O autor agradece a Roberto Kolter (Harvard Medical School) para o seu conselho e assistência durante o desenvolvimento desta tela co-cultura de valor inestimável. Ela também graças Matthew Powers para a leitura do manuscrito para a clareza e Chia-yi Cheng para a assistência com a obtenção Figura 6.

<ol>
	<li>Berdy, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bioactive+microbial+metabolites.">Bioactive microbial metabolites.</a> J. Antibiot. 58, 1-26 (2005).</li><li>Lopez, D., Vlamakis, H., Kolter, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Generation+of+multiple+cell+types+in+Bacillus+subtilis.">Generation of multiple cell types in Bacillus subtilis.</a> FEMS Microbiol. Rev. 33, 152-163 (2009).</li><li>Vlamakis, H., Aguilar, C., Losick, R., Kolter, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Control+of+cell+fate+by+the+formation+of+an+architecturally+complex+bacterial+community.">Control of cell fate by the formation of an architecturally complex bacterial community.</a> Genes Dev. 22, 945-953 (2008).</li><li>Branda, S. S., Gonzalez-Pastor, J. E., Ben-Yehuda, S., Losick, R., Kolter, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fruiting+body+formation+by+Bacillus+subtilis.">Fruiting body formation by Bacillus subtilis.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 98, 11621-11626 (2001).</li><li>Shank, E. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Interspecies+interactions+that+result+in+Bacillus+subtilis+forming+biofilms+are+mediated+mainly+by+members+of+its+own+genus.">Interspecies interactions that result in Bacillus subtilis forming biofilms are mediated mainly by members of its own genus.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 108, 1236-1243 (2011).</li><li>Piston, D. W., Patterson, G. H., Lippincott-Schwartz, J., Claxton, N. S., Davidson, M. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Introduction to Fluorescent Proteins. , (2013).</li><li>Chudakov, D. M., Matz, M. V., Lukyanov, S., Lukyanov, K. 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Methods. 2, 905-909 (2005).</li><li>Nicolas, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Condition-dependent+transcriptome+reveals+high-level+regulatory+architecture+in+Bacillus+subtilis.">Condition-dependent transcriptome reveals high-level regulatory architecture in Bacillus subtilis.</a> Science. 335, 1103-1106 (2012).</li><li>Middleton, R., Hofmeister, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=New+shuttle+vectors+for+ectopic+insertion+of+genes+into+Bacillus+subtilis.">New shuttle vectors for ectopic insertion of genes into Bacillus subtilis.</a> Plasmid. 51, 238-245 (2004).</li><li>Shimotsu, H., Henner, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Construction+of+a+single-copy+integration+vector+and+its+use+in+analysis+of+regulation+of+the+trp+operon+of+Bacillus+subtilis.">Construction of a single-copy integration vector and its use in analysis of regulation of the trp operon of Bacillus subtilis.</a> Gene. 43, 85-94 (1986).</li><li>Guerout-Fleury, A. M., Frandsen, N., Stragier, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Plasmids+for+ectopic+integration+in+Bacillus+subtilis.">Plasmids for ectopic integration in Bacillus subtilis.</a> Gene. 180, 57-61 (1996).</li><li>Semsey, S., Blaha, B., Koles, K., Orosz, L., Papp, P. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Site-specific+integrative+elements+of+rhizobiophage+16-3+can+integrate+into+proline+tRNA+(CGG)+genes+in+different+bacterial+genera.">Site-specific integrative elements of rhizobiophage 16-3 can integrate into proline tRNA (CGG) genes in different bacterial genera.</a> J. Bacteriol. 184, 177-182 (2002).</li><li>Charpentier, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Novel+cassette-based+shuttle+vector+system+for+gram-positive+bacteria.">Novel cassette-based shuttle vector system for gram-positive bacteria.</a> Appl. Environ. Microbiol. 70, 6076-6085 (2004).</li><li>Yang, H. Y., Kim, Y. W., Chang, H. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Construction+of+an+integration-proficient+vector+based+on+the+site-specific+recombination+mechanism+of+enterococcal+temperate+phage+phiFC1.">Construction of an integration-proficient vector based on the site-specific recombination mechanism of enterococcal temperate phage phiFC1.</a> J. Bacteriol. 184, 1859-1864 (2002).</li><li>Choi, K. H., Schweizer, H. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=mini-Tn7+insertion+in+bacteria+with+single+attTn7+sites:+example+Pseudomonas+aeruginosa.">mini-Tn7 insertion in bacteria with single attTn7 sites: example Pseudomonas aeruginosa.</a> Nat. Protoc. 1, 153-161 (2006).</li><li>Craig, N. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tn7:+a+target+site-specific+transposon.">Tn7: a target site-specific transposon.</a> Mol. Microbiol. 5, 2569-2573 (1991).</li><li>Garcia-Betancur, J. C., Yepes, A., Schneider, J., Lopez, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Single-cell+analysis+of+Bacillus+subtilis+biofilms+using+fluorescence+microscopy+and+flow+cytometry.">Single-cell analysis of Bacillus subtilis biofilms using fluorescence microscopy and flow cytometry.</a> J. Vis. Exp. (60), e3796 (2012).</li><li>Lopez, D., Fischbach, M. A., Chu, F., Losick, R., Kolter, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Structurally+diverse+natural+products+that+cause+potassium+leakage+trigger+multicellularity+in+Bacillus+subtilis.">Structurally diverse natural products that cause potassium leakage trigger multicellularity in Bacillus subtilis.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 106, 280-285 (2009).</li><li>Vartoukian, S. R., Palmer, R. M., Wade, W. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Strategies+for+culture+of+'unculturable'+bacteria.">Strategies for culture of 'unculturable' bacteria.</a> FEMS Microbiol. Lett. 309, 1-7 (2010).</li><li>Romano, J. D., Kolter, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pseudomonas-Saccharomyces+interactions:+influence+of+fungal+metabolism+on+bacterial+physiology+and+survival.">Pseudomonas-Saccharomyces interactions: influence of fungal metabolism on bacterial physiology and survival.</a> J. Bacteriol. 187, 940-948 (2005).</li><li>Branda, S. S., Chu, F., Kearns, D. B., Losick, R., Kolter, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+major+protein+component+of+the+Bacillus+subtilis+biofilm+matrix.">A major protein component of the Bacillus subtilis biofilm matrix.</a> Mol. Microbiol. 59, 1229-1238 (2006).</li><li>Zengler, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cultivating+the+uncultured.">Cultivating the uncultured.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 99, 15681-15686 (2002).</li></ol>

Os autores declaram que não têm interesses financeiros concorrentes.

Uma das limitações inerentes a este protocolo é que ele conta com o cultivabilidade de organismos microbianos. Como tem sido bem documentada 24, mais a vida microbiana no planeta não pode (ainda) ser cultivadas sob as condições de cultura exploradas até o momento. Assim, um grande número de interações entre espécies microbianas que estão ocorrendo em ambientes naturais vai passar despercebido usando essa abordagem. No entanto, uma vez que o nosso desejo é o de identificar não só a existência d...

Estamos interessados ​​em compreender como os metabólitos que as bactérias segregam afetam a fisiologia eo desenvolvimento de micróbios vizinhos. Muitos metabolitos têm sido caracterizados pelos seus efeitos bioactivos sobre os outros micróbios. Dois exemplos bem descritos incluem os antibióticos, os quais inibem o crescimento de outros micróbios e as moléculas de quorum sensing, que alteram a expressão génica global de outros micróbios. No entanto, as bactérias produzem muitos outros produtos naturais de moléculas pequenas que não têm bioatividades conhecidos 1. Nós supomos que as bactérias têm evoluído e preservada a capacidade de produzir alguns destes metabolitos porque lhes permitem modular a fisiologia celular de seus vizinhos microbianos nas comunidades microbianas complexas dentro do qual a maioria das bactérias existentes. Tipos de células de Bacillus subtilis Nós nos concentramos nossos estudos sobre as interações microbianas quimicamente mediadas que envolvem Bacilsubtilis lus. Isto não é só por causa de seu status como a bactéria modelo Gram-positivas e as ferramentas genéticas resultantes disponíveis para sua manipulação, mas também devido à sua capacidade de se diferenciar em tipos de células caracterizadas. Exemplos incluem células que são: natação; produzem a matriz extracelular que é necessária para a formação de biofilme robusta; competentes para tomar-se o ADN a partir do ambiente, e esporulação, entre outros, 2. Cada um destes tipos de células expressa um regulão transcricional característica que torna fisiologicamente e / ou fisicamente distintos dos seus irmãos geneticamente idênticos. Sob muitas condições de crescimento, vários tipos de células como coexistir várias subpopulações dentro de uma única colónia de B. células subtilis 3. Embora muitas espécies de bactérias podem apresentar análogo tipo de célula heterogeneidade, esse fenômeno tem sido particularmente bem estudada em B. subtilis. Em particular, os genes que são upregulated dentro de cada uma delas específica B. tipos celulares subtilis foram identificados. A identificação de tais genes regulados positivamente é essencial para o trabalho aqui descrito, porque muitos destes fenótipos microbianos de interesse são difíceis ou impossíveis de se observar directamente. Por exemplo, não podemos detectar visualmente um traço, como natação em sólidos (1,5%) placas de ágar, apesar de uma subpopulação de B. células subtilis produzir flagelos nessas condições 3. Um outro exemplo é a produção de matriz de biofilme. Produção Matrix pode ser visualizado por morfologia da colônia (pois resulta em colônias macroscopicamente enrugados), mas apenas em determinado meio de crescimento, e só depois de vários dias de crescimento 4. No entanto, sabendo que os genes são regulados positivamente durante a diferenciação, podemos construir os repórteres de transcrição que actuam como marcadores de diferenciação celular para estes tipos de células. Construções repórter Estes fluorescente trepórteres ranscriptional constituído pelos promotores de genes específicos do tipo de células conduzindo a produção de um gene repórter, por exemplo, uma proteína fluorescente. Exemplos incluem P hag-YFP (para natação células), P Tapa-YFP (para as células produtoras de matriz do biofilme), e P SSPB-YFP (por esporulação células), onde P x indica a região do promotor para o gene de x. Estas construções repórter são integrados em um locus neutro no cromossoma (Figura 1 e ver abaixo) de modo a que a regulação natural do fenótipo é deixada intacta. No entanto, agora, quando uma célula expressa este fenótipo, que também expressa uma proteína fluorescente. Isso proporciona uma leitura fora facilmente visualizado da ativação de determinado comportamento fenotípica, permitindo-nos para triagem de micróbios que ativam esta resposta fisiológica. Embora tais repórteres são comumente usados ​​em microbiologia, eles não têm sido amplamente aplicada em telas para identifinterações metabólicas y entre micróbios antes deste método foi descrito 5. Há uma série de considerações importantes na concepção e construção de linhagens de células-repórter específicos do tipo. Utilizamos repórteres fluorescentes exclusivamente de transcrição, embora outros tipos de construções são certamente possível. Nós desencorajamos o uso de fusões traducionais como marcadores para diferenciação tipo de célula em nossa tela, no entanto, por duas razões: 1) o desejo de deixar o tipo específico de célula proteína nativa imperturbável, e 2) o reconhecimento de que uma difusa, célula- grande fluorescência será mais fácil de detectar do que puncta localizada no interior das células (comum com fusões de translação). Selecção do gene repórter Após decidir usar a transcrição de um-para ler, o gene repórter tem de ser seleccionada (por exemplo, LacZ, fluorescência, ou luciferase). LacZ tem a vantagem de necessitar de menos especializado equipamento para detectar, mas há uma probabilidade muito maior de falsos positivos entre os micróbios ambientais. Nas nossas mãos, o nível de Lac + organismos entre os micróbios do solo do fundo era proibitivamente alta (&gt;&gt; 10% de micróbios do solo eram azuis (Lac +) em placas de X-gal, dados não mostrados). É possível que por titulação da concentração de X-gal no meio, isto pode ser optimizado para permitir a utilização de um repórter com X-gal, mas não esta tentativa. Luciferase oferece alta sensibilidade de detecção e é a repórter mais ortogonal: não há quase nenhuma chance de micróbios ambientais sendo luminescente inerentemente. No entanto, descobrimos que é difícil identificar instrumentação em nossa instituição que permitiu a detecção de luminescência através de placas de Petri inteiras, como a maioria foi projetado para digitalizar regiões localizadas apenas em placas de multi-bem. Também pode haver complicações em visualizar colônias luminescentes de uma maneira que também permitiu a física simultânea éolation de organismos indutores. Enquanto estiver usando fiduciários pode ter feito isso possível, nós em vez optou por usar repórteres transcricionais fluorescentes, que foram provados trabalhar em B. subtilis, uma sensibilidade adequada e de detecção de baixas taxas de falsos positivos entre os organismos do solo, e deixou-se o uso de instrumentação facilmente disponível para visualização e os procedimentos de isolamento. Seleção Fluoróforo O fluoróforo específico escolhido dependerá de suas espécies de bactérias, o meio de crescimento agar você está usando, eo filtro de fluorescência especial define que você tem disponível. Com a nossa instrumentação, descobrimos que tanto o B. subtilis colônias si e do ágar foram cultivadas em exibiram fundo menos fluorescência quando foram usados ​​filtros YFP (proteína fluorescente amarela), fazendo com que o repórter superior a GFP (proteína fluorescente verde) em nossas mãos. A utilização do codão de proteínas fluorescentes sãofreqüência otimizada para eucariotos, tornando-se importante para selecionar um fluoróforo ou conhecidos da literatura para trabalhar em suas espécies bacterianas, ou para testá-lo explicitamente usando um promotor constitutivo. Um grande número de constante evolução variantes da proteína fluorescente estão disponíveis 6, que foram revistas em uma série de fontes de 7,8, alguns dos quais prevêem expressamente a orientação sobre a escolha de uma proteína fluorescente apropriado para a sua experiência 9. Seleção Promotor A seleção de um promotor vai depender muito do seu tipo de célula ou fenótipo de interesse. Para os organismos tais como B. subtilis, alguns genes repórter específicos do tipo de célula ter sido estabelecida na literatura. Para outras cepas de bactérias, examinando microarray ou transcrição de dados será necessário fornecer informações sobre quais genes são altamente regulada de acordo com as condições em que o seu tipo de célula de interesse is manifestado. Um estudo recente catalogado a transcrição de B. subtilis sob 104 diferentes condições de crescimento, utilizando microarrays azulejos 10. Este documento fornece informações abrangentes sobre quais genes são altamente regulada em diferentes condições, o que é de valor inestimável para os fenótipos menos bem caracterizados. Ao invés de mapear regiões promotoras específicas para cada gene de interesse, que normalmente simplesmente utilizar a sequência de 200-500 pb a montante do gene como promotor. O comprimento exacto sequência depende do contexto genómico: regiões mais curtas são utilizados quando necessário para evitar a inclusão de regiões codificantes a montante da vizinha grelhas de leitura abertas. Loci e integração Neutro Como manter a construção repórter na sua estirpe bacteriana torna-se a última pergunta na concepção de uma fluorescente tensão transcricional repórter. Em bactérias, os genes de interesse são frequentemente mantidosem plasmídeos utilizando selecção de antibiótico. No entanto, pode não ser possível a utilização de antibióticos durante a co-cultura sem matar os microrganismos ambientais. Se os plasmídeos são mantidos estavelmente nas suas espécies bacterianas, pode ser possível aumentar suas bactérias contendo um plasmídeo repórter-borne, na presença de antibióticos para se preparar o repórter para o rastreio, e, em seguida, eliminar o uso de antibióticos durante o próprio co-cultura, na esperança de que o plasmídeo vai ser suficientemente mantidas para permitir a fluorescência. No entanto, se plasmídeos são facilmente perdidos em sua bactéria, ou são perdidos em condições de estresse, isso não vai ser uma opção viável. Em muitos casos, a melhor solução será integrar a construção repórter no cromossoma bacteriano, que permite a manutenção estável do repórter, mesmo na ausência de selecção. Para que a integração para não atrapalhar a expressão normal ou regulação de seu gene de interesse, recomendamos a integração em um site ectópica no cromossomo que can actuar como um &quot;locus de ponto morto.&quot; Em B. subtilis estes locais de integração são genes que - quando mutado - transmitir um fenótipo em certos meios de comunicação mínima (permitindo que integrantes de ser identificado sem seleção antibiótico), mas não alteram o crescimento ou a produção de esporos em rich media, e incluem genes como Amye, Laca, thrC, pyrD, gltA, e Saca (transmitindo a capacidade de utilizar o amido, β-galactósidos, treonina, uracilo, glutamato, e de sacarose, respectivamente) 11-13. Embora a integração destes genes têm sido eficazmente utilizados durante muitos anos em B. subtilis (particularmente em Amye e Laca), conhecimento similar pode não estar disponível para genes em muitas outras espécies bacterianas. O uso de pontos de ligação de fagos são ótimas alternativas para os locais de integração cromossômicas neutros: muitas espécies específicas 14-16, bem como sites gerais de integração, como local de ligação a Tn7 (att Tn7) têmforam identificados e utilizados para as inserções de genes em muitas espécies bacterianas 17,18. Micróbios ambientais Nós usamos o solo como uma fonte direta de micróbios ambientais para nossa tela de co-cultura. O solo contém uma grande diversidade de microrganismos, e muitos desses organismos são fonte rica de produtos naturais. Utilizando suspensões líquidas de solo colocadas directamente em placas com a estirpe repórter fluorescente transcrição (sem isolamento prévio das bactérias do solo), é possível simplificar consideravelmente a abordagem experimental. O solo pode ser usado imediatamente após a colheita, ou congeladas a -80 ° C para uso futuro. O uso imediato tem a vantagem de uma maior diversidade de micróbios potencialmente podem ser cultivadas, incluindo aqueles que não irão sobreviver a congelação bem. Tem a desvantagem de que a concentração de organismos do solo cultivável a partir destas amostras é desconhecida, o aumento do número de placas de tela que tem de ser usado. Delayed utilização tem a vantagem de que os ufc / ml para cada fonte de solo pode ser determinada previamente, permitindo que um número optimizado de colónias a ser cultivado em cada placa de tela. No entanto, é necessário que os organismos do solo ser capaz de sobreviver congelamento. Note-se que a diversificação da piscina indutor sendo examinado (ou seja, as fontes de solo) parece ser mais eficaz na identificação de novas interações entre espécies de triagem em profundidade sobre o mesmo solo: maior diversidade filogenética foi observada nos acessos identificados em nossa tela de matriz de indução como fontes adicionais de solo foram examinados em vez de triagem das mesmas fontes de solo mais profundamente (EA Shank e R. Kolter, Harvard Medical School, resultados não publicados). Visão global A abordagem que descrevemos aqui é simples em termos de seus requisitos técnicos. Trata-se: 1) a construção de uma transcrição repórter fluorescente em B. subtilis ou umaoutras espécies de bactérias de interesse, 2) identificar as condições em que este repórter não está activado, 3) a preparação de aliquotas desta estirpe repórter e os organismos a serem rastreadas (no nosso caso o solo, mas outras fontes podem ser utilizadas em vez disso), 4) misturando estes dois conjuntos de micróbios em meios sólidos, 5) identificar e isolar putativo induzindo organismos, e 6), confirmando que estes organismos, de fato ativar este fenótipo em uma tela secundária. Uma vez identificados, estes organismos e seus metabolitos nos fornecem ferramentas químicas para modular o comportamento de bactérias, para estudar a fisiologia bacteriana e interacções microbianas, e para actuar potencialmente como novos suportes para compostos terapêuticos futuras.

<table border="1">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Name of Reagent/ Equipment</td>
			<td>Company</td>
			<td>Catalog Number</td>
			<td>Comments/Description</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Spectrophotometer</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Any spectrophotomer capable of measuing OD600 absorbance values.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Luria broth, Lennox</td>
			<td>VWR</td>
			<td>80017-484</td>
			<td>Alternative media sources may be necessary.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass beads, 3 mm</td>
			<td>VWR</td>
			<td>26396-508</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gel loading tips, round</td>
			<td>VWR</td>
			<td>29442-666</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass rods</td>
			<td>VWR</td>
			<td>59060-069</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fluorescence dissecting stereoscope</td>
			<td>Zeiss</td>
			<td>N/A</td>
			<td>The author used a Zeiss Stemi SV6 dissection stereoscope with an EXFO X-cite 120 fluorescent light source, a long-pass YFP filter cube, an achromat 0.63X objective, 10X eyepieces, and an Axio HRC HR digital camera. Most screening was done with the focusing mount at 2.0-3.2X. Any dissecting stereoscope with fluorescence capabilities is fine, provided you have the correct filters for the FP you are using. It is best if there is a shutter that allows you to easily switch between brightfield and fluorescense, as well as a stage that allows illumination from above and below. If you want to capture images, an attached camera is also necessary.</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

using coculture to detect chemically mediated interspecies interactions

Na natureza, as bactérias raramente existem isoladamente, pois eles estão em lugar cercado por um conjunto diversificado de outros microorganismos que alteram o meio ambiente local através da secreção de metabólitos. Estes metabolitos têm o potencial de modular a fisiologia ea diferenciação de seus vizinhos microbiana e são prováveis ​​fatores importantes para a criação e manutenção de comunidades microbianas complexas. Nós desenvolvemos uma tela à base de co-cultura de fluorescência para identificar tais interacções microbianas quimicamente mediados. A tela envolve a combinação de uma transcrição repórter tensão fluorescente com micróbios ambientais em meios sólidos e permitindo que as colônias de crescer em co-cultura. O repórter transcricional fluorescente é projetado de modo que a estirpe bacteriana escolhido fluorescência quando é expressar um fenótipo de interesse particular (ou seja, a formação de biofilme, esporulação, a produção de fator de virulência, etc.) A triagem é realizada sob condições de crescimento where este fenótipo não é expresso (e, por conseguinte, a estirpe repórter é tipicamente não fluorescente). Quando um micróbio ambiental segrega um metabolito que activa este fenótipo, difunde-se através do ágar e ativa a construção repórter fluorescente. Isto permite que a indução de-produzir metabolito micróbio para ser detectado: eles são as colónias não fluorescentes mais proximais às colónias fluorescentes. Assim, esta tela permite a identificação de micróbios ambientais que produzem metabólitos difusíveis que ativam uma resposta fisiológica especial em uma cepa repórter. Esta publicação aborda como: a) selecionar as condições de co-cultura de rastreio adequados, b) preparar o repórter e micróbios ambientais para o rastreio, c) executar a tela de co-cultura, d) isolar putativo induzindo organismos, e e) confirmar a sua atividade em uma tela secundária. Nós desenvolvemos este método para triagem de organismos do solo que ativam biofilme matriz de produção em Bacillus subtilis </em&gt;, no entanto, também discutimos considerações para aplicar esta abordagem a outras bactérias geneticamente tratáveis.

Esta tela foi utilizado para identificar organismos do solo que segregam uma substância que altera a fisiologia do B. subtilis. Os resultados descritos aqui focar o tipo de células produtoras de matriz de B. subtilis, que produz a proteína e exopolissacarídeo que são necessários para a formação de biofilme robusta nesta bactéria. Nós selecionamos o promotor do operon Tapa-sipW-tasa para nossa construção repórter fluorescente (P tapa-YFP). Este operão codifica ...

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Using Coculture to Detect Chemically Mediated Interspecies Interactions

As bactérias produzem compostos secretados que têm o potencial de afetar a fisiologia de seus vizinhos microbianas. Aqui nós descrevemos uma tela de co-cultura, que permite a detecção de tais quimicamente mediadas entre espécies interações misturando os micróbios do solo com cepas repórter transcrição fluorescentes de Bacillus subtilis em meios sólidos.

Usando Coculture detectar quimicamente mediada interespécies Interações

In nature, bacteria rarely exist in isolation; they are instead surrounded by a diverse array of other microorganisms that alter the local environment by ...

using-coculture-to-detect-chemically-mediated-interspecies

Research

JoVE Journal

Biology

13.5K visualizações.  University of North Carolina at Chapel Hill.  As bactérias produzem compostos secretados que têm o potencial de afetar a fisiologia de seus vizinhos microbianas. Aqui nós descrevemos uma tela de co-cultura, que permite a detecção de tais quimicamente mediadas entre espécies interações misturando os micróbios do solo com cepas repórter transcrição fluorescentes de Bacillus subtilis em meios sólidos. 

Vídeo: Using Coculture to Detect Chemically Mediated Interspecies Interactions

Microfluidic Co-culture of Epithelial Cells and Bacteria for Investigating Soluble Signal-mediated Interactions

The human gastrointestinal (GI) tract is a unique environment in which intestinal epithelial cells and non-pathogenic (commensal) bacteria coexist. It has been proposed that the microenvironment that the pathogen encounters in the commensal layer is important in determining the extent of colonization. Current culture methods for investigating pathogen colonization are not well suited for investigating this hypothesis as they do not enable co-culture of bacteria and epithelial cells in a manner that mimics the GI tract microenvironment. Here we describe a microfluidic co-culture model that enables independent culture of eukaryotic cells and bacteria, and testing the effect of the commensal microenvironment on pathogen colonization. The co-culture model is demonstrated by developing a commensal Escherichia coli biofilm among HeLa cells, followed by introduction of enterohemorrhagic E. coli (EHEC) into the commensal island, in a sequence that mimics the sequence of events in GI tract infection.

This protocol describes a microfluidic co-culture model for simultaneous and localized culture of epithelial cells and bacteria. This model can be used for investigating the role of different soluble molecular signals on pathogenesis as well as screen the effectiveness of putative probiotic bacterial strains.

Microfluídicos Co-cultura de células epiteliais e bactérias para a Investigação Solúvel sinal mediada por interações

The human gastrointestinal (GI) tract is a unique environment in which intestinal epithelial cells and non-pathogenic (commensal) bacteria coexist. It has ...

Biologia

Analysis of Schwann-astrocyte Interactions Using In Vitro Assays

Schwann cells are one of the commonly used cells in repair strategies following spinal cord injuries. Schwann cells are capable of supporting axonal regeneration and sprouting by secreting growth factors 1,2 and providing growth promoting adhesion molecules 3 and extracellular matrix molecules 4. In addition they myelinate the demyelinated axons at the site of injury 5.
However following transplantation, Schwann cells do not migrate from the site of implant and do not intermingle with the host astrocytes 6,7. This results in formation of a sharp boundary between the Schwann cells and astrocytes, creating an obstacle for growing axons trying to exit the graft back into the host tissue proximally and distally. Astrocytes in contact with Schwann cells also undergo hypertrophy and up-regulate the inhibitory molecules 8-13.
In vitro assays have been used to model Schwann cell-astrocyte interactions and have been important in understanding the mechanism underlying the cellular behaviour.
These in vitro assays include boundary assay, where a co-culture is made using two different cells with each cell type occupying different territories with only a small gap separating the two cell fronts. As the cells divide and migrate, the two cellular fronts get closer to each other and finally collide. This allows the behaviour of the two cellular populations to be analyzed at the boundary. Another variation of the same technique is to mix the two cellular populations in culture and over time the two cell types segregate with Schwann cells clumped together as islands in between astrocytes together creating multiple Schwann-astrocyte boundaries.
The second assay used in studying the interaction of two cell types is the migration assay where cellular movement can be tracked on the surface of the other cell type monolayer 14,15. This assay is commonly known as inverted coverslip assay. Schwann cells are cultured on small glass fragments and they are inverted face down onto the surface of astrocyte monolayers and migration is assessed from the edge of coverslip.
Both assays have been instrumental in studying the underlying mechanisms involved in the cellular exclusion and boundary formation. Some of the molecules identified using these techniques include N-Cadherins 15, Chondroitin Sulphate proteoglycans(CSPGs) 16,17, FGF/Heparin 18, Eph/Ephrins19.
This article intends to describe boundary assay and migration assay in stepwise fashion and elucidate the possible technical problems that might occur.

Analysis of Schwann-astrocyte Interactions Using In Vitro Assays

This article intends to describe in stepwise fashion the commonly used in vitro assays used in studying Schwann cell-asrtocyte interactions.

Análise de Schwann-astrócito Interações Usando In Vitro Ensaios

Schwann cells are one of the commonly used cells in repair strategies following spinal cord injuries. Schwann cells are capable of supporting axonal ...

The MultiBac Protein Complex Production Platform at the EMBL

Proteomics research revealed the impressive complexity of eukaryotic proteomes in unprecedented detail. It is now a commonly accepted notion that proteins in cells mostly exist not as isolated entities but exert their biological activity in association with many other proteins, in humans ten or more, forming assembly lines in the cell for most if not all vital functions.1,2 Knowledge of the function and architecture of these multiprotein assemblies requires their provision in superior quality and sufficient quantity for detailed analysis. The paucity of many protein complexes in cells, in particular in eukaryotes, prohibits their extraction from native sources, and necessitates recombinant production. The baculovirus expression vector system (BEVS) has proven to be particularly useful for producing eukaryotic proteins, the activity of which often relies on post-translational processing that other commonly used expression systems often cannot support.3 BEVS use a recombinant baculovirus into which the gene of interest was inserted to infect insect cell cultures which in turn produce the protein of choice. MultiBac is a BEVS that has been particularly tailored for the production of eukaryotic protein complexes that contain many subunits.4 A vital prerequisite for efficient production of proteins and their complexes are robust protocols for all steps involved in an expression experiment that ideally can be implemented as standard operating procedures (SOPs) and followed also by non-specialist users with comparative ease. The MultiBac platform at the European Molecular Biology Laboratory (EMBL) uses SOPs for all steps involved in a multiprotein complex expression experiment, starting from insertion of the genes into an engineered baculoviral genome optimized for heterologous protein production properties to small-scale analysis of the protein specimens produced.5-8 The platform is installed in an open-access mode at EMBL Grenoble and has supported many scientists from academia and industry to accelerate protein complex research projects.

Protein complexes catalyze key cellular functions. Detailed functional and structural characterization of many essential complexes requires recombinant production. MultiBac is a baculovirus/insect cell system particularly tailored for expressing eukaryotic proteins and their complexes. MultiBac was implemented as an open-access platform, and standard operating procedures developed to maximize its utility.

A Plataforma de Produção de Proteína Complexo MultiBac no EMBL

Proteomics  research revealed the impressive complexity of eukaryotic proteomes in  unprecedented detail. It is now a commonly accepted notion that ...

Rapid Synthesis and Screening of Chemically Activated Transcription Factors with GFP-based Reporters

Synthetic biology aims to rationally design and build synthetic circuits with desired quantitative properties, as well as provide tools to interrogate the structure of native control circuits. In both cases, the ability to program gene expression in a rapid and tunable fashion, with no off-target effects, can be useful. We have constructed yeast strains containing the ACT1 promoter upstream of a URA3 cassette followed by the ligand-binding domain of the human estrogen receptor and VP16. By transforming this strain with a linear PCR product containing a DNA binding domain and selecting against the presence of URA3, a constitutively expressed artificial transcription factor (ATF) can be generated by homologous recombination. ATFs engineered in this fashion can activate a unique target gene in the presence of inducer, thereby eliminating both the off-target activation and nonphysiological growth conditions found with commonly used conditional gene expression systems. A simple method for the rapid construction of GFP reporter plasmids that respond specifically to a native or artificial transcription factor of interest is also provided.

This protocol describes an experimental procedure for the rapid construction of artificial transcription factors (ATFs) with cognate GFP reporters&#160;and quantification of the ATFs ability to stimulate GFP expression via flow cytometry.

Síntese rápida e Triagem de fatores de transcrição ativada quimicamente com jornalistas baseados em GFP

Synthetic biology aims to rationally design and build synthetic circuits with desired quantitative properties, as well as provide tools to interrogate the ...

Determination of Protein-ligand Interactions Using Differential Scanning Fluorimetry

A wide range of methods are currently available for determining the dissociation constant between a protein and interacting small molecules. However, most of these require access to specialist equipment, and often require a degree of expertise to effectively establish reliable experiments and analyze data. Differential scanning fluorimetry (DSF) is being increasingly used as a robust method for initial screening of proteins for interacting small molecules, either for identifying physiological partners or for hit discovery. This technique has the advantage that it requires only a PCR machine suitable for quantitative PCR, and so suitable instrumentation is available in most institutions; an excellent range of protocols are already available; and there are strong precedents in the literature for multiple uses of the method. Past work has proposed several means of calculating dissociation constants from DSF data, but these are mathematically demanding. Here, we demonstrate a method for estimating dissociation constants from a moderate amount of DSF experimental data. These data can typically be collected and analyzed within a single day. We demonstrate how different models can be used to fit data collected from simple binding events, and where cooperative binding or independent binding sites are present. Finally, we present an example of data analysis in a case where standard models do not apply. These methods are illustrated with data collected on commercially available control proteins, and two proteins from our research program. Overall, our method provides a straightforward way for researchers to rapidly gain further insight into protein-ligand interactions using DSF.

Differential scanning fluorimetry is a widely used method for screening libraries of small molecules for interactions with proteins. Here, we present a straightforward method to extend these analyses to provide an estimate of the dissociation constant between a small molecule and its protein partner.

Determinação de interacções proteína-ligante Usando Differential Scanning Fluorimetria

A wide range of methods are currently available for determining the dissociation constant between a protein and interacting small molecules. However, most ...

Probing High-density Functional Protein Microarrays to Detect Protein-protein Interactions

High-density functional protein microarrays containing ~4,200 recombinant yeast proteins are examined for kinase protein-protein interactions using an affinity purified yeast kinase fusion protein containing a V5-epitope tag for read-out. Purified kinase is obtained through culture of a yeast strain optimized for high copy protein production harboring a plasmid containing a Kinase-V5 fusion construct under a GAL inducible promoter. The yeast is grown in restrictive media with a neutral carbon source for 6 hr followed by induction with 2% galactose. Next, the culture is harvested and kinase is purified using standard affinity chromatographic techniques to obtain a highly purified protein kinase for use in the assay. The purified kinase is diluted with kinase buffer to an appropriate range for the assay and the protein microarrays are blocked prior to hybridization with the protein microarray. After the hybridization, the arrays are probed with monoclonal V5 antibody to identify proteins bound by the kinase-V5 protein. Finally, the arrays are scanned using a standard microarray scanner, and data is extracted for downstream informatics analysis1,2 to determine a high confidence set of protein interactions for downstream validation in vivo.

Using protein microarrays containing nearly the entire S. cerevisiae proteome is probed for rapid unbiased interrogation of thousands of protein-protein interactions in parallel. This method can be utilized for protein-small molecule, posttranslational modification, and other assays in high-throughput.

Sondagem de alta densidade microarrays proteína funcional para detectar interacções proteína-proteína

High-density functional protein microarrays containing ~4,200 recombinant yeast proteins are examined for kinase protein-protein interactions using an ...

Using Caenorhabditis elegans to Screen for Tissue-Specific Chaperone Interactions

Correct folding and assembly of proteins and protein complexes are essential for cellular function. Cells employ quality control pathways that correct, sequester or eliminate damaged proteins to maintain a healthy proteome, thus ensuring cellular proteostasis and preventing further protein damage. Because of redundant functions within the proteostasis network, screening for detectable phenotypes using knockdown or mutations in chaperone-encoding genes in the multicellular organism Caenorhabditis elegans results in the detection of minor or no phenotypes in most cases. We have developed a targeted screening strategy to identify chaperones required for a specific function and thus bridge the gap between phenotype and function. Specifically, we monitor novel chaperone interactions using RNAi synthetic interaction screens, knocking-down chaperone expression, one chaperone at a time, in animals carrying a mutation in a chaperone-encoding gene or over-expressing a chaperone of interest. By disrupting two chaperones that individually present no gross phenotype, we can identify chaperones that aggravate or expose a specific phenotype when both perturbed. We demonstrate that this approach can identify specific sets of chaperones that function together to modulate the folding of a protein or protein complexes associated with a given phenotype.

Using Caenorhabditis elegans to Screen for Tissue-Specific Chaperone Interactions

To study chaperone-chaperone and chaperone-substrate interactions, we perform synthetic interaction screens in Caenorhabditis elegans using RNA interference in combination with mild mutations or over-expression of chaperones and monitor tissue-specific protein dysfunction at the organismal level.

Usando elegans caenorhabditis para tela para interações de acompanhantes específicas de tecido

Correct folding and assembly of proteins and protein complexes are essential for cellular function. Cells employ quality control pathways that correct, ...

Graphene Enclosure of Chemically Fixed Mammalian Cells for Liquid-Phase Electron Microscopy

A protocol is described for investigating the human epidermal growth factor receptor 2 (HER2) in the intact plasma membrane of breast cancer cells using scanning transmission electron microscopy (STEM). Cells of the mammalian breast cancer cell line SKBR3 were grown on silicon microchips with silicon nitride (SiN) windows. Cells were chemically fixed, and HER2 proteins were labeled with quantum dot nanoparticles (QDs), using a two-step biotin-streptavidin binding protocol. The cells were coated with multilayer graphene to maintain a hydrated state, and to protect them from electron beam damage during STEM. To examine the stability of the samples under electron beam irradiation, a dose series experiment was performed. Graphene-coated and non-coated samples were compared. Beam induced damage, in the form of bright artifacts, appeared for some non-coated samples at increased electron dose D, while no artifacts appeared on coated samples.

Presented here is a protocol for labeling membrane proteins in mammalian cells and coating the sample with graphene for liquid-phase scanning transmission electron microscopy. The stability of the samples against the damage caused by radiation can also studied with this protocol.

Gabinete de grafeno de células mamíferas quimicamente fixas para microscopia eletrônica de fase líquida

A protocol is described for investigating the human epidermal growth factor receptor 2 (HER2) in the intact plasma membrane of breast cancer cells using ...

Culture Methods to Study Apical-Specific Interactions using Intestinal Organoid Models

The lining of the gut epithelium is made up of a simple layer of specialized epithelial cells that expose their apical side to the lumen and respond to external cues. Recent optimization of in vitro culture conditions allows for the re-creation of the intestinal stem cell niche and the development of advanced 3-dimensional (3D) culture systems that recapitulate the cell composition and the organization of the epithelium. Intestinal organoids embedded in an extracellular matrix (ECM) can be maintained for long-term and self-organize to generate a well-defined, polarized epithelium that encompasses an internal lumen and an external exposed basal side. This restrictive nature of the intestinal organoids presents challenges in accessing the apical surface of the epithelium in vitro and limits the investigation of biological mechanisms such as nutrient uptake and host-microbiota/host-pathogen interactions. Here, we describe two methods that facilitate access to the apical side of the organoid epithelium and support the differentiation of specific intestinal cell types. First, we show how ECM removal induces an inversion of the epithelial cell polarity and allows for the generation of apical-out 3D organoids. Second, we describe how to generate 2-dimensional (2D) monolayers from single cell suspensions derived from intestinal organoids, comprised of&#160;mature and differentiated cell types. These techniques provide novel tools to study apical-specific interactions of the epithelium with external cues in vitro and promote the use of organoids as a platform to facilitate precision medicine.

Here we present two protocols that allow the modeling of intestinal apical-specific interactions. Organoid-derived intestinal monolayers and Air-Liquid Interface (ALI) cultures facilitate the generation of well-differentiated epithelia accessible from both luminal and basolateral sides, whereas polarity-inverted intestinal organoids expose their apical side and are amenable to high throughput assays.

Métodos culturais para estudar interações específicas apical usando modelos organoides intestinais

The lining of the gut epithelium is made up of a simple layer of specialized epithelial cells that expose their apical side to the lumen and respond to ...

Bioinformatics Resources for the Study of Glycan-Mediated Protein Interactions

The Glyco@Expasy initiative was launched as a collection of interdependent databases and tools spanning several aspects of knowledge in glycobiology. In particular, it aims at highlighting interactions between glycoproteins (such as cell surface receptors) and carbohydrate-binding proteins mediated by glycans. Here, major resources of the collection are introduced through two illustrative examples centered on the N-glycome of the human Prostate Specific Antigen (PSA) and the O-glycome of human serum proteins. Through different database queries and with the help of visualization tools, this article shows how to explore and compare content in a continuum to gather and correlate otherwise scattered pieces of information. Collected data are destined to feed more elaborate scenarios of glycan function. Glycoinformatics introduced here is, therefore, proposed as a means to either strengthen, shape, or refute assumptions on the specificity of a protein glycome in a given context.

This protocol illustrates how to explore, compare, and interpret human protein glycomes with online resources.

Recursos bioinforáticos para o estudo de interações proteicas mediadas por glicanos

The Glyco@Expasy initiative was launched as a collection of interdependent databases and tools spanning several aspects of knowledge in glycobiology. In ...