformio.
    8. Capovolgere la soluzione più volte fino a quando non si osserva una soluzione lattiginosa.
    9. Ruotare a 12.400 x g per 3 minuti e trasferire il surnatante in un flaconcino pulito.
    10. Aggiungere 1 ml di etanolo ghiacciato al 100%; mescolare per inversione fino a quando i filamenti bianchi di DNA precipitano.
    11. Centrifugare il DNA precipitato a 2.200 x g per 10 minuti a 4 °C ed eliminare il surnatante.
    12. Lavare il pellet di DNA con 1 mL di etanolo al 70% e lasciare asciugare il pellet di DNA per 5 minuti a temperatura ambiente.
    13. Una volta essiccato, risospendere il pellet in 100 μL di tampone 1x Tris-EDTA(TE) e conservare il DNA a -20 °C.
    14. Misurare la concentrazione (A260/280) utilizzando lo spettrofotometro ed eseguire il DNA su gel di agarosio (1%) per valutare la qualità del DNA24.
  2. Isolamento del DNA genomico dal ceppo gram-positivo32
    1. Scegli una singola colonia e inocula in terreno di crescita fresco in provette sterili.
    2. Posizionare i tubi in uno scuotitore incubatore a 200 giri / min e consentire ai batteri di crescere durante la notte ad una temperatura di crescita adeguata.
    3. Il giorno successivo, prendere 1,5 ml della coltura coltivata e centrifugare a 8.600 x g per 5 minuti.
    4. Rimuovere il surnatante e risospendere le celle nel buffer TE.
    5. Regolare l'OD600 = 1,0 con tampone TE e trasferire 740 μL della sospensione cellulare in un tubo di microfuge pulito.
    6. Aggiungere 20 μL di lisozima (100 mg/mL di brodo) e mescolare bene mediante pipettaggio. Incubare a 37 °C per 30 minuti (in bagno asciutto).
    7. Aggiungere 40 μL di SDS al 10% e mescolare bene.
    8. Aggiungere 8 μL di proteinasi K (10 mg/ml). Mescolare bene e incubare a 56 °C per 1-3 ore (in bagno asciutto). La sospensione dovrebbe diventare chiara ora con una maggiore viscosità, segnando un'efficiente lisi cellulare.
      NOTA: La sospensione può essere lasciata durante la notte se le cellule non sono lisate correttamente.
    9. Preriscaldare la miscela CTAB/NaCl a 65 °C (in bagno asciutto) e aggiungere 100 μL di questa miscela alla sospensione cellulare. Mescolare bene.
    10. Incubare a 65 °C per 10 minuti (in bagno asciutto).
    11. Aggiungere 500 μL di cloroformio:alcool isoamilico (24:1) e mescolare bene. Centrifugare a 16.900 x g per 10 minuti a 25 °C.
    12. Trasferire la fase acquosa in una provetta di microcentrifuga fresca evitando la fase organica (fase viscosa sul fondo).
    13. Aggiungere con cautela 500 μL di fenolo:cloroformio:alcool isoamilico (25:24:1) e mescolare bene. Centrifugare a 16.900 x g per 10 minuti a 25 °C.
    14. Prendere la fase acquosa in una provetta di microcentrifuga fresca. Aggiungere 500 μL di cloroformio:alcool isoamilico (24:1) e mescolare bene.
    15. Trasferire la fase acquosa e aggiungere 0,6 volume di isopropanolo (prerefrigerato a -20 °C).
    16. I filamenti di DNA precipitati devono essere visibili sotto forma filiforme. Incubare a -20 °C per 2 ore fino a tutta la notte.
    17. Centrifugare a 16.900 x g per 15 minuti a 4 °C per pellettare il DNA.
    18. Decantare accuratamente l'isopropanolo e lavare il pellet con 1 mL di etanolo freddo al 70% (prerefrigerato a -20 °C) per rimuovere eventuali impurità.
    19. Centrifugare a 16.900 x g per 5 minuti a 4 °C. Scartare il surnatante.
    20. Lasciare asciugare il pellet a temperatura ambiente per 20 minuti o mantenere il tubo a 37 °C. Assicurarsi che il pellet non sia troppo essiccato.
    21. Risospendere in 100 μL di tampone 1x TE e conservare il DNA a -20 °C.
      NOTA: Se il pellet diventa troppo secco ed è difficile da risospendere, incubare la provetta della microcentrifuga con pellet di DNA e acqua priva di nucleasi a 37 °C per 15-20 minuti e risospendere nuovamente mediante pipettaggio.
    22. Misurare la concentrazione (A260/280) utilizzando uno spettrofotometro dopo aver effettuato la diluizione 1:100 in tampone 1x TE ed eseguire il DNA su gel di agarosio (1%) per valutare la qualità del DNA24.

5. Sequenziamento dell'rRNA 16S

NOTA: Il protocollo descritto di seguito è per l'amplificazione e il sequenziamento dell'rRNA 16S per l'identificazione batterica. Le informazioni derivate dalla sequenza di rRNA 16S vengono utilizzate per l'identificazione di un organismo sconosciuto e per trovare la correlazione tra diversi organismi.

  1. Per identificare i ceppi, amplificare il DNA isolato dalle colture batteriche pure mediante PCR con primer universali mirati alla sequenza di rRNA 16S per i batteri: 27F (5'-AGAGTTTGATCMTGGCTCAG-3') e 1492R (5'- TACGGYTACCTTGTTACGACTT-3')33.
  2. Preparare la miscela PCR (reazioni da 25 μL) su ghiaccio con 18 μL di acqua autoclavata/priva di nucleasi, 2,5 μL di tampone 10x, 0,5 μL di primer sia diretti che inversi (100 μM stock), 2 μL della miscela dNTPs (100 μM stock), 1 μL di DNA template (2-15 ng/μL) e 1 U di Taq Polimerasi.
  3. Utilizzare le seguenti condizioni cicliche per l'amplificazione del gene 16S rRNA: Denaturazione iniziale a 94 °C per 10 min, (denaturazione finale a 94 °C per 40 s, ricottura primer a 56 °C per 1 min, estensione a 74 °C per 2 min) x 30 cicli, estensione finale a 74 °C per 10 min.
  4. Al termine del ciclo, mescolare 5 μL di campione e 1 μL di colorante caricante DNA 5x. Eseguire su gel di agarosio all'1% per verificare l'amplificazione. Conservare i prodotti PCR a 4 °C per un breve periodo o congelarli a -20°C fino a nuovo utilizzo.
  5. Per il sequenziamento del gene 16S rRNA, impostare la stessa reazione di cui sopra per un volume maggiore (100 μL).
  6. Purificare gli ampliconi per il sequenziamento Sanger24,34 utilizzando il kit di purificazione del prodotto PCR o mescolare l'intero campione con colorante caricante DNA e caricare su un gel di agarosio per eseguire il metodo di estrazione del gel.
  7. Una volta terminata la sequenziazione, convertire il file dei risultati in formato FASTA e verificare la somiglianza della sequenza con lo strumento di ricerca di allineamento locale di base (BLAST) su NCBI (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/)35.

Risultati

Lo schema che delinea l'intera procedura per l'isolamento e lo screening dei batteri dagli habitat acquatici e la loro successiva identificazione mediante analisi dell'rRNA 16S è rappresentato nella Figura 1. I campioni d'acqua provenienti da una zona umida a Dadri, in India, sono stati raccolti in bottiglie di vetro sterili e immediatamente portati in laboratorio per l'elaborazione. I campioni sono stati fatti passare attraverso fogli filtranti con una dimensione dei pori ...

Discussione

È ben noto che solo circa l'1% dei batteri sulla Terra può essere facilmente coltivato in laboratorio6. Anche tra i batteri coltivabili, molti rimangono non caratterizzati. I miglioramenti nei metodi molecolari hanno dato una nuova dimensione all'analisi e alla valutazione delle comunità batteriche. Tuttavia, tali tecniche hanno dei limiti, ma non rendono superflue le analisi colturali. Le tecniche di coltura pura per isolare le singole specie batteriche rimangono il meccanismo primario per la ...

Divulgazioni

Gli autori non dichiarano conflitti di interesse.

Riconoscimenti

Ringraziamo il Dr. Karthik Krishnan e i membri del laboratorio RP per i loro utili commenti e suggerimenti. DS è supportato da SNU-Doctoral fellowship e Earthwatch Institute India Fellowship. Il laboratorio RP è supportato da una sovvenzione CSIR-EMR e da fondi di start-up della Shiv Nadar University.

Materiali

NameCompanyCatalog NumberComments
AgaroseSigma-AldrichA4718Gel electrophoresis
Ammonium chloride (NH4Cl)Sigma-AldrichA9434Growth medium component
Ammonium sulphateSigma-AldrichA4418Growth medium component
Bacto-AgarMillipore1016141000Solid media preparation
Calcium chloride (CaCl2)MERCKC4901-500GGrowth medium component
CatecholSigma-Aldrich135011Hydrocarbon degradation assay
Cetyltrimethylammonium bromide, CTABSigma-AldrichH6269Genomic DNA Isolation
ChloroformHIMEDIAMB109Genomic DNA isolation
Disodium phosphate (Na2HPO4)Sigma-AldrichS5136Growth medium component
EDTASigma-AldrichE9884gDNA buffer component
Ferrous sulphate, heptahydrate (FeSO4.7H20)Sigma-Aldrich215422Growth medium component
GlucoseSigma-AldrichG7021Growth medium component
GlycerolSigma-AldrichG5516Growth medium component; Glycerol stocks
IsopropanolHIMEDIAMB063Genomic DNA isolation
LB AgarDifco244520Growth medium
Luria-Bertani (LB)Difco244620Growth medium
Magnesium sulphate (MgSO4)MERCKM2643Growth medium component
Manganese (II) sulfate monohydrate (MnSO4.H20)Sigma-Aldrich221287Growth medium component
Nutrient Broth (NB)Merck (Millipore)03856-500GGrowth medium
PeptoneMerck91249-500GGrowth medium component
PhenolSigma-AldrichP1037Genomic DNA isolation
Potassium phosphate, dibasic (K2HPO4)Sigma-AldrichP3786Growth medium component
Potassium phosphate, monobasic (KH2PO4)Sigma-AldrichP9791Growth medium component
Proteinase KThermoFisher ScientificAM2546Genomic DNA isolation
QIAquick Gel Extraction kitQIAGEN160016235DNA purification
QIAquick PCR Purification kitQIAGEN163038783DNA purification
R2A AgarMillipore1004160500Growth medium
SmartSpec Plus SpectrophotometerBIO-RAD4006221Absorbance measurement
Sodium acetateSigma-AldrichS2889Genomic DNA isolation
Sodium chloride (NaCl)Sigma-AldrichS9888Growth medium component
Sodium dodecyl sulphate (SDS)Sigma-AldrichL3771Genomic DNA isolation
StyreneSigma-AldrichS4972Styrene biodegradation
Taq DNA PolymeraseNEBM0273X16s rRNA PCR
Tris-EDTA (TE)Sigma-Aldrich93283Resuspension of genomic DNA
Tryptic Soy Broth (TSB)Merck22092-500GGrowth medium
Yeast extractSigma-AldrichY1625-1KGGrowth medium component
Zinc sulfate heptahydrate (ZnSO4.7H20)Sigma-Aldrich221376Growth medium component

Riferimenti

  1. Sirotkin, A. V. Reproductive effects of oil-related environmental pollutants. Encyclopedia of Environmental Health. , 493-498 (2019).
  2. Li, C., Busquets, R., Campos, L. C. Assessment of microplastics in freshwater systems: A review. Science of The Total Environment. 707, 135578 (2020).
  3. Siddiqa, A., Faisal, M. Microbial degradation of organic pollutants using indigenous bacterial strains. Handbook of Bioremediation. , 625-637 (2021).
  4. Hossain, F., et al. Bioremediation potential of hydrocarbon degrading bacteria: isolation, characterization, and assessment. Saudi Journal of Biological Sciences. , (2021).
  5. Wongbunmak, A., Khiawjan, S., Suphantharika, M., Pongtharangkul, T. BTEX biodegradation by Bacillus amyloliquefaciens subsp. plantarum W1 and its proposed BTEX biodegradation pathways. Scientific Reports. 10 (1), 17408 (2020).
  6. Bodor, A., et al. Challenges of unculturable bacteria: environmental perspectives. Reviews in Environmental Science and Bio/Technology. 19 (1), 1-22 (2020).
  7. Phale, P. S., Sharma, A., Gautam, K. Microbial degradation of xenobiotics like aromatic pollutants from the terrestrial environments. Pharmaceuticals and Personal Care Products: Waste Management and Treatment Technology. , 259-278 (2019).
  8. Brooijmans, R. J. W., Pastink, M. I., Siezen, R. J. Hydrocarbon-degrading bacteria: the oil-spill clean-up crew. Microbial Biotechnology. 2 (6), 587-594 (2009).
  9. Sorkhoh, N. A., Ghannoum, M. A., Ibrahim, A. S., Stretton, R. J., Radwan, S. S. Crude oil and hydrocarbon-degrading strains of Rhodococcus rhodochrous isolated from soil and marine environments in Kuwait. Environmental Pollution. 65 (1), 1-17 (1990).
  10. Chaillan, F., et al. Identification and biodegradation potential of tropical aerobic hydrocarbon-degrading microorganisms. Research in Microbiology. 155 (7), 587-595 (2004).
  11. Bôto, M. L., et al. Harnessing the potential of native microbial communities for bioremediation of oil spills in the Iberian Peninsula NW coast. Frontiers in Microbiology. 12, 879 (2021).
  12. Wang, Y., et al. A culture-independent approach to unravel uncultured bacteria and functional genes in a complex microbial community. PloS One. 7 (10), 47530 (2012).
  13. Jovel, J., et al. Characterization of the gut microbiome using 16S or shotgun metagenomics. Frontiers in Microbiology. 7, 459 (2016).
  14. Spini, G., et al. Molecular and microbiological insights on the enrichment procedures for the isolation of petroleum degrading bacteria and fungi. Frontiers in Microbiology. , 2543 (2018).
  15. Pightling, A. W., et al. Interpreting whole-genome sequence analyses of foodborne bacteria for regulatory applications and outbreak investigations. Frontiers in Microbiology. , 1482 (2018).
  16. Salipante, S. J., et al. Application of whole-genome sequencing for bacterial strain typing in molecular epidemiology. Journal of Clinical Microbiology. 53 (4), 1072-1079 (2015).
  17. Lovley, D. R. Cleaning up with genomics: applying molecular biology to bioremediation. Nature Reviews Microbiology. 1 (1), 35-44 (2003).
  18. Janda, J. M., Abbott, S. L. 16S rRNA gene sequencing for bacterial identification in the diagnostic laboratory: pluses, perils, and pitfalls. Journal of Clinical Microbiology. 45 (9), 2761-2764 (2007).
  19. Poindexter, J. S. Biological properties and classification of the Caulobacter group. Bacteriological Reviews. 28 (3), 231-295 (1964).
  20. Reasoner, D. J., Geldreich, E. A new medium for the enumeration and subculture of bacteria from potable water. Applied and Environmental Microbiology. 49 (1), 1-7 (1985).
  21. Pardee, A. B. The genetic control and cytoplasmic expression of “Inducibility” in the synthesis of β-galactosidase by E. coli. Journal of Molecular Biology. 1 (2), 165-178 (1959).
  22. Ely, B. Genetics of Caulobacter crescentus. Methods in Enzymology. 204, 372-384 (1991).
  23. R, C. Gram staining. Current Protocols in Microbiology. , (2005).
  24. Green, M. R., Hughes, H., Sambrook, J., MacCallum, P. Molecular cloning: a laboratory manual. Molecular Cloning: A Laboratory Manual. , 1890 (2012).
  25. Chauhan, D., Agrawal, G., Deshmukh, S., Roy, S. S., Priyadarshini, R. Biofilm formation by Exiguobacterium sp. DR11 and DR14 alter polystyrene surface properties and initiate biodegradation. RSC Advances. 8 (66), 37590-37599 (2018).
  26. Takeo, M., Nishimura, M., Shirai, M., Takahashi, H., Negoro, S. Purification and characterization of catechol 2,3-Dioxygenase from the aniline degradation pathway of Acinetobacter sp. YAA and its mutant enzyme, which resists substrate inhibition. Bioscience, Biotechnology, Biochemistry. 71, 70079-70080 (2007).
  27. Nguyen, O. T., Ha, D. D. Degradation of chlorotoluenes and chlorobenzenes by the dual-species biofilm of Comamonas testosteroni strain KT5 and Bacillus subtilis strain DKT. Annals of Microbiology. 69 (3), 267-277 (2019).
  28. Hupert-Kocurek, K., Guzik, U., Wojcieszyńska, D. Characterization of catechol 2, 3-dioxygenase from Planococcus sp. strain S5 induced by high phenol concentration. Acta Biochimica Polonica. 59 (3), (2012).
  29. Bradford, M. M. A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding. Analytical Biochemistry. 72 (1-2), 248-254 (1976).
  30. Peterson, G. L., et al. A simplification of the protein assay method of Lowry et al. which is more generally applicable. Analytical Biochemistry. 83 (2), 346-356 (1977).
  31. Chen, W. P., Kuo, T. T. A simple and rapid method for the preparation of gram-negative bacterial genomic DNA. Nucleic Acids Research. 21 (9), 2260 (1993).
  32. William, S., Feil, H., Copeland, A. Bacterial genomic DNA isolation using CTAB. Sigma. 50 (6876), (2012).
  33. Frank, J. A., et al. Critical evaluation of two primers commonly used for amplification of bacterial 16S rRNA genes. Applied and Environmental Microbiology. 74 (8), 2461-2470 (2008).
  34. Sanger, F., Nicklen, S., Coulson, A. R. DNA sequencing with chain-terminating inhibitors. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 74 (12), 5463-5467 (1977).
  35. Johnson, M., et al. NCBI BLAST: a better web interface. Nucleic Acids Research. 36, 5-9 (2008).
  36. Harayama, S., Rekik, M. Bacterial aromatic ring-cleavage enzymes are classified into two different gene families. Journal of Biological Chemistry. 264 (26), 15328-15333 (1989).
  37. Li, X., et al. Efficiency of chemical versus mechanical disruption methods of DNA extraction for the identification of oral Gram-positive and Gram-negative bacteria. The Journal of International Medical Research. 48 (5), 300060520925594 (2020).
  38. Coico, R. Gram staining. Current Protocols in Microbiology. , (2005).
  39. Clarridge, J. E. III Impact of 16S rRNA gene sequence analysis for identification of bacteria on clinical microbiology and infectious diseases. Clinical Microbiology Reviews. 17 (4), 840 (2004).
  40. Dereeper, A., et al. Phylogeny. fr: robust phylogenetic analysis for the non-specialist. Nucleic Acids Research. 36, 465-469 (2008).
  41. Wadowsky, R. M., Wolford, R., McNamara, A. M., Yee, R. B. Effect of temperature, pH, and oxygen level on the multiplication of naturally occurring Legionella pneumophila in potable water. Applied and Environmental Microbiology. 49 (5), 1197-1205 (1985).
  42. du Toit, W. J., Pretorius, I. S., Lonvaud-Funel, A. The effect of sulphur dioxide and oxygen on the viability and culturability of a strain of Acetobacter pasteurianus and a strain of Brettanomyces bruxellensis isolated from wine. Journal of Applied Microbiology. 98 (4), 862-871 (2005).
  43. Johnson, J. S., et al. Evaluation of 16S rRNA gene sequencing for species and strain-level microbiome analysis. Nature Communications. 10 (1), 1-11 (2019).
  44. Kim, E., et al. Design of PCR assays to specifically detect and identify 37 Lactobacillus species in a single 96 well plate. BMC Microbiology. 20 (1), 1-14 (2020).
  45. Poretsky, R., Rodriguez-R, L. M., Luo, C., Tsementzi, D., Konstantinidis, K. T. Strengths and limitations of 16S rRNA gene amplicon sequencing in revealing temporal microbial community dynamics. PLoS ONE. 9 (4), (2014).
  46. Johnson, B. H., Hecht, M. H. Recombinant proteins can be isolated from E. coli cells by repeated cycles of freezing and thawing. Bio/Technology. 12 (12), 1357-1360 (1994).
  47. Rodríguez-Carmona, E., Cano-Garrido, O., Seras-Franzoso, J., Villaverde, A., García-Fruitós, E. Isolation of cell-free bacterial inclusion bodies. Microbial Cell Factories. 9 (1), 71 (2010).
  48. Hoiczyk, E., Hansel, A. Cyanobacterial cell walls: News from an unusual prokaryotic envelope. Journal of Bacteriology. 182 (5), 1191 (2000).
  49. Erstad, S. M., Sakuragi, Y. Easy and efficient permeabilization of cyanobacteria for in vivo enzyme assays using B-PER. Bio-Protocol. 8 (1), (2018).

Ristampe e Autorizzazioni

Richiedi autorizzazione per utilizzare il testo o le figure di questo articolo JoVE

Richiedi Autorizzazione

Esplora altri articoli

Questo mese in JoVEnumero 178

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Riservatezza

Condizioni di utilizzo

Politiche

Ricerca

Didattica

CHI SIAMO

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. Tutti i diritti riservati