Yalıtım için bir optimize Zenginleştirme Tekniği<em&gt; Arthrobacter</em&gt; Bakteriyofaj Türlerinin Toprak Numune İzolatlarının gelen

Özet

We present an enrichment protocol for the isolation of bacteriophages infecting bacteria in the Arthrobacter genus. This enrichment protocol produces fast and reproducible results for the isolation and amplification of Arthrobacter phages from soil isolates.

Özet

Bacteriophage isolation from environmental samples has been performed for decades using principles set forth by pioneers in microbiology. The isolation of phages infecting Arthrobacter hosts has been limited, perhaps due to the low success rate of many previous isolation techniques, resulting in an underrepresented group of Arthrobacter phages available for study. The enrichment technique described here, unlike many others, uses a filtered extract free of contaminating bacteria as the base for indicator bacteria growth, Arthrobactersp. KY3901, specifically. By first removing soil bacteria the target phages are not hindered by competition with native soil bacteria present in initial soil samples. This enrichment method has resulted in dozens of unique phages from several different soil types and even produced different types of phages from the same enriched soil sample isolate. The use of this procedure can be expanded to most nutrient rich aerobic media for the isolation of phages in a vast diversity of interesting host bacteria.

Giriş

Toprak ortamlarında Arthrobacter türlerinin yaygınlığı konak bakteri bu türün izole edilebilen fajların geniş bir dizi ve çeşitlilik sunuyor. Acintobacteriaceae ailesinin Bakteriyel üyeleri atrazin ve diğer çeşitli pestisitler ve herbisitler ^1,2,3 gibi inatçı bileşiklerin aşağılayıcı onların katabolik yollar için en önemli olan. Çoğu araştırma Arthrobacter çevresel suşları kullanılarak yapılmıştır olsa, bu cinsin klinik izolatları kan, idrar, göz, ve tüm filogenetik heterojeniteye ⁴ görüntülendiği diğer birçok insan kaynaklar bulunur.

Arthrobacter bakteriler üzerine bir araştırma oldukça geniş gövde varken, sadece bir kaç çalışmalar bu farklı cinsin üyelerine enfekte edebilen fajlarla rapor. İlginçtir ama, Arthrobacter daha önce yapılan çalışmalar Arthrobacter türleri aktif çamur arıtma tesislerinde ⁶ zararlı köpük azaltılması, ve şantiye özgü rekombinasyon ve integraz genleri ⁷ vurgulayarak amacıyla ^5, endüstriyel kullanımlar.

Çeşitli zenginleştirme tekniği protokolleri saf faj Arthrobacter türlerinde izolatlarının oluşturmak için istihdam edilmiştir. Erken prosedürler sadece enfekte A. yeteneğine fajlarla ⁸ yıl bir aşkın veren yükseliş dönemleri için nikotin tuzları gibi ilave toksik ajanlar ile toprak inkubasyon dahil globiformis. Kararsız organik plak tahlil teknikleri ile tespit fajları üretmek için ortaya ile toprak kullanılarak yapılan çalışmalar uzun kuluçka dönemleri ⁸ atlayarak, percolated. İlginçtir ama, direkt kaplama benzeyen bir teknik düşük başarı oranları ile geçmiş çalışmaları gerekçe, hala araştırmacılar ⁵ tarafından özellikle düşük başarı oranına sahip olurken birkaç fajlarla sebebiyet veren geçmişte kullanılan 8 kadar.

Genel olarak, geçmişte kullanılan izolasyon teknikleri, en sık aerobik toprak temsil Arthrobacter cins rağmen pratikte çok az etkinlik olması için önemli olan doğada ^4,9 yılında ^izole, su ve topraktan fajları izole Van Twest ve Kropinski ¹⁰ mevcut zenginleştirme yöntemleri Çevre bakteriyel izolatları ancak bu zenginleştirme teknikleri zenginleştirmek için kullanılan teknikler daha önceki adapte Arthrobacter fajları izole verimsiz kanıtladı. Burada anlatılan yöntemin amacı, erken zenginleştirme yöntemleri tutarlı ve etkin bir şekilde bu bakteriyel cinsten fajları izole ilişkili önceki teknik zorlukların üstesinden, Arthrobacter fajları izole adapte edilebilir "kavramının kanıtı" göstermektir.

Protokol

Faj İzolasyon için Arthobacter Hücreler 1. Hazırlık

• Kültür Arthrobacter sp. KY3901 koloni 2-3 gün boyunca 30 ° C'de inkübe edilen Luria Bertaini (LB) agar plaka üzerinde çizgi şeklinde. Bir koloni seçin ve 30 ° C'de 225 rpm'de bir çalkalama inkübatöründe saptırma plakalı bir kültür şişesi içinde LB suyu 250 ml eklemek ve inkübe etmek için steril bir döngü kullanılır.
• Büyüme yaklaşık 24 saat faj enfeksiyonu deneyler için geç / erken üstel sabit faz hücreleri elde etmek izin verin. Geç sabit büyüme durumuna orta girmesini engellemek hücreleri yakından bakteriyel büyüme durumunu izleyin.
  Not: Hücre büyümesi, aşağıda tarif edilen faj izolasyon ve saflaştırma prosedürleri / aşamada 0.5-.0.7 arasında bir optik yoğunluk OD ₆₀₀ arasında olmalıdır.

Toprak Örneklerinden Faj 2. Koleksiyonu

1. İstediğiniz yerden toprak 200-400 gr toplayın. Not: Arthroba bakteri yanacter cins onları enfekte fajlar bulunan ve toprak birçoğuna yaygın olan olabilir bunlar ve ortak toprak bakterilere vardır.
2. PB değildir, böylece, en azından 200 ml toprağa faj Tamponu (PB): [68 mM NaCI, 10 mM MgSO _{4 ile,} 10 mM Tris-CI (pH 7.5)], en az 400 ml ilave edilir ve yeterince büyük bir şişe içinde karıştırın Üstte kalan sıvı kısımdaki ve ekstre edilmesi mümkündür.
3. Toprak askıya kadar yavaşça karıştırarak veya dönen karıştırın ve toprak sediment, tipik olarak 30 dakika yerleşmek için izin verir.
4. Toprak sediment enkaz kaldırmak için yerçekimi filtrasyon ile filtre kağıdı ile "toprak özü" geçirin.
5. LB tozu eklenir ve bir% 2 solüsyon (200 mi toprak özü 4 gr LB toz) yapmak için karıştırın.
6. Steril bir süzüntü elde etmek için vakum filtrasyonu ile 0.22 um filtre içinden solüsyonu geçirir. Mümkünse, hemen 2.7 adıma devam. Uygun bir faj partiküllerinin, mağaza devam etmeden önce bir hafta kadar 4 ° C 'de numuneler, süzüldü olması gereken, ancak, sayıazalacaktır.
7. Kısım birden fazla aseptik teknikler kullanılarak bölmeli kültür şişeleri çalkalama sterilize ayrı 250 ml'lik filtre ile sterilize edilmiş LB / kir özü karışımı, 50 ml bölümleri. Farklı Arthrobacter fajlar farklı _CaCl2 koşullar altında en iyi şekilde büyür beri istenen nihai konsantrasyonlarda (0-50 mM), steril 2.0 M _CaCl2 çözeltisi ekleyin.
   NOT: Biz, bize tarafından tanımlanan Arthrobacter fajların çoğunluğu 1 mM-2.5 mM _CaCl2 aralığında olduğunu bulmak. Ancak, izole fajların birkaç çok yüksek _CaCl2 konsantrasyonlarda 0 mM _CaCl2 .ya münhasıran bizim büyüdü. 3.1 adıma hemen geçin.

3. Faj İzolasyonu

1. Şişesinden her geç / erken üslü durağan faz bakteri kültürü 1-2,5 ml ilave edilir. 0,5-0,7 bir OD ₆₀₀ için, hücreler 1 ml kullanılır. 0.7 OD 'den daha yüksek bir OD ₆₀₀ için 2.5 ml kullanmakHücreler.
   Not: üslü büyüme fazında hücreler, tipik olarak daha fazla bağlanma fajlarından durağan fazı büyümesinde hücrelerden daha yüksek titrelerini üretmek.
2. Bir çalkalama inkübatör içinde yaklaşık 24 saat süreyle 30 ° C'de 250 rpm'de çalkalama.
3. 24 saatlik bir kuluçka süresinden sonra çalkalama inkübatör zenginleştirme şişeler çıkarın ve zenginleştirme numuneleri faj tamponu içinde on kat seyreltilir.
4. Geç / erken üslü durağan faz bakteri kültürü 0.5 ml kültür tüpleri kurmak ve çeşitli zenginleştirme kültür miktarda kültür tüplerine (PB 10 ^-1 konsantrasyondan 500 ul 5 ul) ilave edin.
   NOT: Her toprak örneği zenginleştirme sonra farklı faj titreleri üretir beri konsantrasyonlarının geniş bir yelpazede test etmek önerilir.
5. Orijinal zenginleştirme şişede konsantrasyonu mevcut bir nihai konsantrasyon eşit hale getirmek için, kültür tüplerine _CaCl2 ekleyin. W çok faj seçmek için farklı _CaCl2 bir konsantrasyonu kullanaraki _CaCl2 bağımlılıkları değişen.
   NOT: Çoğu fajlar 1-2.5 mM _CaCl2 aralığında izole edilecektir, ancak 0-50 mM _CaCl2 konsantrasyonları her yerde en iyi şekilde izole fajlar vardır. Bu nedenle bu eşsiz izole Arthrobacter fajların sayısını arttırmak için _CaCl2 konsantrasyonlarının bir dizi kontrol etmek en iyisidir.
6. Kültür tüpü içinde LB üst agar 4,5 ml karıştırın ve LB agar plakası üzerine dökün. Eşit plaka üzerinde dağıtılması ve yaklaşık 15 dakika boyunca katılaşması üst agar sağlamak için hafifçe karıştırılır.
   Not: Agar büyük gruplar (250 mi) ve ilave üst agar hazırlanabilir en oda sıcaklığında depolanır ve en az iki hafta, daha sonraki deneyler için yeniden kullanılabilir. Üst ağarı yapmak için kullanılan çeşitli formüller vardır, ancak biz LB ile karıştırılır agar 7 gr / L kullanılan agar üst yapmak Bir 60 ° C su banyosu içinde yer üst agar bir deney sırasında, sıvı durumunu korumak için.
7. Haricindekileri to plaka ve istenilen sıcaklıkta 48 saat için (sıcaklık 30 ° C) göre O / N inkübe edin. Mevcut fajlarla için optimize etmek bu koşullar Vary. En çok izole fajlar 24 saatlik bir kuluçka döneminden sonra 1-2.5 mM _CaCl2 konsantrasyonunda 30 ° C 'de kuluçkaya yatırılmıştır gelir.

4. Faj Arıtma

1. Plakalar üzerinde plak oluşumu için 24 saat inkübasyon kontrolünden sonra. Hiçbir plaklar belirgin eğer kadar 72 saat inkübasyon devam veya ek plaklar görünüp görünmeyeceğini belirlemek için. Bir haftaya kadar 4 ° C'de önce usul için varsayılan plaklarla, mağaza plakaları Gerekirse.
   NOT: Bu bir plaka üzerinde farklı plak morfolojileri çeşitli bulmak için nadir değildir. 3 gün inkübasyondan sonra, plaklar bulmak mümkündür, ancak çok nadirdir.
2. Çizgi plak yöntemi kullanılarak açık bir şekilde izole plaklardan istenen fajları arındırın. Steril tahta sopa ile bir plaket dokunun. Streak, bir alev ile bir tahta sopa çalışan allowin tarafından plakg sopa kısaca serin ve Şekil 1'de gösterildiği gibi daha sonra yumuşak hareket agar plaka üzerinde sopa ovuşturarak. Her geçişte için temiz bir sopa kullanarak bu işlemi tekrarlayın için.
3. Seçenek olarak ise, tek tek faj plakları izole edilmesi için geleneksel bir plak titre deneyi kullanmaktadır. Plak titre deneyi, faj plak izolasyonu için Petri plakaları gibi LB agar ve LB üst agar ve malzeme daha fazla reaktifler kullanılmasını gerektirir. Biz çizgi plak yöntemi kullanılarak son derece başarılı olmuştur ama o plak titre testi kullanılarak bireysel plaklar izole etmek teknik olarak daha kolaydır.
4. LB agar plakası üzerine en az üç kez çizgili sonra, farazi faj partiküllerinin en düşük konsantrasyon alanı işareti ve yavaşça üst levha, kalsiyum klorür, aynı konsantrasyonunu içeren (Arthrobacter, 0.5 ml erimiş LB üst agar 4,5 ml uygulamak ) ve plaka boyunca eşit yaymak için izin verir.
5. Ters çevirin ve / N plaka O kuluçkaya yatmaktadır. Çizgi plak tekrarlayınsaf faj türü sağlamak üzere en az üç tekrarı için teknik izole edilir. Faj canlılığı kaybı olmadan çizgiler arasında gerekli bir haftaya kadar olduğu gibi 4 ° C'de muhafaza plakalar.
6. İstenilen plaklar son çizgi plaka üzerinde yetiştirilen ve izole edilmiş, bir mikropipet ucu ile bir iyi izole plak dokunun ve 100 ul PB yeniden askıya. Seri taze PB 180 ul içine numune 20 ul geçerek 10 ^-8 seyreltme bu 10 ⁰ çözüm sulandırmak.
7. Faj izole etmek için kullanılan _CaCI2 aynı konsantrasyonunu içeren erimiş LB üst agar 4.5 ml ile enfekte bakteri karıştırarak 10 dakika oda sıcaklığında ve plaka 5 için, bir kültür tübü içinde yetiştirilen Arthrobacter 0.5 ml için seyreltilerin her birine, 10 ul ekle Orijinal toprak örneğinden. Ertesi güne kadar 4 ° C 'de yapılan tüm seyreltiler kaydedin.
8. Geleneksel plak titresi olarak kullanarak bir web desen yapmak için gerekli faj seri seyreltme belirleyinsöylüyorlar. Plak titre Bu analizin amacı bir web model plakası elde etmek üzere gerekli olan, faj titresi belirlemektir. Çoğunlukla bakteri yoksun ancak henüz fajlarla tarafından parçalanır henüz bakteri kalıntıları içeren bir web desen plaka tanımlama. Steril bir 50 ml kültür şişesine geç / erken üslü sabit Arthrobacter kültürünün 5 ml ilave edilir.
   1. Kültür şişesi içinde seyreltilmesi (yani Arthrobacter kültürü için bir web deseni veren) 100 ul ilave edin ve faj, oda sıcaklığında 5-10 dakika boyunca bakteri hücreleri enfekte etmek için izin verir. Başlangıçta faj belirlemek ve 10 taze LB plakaları üzerine Bu karışımın 5 ml levha için kullanılan _CaCI2 aynı konsantrasyonunu içeren erimiş LB üst agar ile karıştırılır. Katılaşmaya ve 30 ° C'de ters plakaları inkübe izin verin.
9. Bir sonraki gün, 4 ° C'de PB ve mağaza O / N, 5 ml ya da oda sıcaklığında 4 saat web model plakalarını sel.
10. 0.22 um'lik bir şırınga filtreden geçirilmiştir faj lizatı Filtreve 4 ° C'de depolayın. Bu faj partiküllerinin elektron mikroskobu görüntüler, standart prosedürler kullanılarak, DNA kısıtlama enzimi analizi ve genomik dizileme için faj genomik DNA izolasyonu gibi ek deneyler için bu son faj stoku kullanın. Faj stokunun uzun süreli depolama için -80 ° C 'de hazır arşivleme için küçük şişelerde steril gliserol faj lizatının eşit miktarını ekleyin.
    NOT: Bu faj teknikleri ile deneyimli olanlar için büyük bir kaynak çevrimiçi erişilebilir www.phagesdb.org sitesidir.

Sonuçlar

Arthrobacter fajlar için geliştirilmiş zenginleştirme tekniği tekrarlanabilirlik göstermek için, 30 farklı toprak örnekleri eşsiz Arthrobacter fajlar, bu zenginleştirme kullanılarak toplanan toprak örneklerinin 22 elde edilen bu 30 toprak örneklerinin Of 2014 yılı ilkbahar ve yaz aylarında farklı zamanlarda ve yerlerde kullanılan prosedür. Standart zenginleştirme işlemi aynı toprak örneklerinin 3 benzersiz fajları vermiştir. Zenginleştirme örnekleri plaklar veya plaklar baş...

Tartışmalar

Birçok önceki girişimleri Arthrobacter ana enfekte edebilen fajları izole etmek rağmen, biz standart zenginleştirme prosedürleri kullanarak küçük bir başarı vardı. geliştirilmiş ve çevresel örneklerden fajları zenginleştirmek için van Twest ve Kropinski ¹⁰ tarafından uyarlanan bakteriyel zenginleşme genelleştirilmiş yöntem zenginleştirme prosedürleri çoğunluğu için temel kalır. Önceki çalışmalarda elde edilen kanıtlar doğrudan kaplama yöntemleri izolasyonu ^...

Malzemeler

Name	Company	Catalog Number	Comments
LB Broth powder	Fisher	BP9722-2	It's best to order these in bulk.
Granulated Agar	Fisher	BP1423-2	It's best to order these in bulk.
0.22 um syringe filters	Fisher	09-719A
.22 um buchner filters	Fisher	430320	More than 50 mL of liquid can be obtained by carefully swapping the receiving tube.
Eppendorf Tubes	Fisher	05-408-129
5 mL pipets individual	Fisher	13-678-11D
50 mL conical tubes	Fisher	76002844
15 mL conical tubes	Fisher	76002845
10 mL pipets individual	Fisher	13-676-10J
25 mL pipets individual	Fisher	13-676-10K
Whatman qualitative filter paper	Fisher	1001-824