Name: investigating the detrimental effects of low pressure plasma sterilization on the survival of bacillus subtilis spores using live cell microscopy
Uploaded: 2017-11-30T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Investigating the Detrimental Effects of Low Pressure Plasma Sterilization on the Survival of Bacillus subtilis Spores Using Live Cell Microscopy at JoVE.com

Die Autoren danken Andrea Schröder für ihre hervorragenden technischen Betreuung während Teile dieser Arbeit und Nikea J. Ulrich für ihre Unterstützung während dem Videodreh. Wir möchten auch Danke Lyle A. Simmons für seine großzügige Spende der Bacillus Subtilis Sorten: LAS72 und LAS24. Diese Arbeit wurde in Teilen durch Zuschüsse von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) Paketantrag (PlasmaDecon PAK 728), PA (AW 7/3-1) unterstützt und der RM (MO 2023/2-1) und das DLR gewähren DLR-FuW-Projekt ISS Leben, Programm RF-FuW, Teilprogramm 475 (F.M.F, M.R. und r.m.). F.M.F. wurde durch ein Promotionsstipendium der Helmholtz-Gemeinschaft Raum Life Sciences Research School (SpaceLife) am Deutschen Aerospace Center (DLR) in Köln, Deutschland, unterstützt von der Helmholtz-Gemeinschaft (Helmholtz-Gemeinschaft) über einen Zeitraum von sechs Jahren (finanziert wurde Grant Nr. VH-Ko-300) und erhielt zusätzliche Mittel von der DLR, einschließlich Luft-und Vorstand und dem Institute of Aerospace Medicine. Die Ergebnisse dieser Studie werden in der Dissertation von Felix M. Fuchs berücksichtigt.

1. Bacillus Subtilis Sporen Herstellung und Reinigung
<ol><li>Für die Produktion der Spore, übertragen eine 5 mL über Nacht Kultur des jeweiligen B. Subtilis -Stamm, ergänzt mit geeigneten Antibiotika, 200 mL Doppel-Stärke Schaeffer Sporenbildung Flüssigmedium (pro Liter 16 g Nährbouillon, KCl 2 g, 0,5 g MgSO 4* 7 H2O, 2 mL 1 M Ca (NO3)2, 2 mL 0,1 M MnCl2 * • 4 H2O, 2 mL 1 mM FeSO4, 2 mL 50 % (w/V) Glukose<sup class=...

<ol>
	<li>Nicholson, W. L., Schuerger, A. C., Race, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Migrating+microbes+and+planetary+protection.">Migrating microbes and planetary protection.</a> Trends Microbiol. 17, 389-392 (2009).</li><li>COSPAR. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=COSPAR+Planetery+Protection+Policy.">COSPAR Planetery Protection Policy.</a> Space Research Today, COSPAR's Information Bulletin. 193, 1-14 (2015).</li><li>De Geyter, N., Morent, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nonthermal+plasma+sterilization+of+living+and+nonliving+surfaces.">Nonthermal plasma sterilization of living and nonliving surfaces.</a> Annu Rev Biomed Eng. 14, 255-274 (2012).</li><li>Shimizu, S., 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=Cold+atmospheric+plasma+-+A+new+technology+for+spacecraft+component+decontamination.">Cold atmospheric plasma - A new technology for spacecraft component decontamination.</a> Planet. Space Sci. 90, 60-71 (2014).</li><li>Lerouge, S., Fozza, A. C., Wertheimer, M. R., Marchand, R., Yahia, L. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sterilization+by+Low-Pressure+Plasma:+The+Role+of+Vacuum-Ultraviolet+Radiation.">Sterilization by Low-Pressure Plasma: The Role of Vacuum-Ultraviolet Radiation.</a> Plasma Polym. 5, 31-46 (2000).</li><li>Rossi, F., Kyli&#225;n, O., Rauscher, H., Gilliland, D., Sirghi, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Use+of+a+low-pressure+plasma+discharge+for+the+decontamination+and+sterilization+of+medical+devices.">Use of a low-pressure plasma discharge for the decontamination and sterilization of medical devices.</a> Pure Appl. Chem. 80, 1939-1951 (2008).</li><li>Halfmann, H., Hauser, J., Awakowicz, P., Koller, M., Esenwein, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+double+inductively+coupled+low-pressure+plasma+for+sterilization+of+medical+implant+materials.">A double inductively coupled low-pressure plasma for sterilization of medical implant materials.</a> Biomed Tech (Berl). 53, 199-203 (2008).</li><li>Halfmann, H., Denis, B., Bibinov, N., Wunderlich, J., Awakowicz, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Identification+of+the+most+efficient+VUV/UV+radiation+for+plasma+based+inactivation+of+Bacillus+atrophaeus+spores.">Identification of the most efficient VUV/UV radiation for plasma based inactivation of Bacillus atrophaeus spores.</a> J. Phys. D: Appl. Phys. 40, 5907 (2007).</li><li>Vaishampayan, 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=Bacillus+horneckiae+sp.+nov.,+isolated+from+a+spacecraft-assembly+clean+room.">Bacillus horneckiae sp. nov., isolated from a spacecraft-assembly clean room.</a> Int J Syst Evol Microbiol. 60, 1031-1037 (2010).</li><li>Mandic-Mulec, I., Stefanic, P., van Elsas, J. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ecology+of+Bacillaceae.">Ecology of Bacillaceae.</a> Microbiol Spectr. 3, (2015).</li><li>Alekhova, T. 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=Diversity+of+bacteria+of+the+genus+Bacillus+on+board+of+international+space+station.">Diversity of bacteria of the genus Bacillus on board of international space station.</a> Dokl Biochem Biophys. 465, 347-350 (2015).</li><li>Claus, D., Bekerley, R. C. W., Sneath, P. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Genus+Bacillus+Cohn+1872.">Genus Bacillus Cohn 1872.</a> Bergey's manual of systematic bacteriology. 2, 1105-1141 (1986).</li><li>Setlow, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spore+Resistance+Properties.">Spore Resistance Properties.</a> Microbiol Spectr. 2, (2014).</li><li>Setlow, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spores+of+Bacillus+subtilis:+their+resistance+to+and+killing+by+radiation,+heat+and+chemicals.">Spores of Bacillus subtilis: their resistance to and killing by radiation, heat and chemicals.</a> J Appl Microbiol. 101, 514-525 (2006).</li><li>Roth, S., Feichtinger, J., Hertel, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+Bacillus+subtilis+spore+inactivation+in+low-pressure,+low-temperature+gas+plasma+sterilization+processes.">Characterization of Bacillus subtilis spore inactivation in low-pressure, low-temperature gas plasma sterilization processes.</a> J Appl Microbiol. 108, 521-531 (2010).</li><li>Roth, S., Feichtinger, J., Hertel, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Response+of+Deinococcus+radiodurans+to+low-pressure+low-temperature+plasma+sterilization+processes.">Response of Deinococcus radiodurans to low-pressure low-temperature plasma sterilization processes.</a> J Appl Microbiol. 109, 1521-1530 (2010).</li><li>Setlow, B., Setlow, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Role+of+DNA+repair+in+Bacillus+subtilis+spore+resistance.">Role of DNA repair in Bacillus subtilis spore resistance.</a> J Bacteriol. 178, 3486-3495 (1996).</li><li>Schaeffer, P., Millet, J., Aubert, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Catabolic+repression+of+bacterial+sporulation.">Catabolic repression of bacterial sporulation.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. 54, 704-711 (1965).</li><li>Simmons, L. 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=Comparison+of+responses+to+double-strand+breaks+between+Escherichia+coli+and+Bacillus+subtilis+reveals+different+requirements+for+SOS+induction.">Comparison of responses to double-strand breaks between Escherichia coli and Bacillus subtilis reveals different requirements for SOS induction.</a> J Bacteriol. 191, 1152-1161 (2009).</li><li>Raguse, M., 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=Improvement+of+Biological+Indicators+by+Uniformly+Distributing+Bacillus+subtilis+Spores+in+Monolayers+To+Evaluate+Enhanced+Spore+Decontamination+Technologies.">Improvement of Biological Indicators by Uniformly Distributing Bacillus subtilis Spores in Monolayers To Evaluate Enhanced Spore Decontamination Technologies.</a> Appl Environ Microbiol. 82, 2031-2038 (2016).</li><li>Horneck, G., 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=Protection+of+bacterial+spores+in+space,+a+contribution+to+the+discussion+on+Panspermia.">Protection of bacterial spores in space, a contribution to the discussion on Panspermia.</a> Orig Life Evol Biosph. 31, 527-547 (2001).</li><li>Opretzka, J., Benedikt, J., Awakowicz, P., Wunderlich, J., Keudell, A. v. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+role+of+chemical+sputtering+during+plasma+sterilization+of+Bacillus+atrophaeus.">The role of chemical sputtering during plasma sterilization of Bacillus atrophaeus.</a> J. Phys. D: Appl. Phys. 40, 2826 (2007).</li><li>Stapelmann, 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=Utilization+of+low-pressure+plasma+to+inactivate+bacterial+spores+on+stainless+steel+screws.">Utilization of low-pressure plasma to inactivate bacterial spores on stainless steel screws.</a> Int. J. Astrobiol. 13, 597-606 (2013).</li><li>Raguse, M., 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=Understanding+of+the+importance+of+the+spore+coat+structure+and+pigmentation+in+the+Bacillus+subtilis+spore+resistance+to+low-pressure+plasma+sterilization.">Understanding of the importance of the spore coat structure and pigmentation in the Bacillus subtilis spore resistance to low-pressure plasma sterilization.</a> J. Phys. D: Appl. Phys. 49, 285401 (2016).</li><li>Pandey, R., 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=Live+cell+imaging+of+germination+and+outgrowth+of+individual+Bacillus+subtilis+spores;+the+effect+of+heat+stress+quantitatively+analyzed+with+SporeTracker.">Live cell imaging of germination and outgrowth of individual Bacillus subtilis spores; the effect of heat stress quantitatively analyzed with SporeTracker.</a> PloS one. 8, e58972 (2013).</li></ol>

Sterilisation von Oberflächen mittels Niedertemperatur-Niederdruck-Plasma ist eine vielversprechende Alternative zu eher konventionelle Sterilisationsverfahren wie die Behandlung mit ionisierender Strahlung, Chemikalien (z.B. Gase wie H2O2 oder Ethylenoxid) oder trockene und feuchte Hitze23. Gewöhnliche Sterilisationsmethoden bieten meist eine effektive Sterilisation, aber sie sind dafür bekannt, die Einfluss auf des behandelten Materials und stellen ein potenziel...

Ein wesentliches Ziel der Weltraumforschung ist die Suche nach Signaturen von Lebensformen und Biomolekülen auf andere Himmelskörper und Monde in unserem Sonnensystem. Die Übertragung von Mikroorganismen oder Biomoleküle irdischen Ursprungs zu kritischen Bereichen der Exploration ist besonders gefährdet, Einfluss auf die Entwicklung und die Integrität des Lebens-Erkennung Missionen auf Himmelskörper wie Mars und Europa1. Die internationalen Richtlinien der planetaren Schutz, gegründet 1967 durch Ausschuss Space Research (COSPAR) strenge Vorschriften für die bemannte und unbemannte Missionen zu anderen Planeten, deren Monde, Asteroiden und andere Himmelskörper zu verhängen und regulieren die Reinigung und Sterilisation von ein Raumschiff und kritischen Hardwarekomponenten vor, um Verunreinigung irdische Mikroorganismen zu beseitigen und zu verhindern Kreuzkontamination von Himmelskörpern2zu starten. Im letzten Jahrzehnt hat die Anwendung von nichtthermischen Plasmen breite Aufmerksamkeit in der biomedizinischen und ernährungswissenschaftliche Forschung sowie in Raumfahrt-Anwendungen3,4,5gewonnen. Plasmasterilisation ist eine vielversprechende Alternative zu herkömmlichen Sterilisationsmethoden, da sie schnelle und effiziente mikrobielle Inaktivierung6, dabei sanft, sensibel und labil Materialien Wärme bietet. Plasma-Entladungen enthalten eine Mischung aus reaktiven Substanzen wie freie Radikale, geladene Teilchen, Neutral/aufgeregt Atome, Photonen im Ultraviolett (UV) und Vakuum-Ultraviolett (VUV) Spektrum führen zu schnellen mikrobiellen Inaktivierung3. In dieser Studie verwenden wir Niederdruckplasma erzeugt durch doppelte Induktiv gekoppelte Niederdruck-Plasma (DICP) Quelle7,8 , um Bacillus Subtilis Endosporen verteilt auf Test Glasoberfläche zu inaktivieren.
Gram-positiven Bakterien der Familie Bacillaceae sind weit verbreitet in natürlichen Lebensräumen von Böden, Sedimenten und Luft sowie in außergewöhnlichen Umgebungen wie Reinraumanlagen und der internationalen Raumstation ISS9,10 ,11. Das auffälligste Merkmal der Gattung Bacillus ist die Fähigkeit, hochresistente ruhende Endosporen (nachfolgend Sporen) zu bilden, um ungünstige Bedingungen, wie z. B. Nährstoffverarmung12zu überleben. Sporen sind in der Regel wesentlich widerstandsfähiger als ihre Gegenstücke der vegetativen Zelle zu einer Vielzahl von Behandlungen und Umwelteinflüsse wie Hitze, UV, Gammabestrahlung, Austrocknung, mechanische Störungen und giftige Chemikalien, wie z. B. starken Oxidationsmitteln oder pH-Wert-Änderung Agenten (rezensiert in Referenzen13,14) und sind daher ideale Objekte zur Prüfung der Wirksamkeit von mikrobiellen Inaktivierungsverfahren. Da genomischer DNA ein wichtiges Ziel der Plasmabehandlung von Bakterien15,16, die Reparatur von Plasma-induzierten DNA-Läsionen ist (z. B. DNA-Doppelstrang Brüche) auf Spore Revival ist entscheidend für das Überleben der Bakterien13, 17.
So, wir studieren die Keimfähigkeit der Sporen und die Rolle der DNA-Reparatur während der Keimung der Spore und Auswuchs nach der Behandlung der Sporen mit Niederdruck-Argon-Plasma durch folgende einzelne Sporen und ihren Ausdruck der Fluoreszenz-markierten DNA zu reparieren RecA-Protein mit zeitaufgelösten konfokale Fluoreszenzmikroskopie. Wir geben eine Schritt für Schritt Anleitung für die Zubereitung von B. Subtilis Sporen in Monolagen zur Erreichung reproduzierbare Testergebnisse, die Behandlung von Spore Monolagen mit Niederdruck-Plasma für die Sterilisation, die Vorbereitung von Plasma behandelt Sporen für Ultrastrukturforschung Auswertung über Rasterelektronenmikroskopie (SEM) und live Zellanalyse Mikroskopie auf der Ebene der einzelnen Sporen im Konzert mit der Überwachung der aktiven DNS Reparatur Prozesse, die innerhalb der Zelle in Reaktion auf die Plasmabehandlung.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Two substance nozzle (model 970-8)</td>
			<td>Schlick</td>
			<td>14,404</td>
			<td>230 V, 50 Hz, D 4.484/8, 0.8 mm bore diameter</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Luria Bertani Medium</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>70122-100G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tube connectors</td>
			<td>Festo</td>
			<td>n/a</td>
			<td>G 1/8</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Magnetvalve DO35-3/2NC-G018-230AC</td>
			<td>Bosch Rexroth</td>
			<td>820005100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PLN Polyamid tube</td>
			<td>Festo</td>
			<td>558206</td>
			<td>d = 6 mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass slides</td>
			<td>VWR</td>
			<td>48300-026</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Electric Timer 550-2-C</td>
			<td>Gefran</td>
			<td>F000074</td>
			<td>220 V</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>attofluor cell chamber</td>
			<td>Menzel, Fisher Ref.</td>
			<td>3406816</td>
			<td>d=25 mm, round</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MgSO4*7 H2O</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>13152</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ca(NO3)2</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>202967</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MnCl2 * 4 H2O</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>244589</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FeSO4 * 7H2O</td>
			<td>AppliChem</td>
			<td>13446-34-9</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glucose</td>
			<td>Merck</td>
			<td>215422</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>KCl</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>P9541-500G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nutrient Broth (NB)</td>
			<td>Merck</td>
			<td>105443</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Luria-Bertani (LB)</td>
			<td>Merck</td>
			<td>110283</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>96-wellplate</td>
			<td>ThermoFisher</td>
			<td>243656</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Zeiss LSM 780, Axio Observer Z1</td>
			<td>Carl Zeiss Microscopy GmbH</td>
			<td>n/a</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Leo 1530 Gemini</td>
			<td>Carl Zeiss Microscopy GmbH</td>
			<td>n/a</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ZEN 2 and ZEN lite 2012 (Software)</td>
			<td>Carl Zeiss Microscopy GmbH</td>
			<td>n/a</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SigmaPlot, version 13.0 (Statistic software)</td>
			<td>Systat GmbH, Erkrath, Germany</td>
			<td>n/a</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Attofluor cell chamber</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>A7816</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>&#181;-Dish 35 mm, high Grid-500 Glass Bottom</td>
			<td>ibidi</td>
			<td>81168</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

investigating the detrimental effects of low pressure plasma sterilization on the survival of bacillus subtilis spores using live cell microscopy

Plasmasterilisation ist eine vielversprechende Alternative zu herkömmlichen Sterilisationsverfahren für Industrie-, klinische, und Raumfahrt. Niederdruck-Plasma (LPP)-Entladungen enthalten ein breites Spektrum an aktiven Spezies, die zu schnellen mikrobiellen Inaktivierung führen. Um die Effizienz und die Mechanismen der Sterilisation durch BVG zu untersuchen, verwenden wir die Testorganismen Bacillus Subtilis Sporen wegen ihrer außerordentlichen Widerstand gegen konventionelle Sterilisationen. Wir beschreiben die Herstellung von B. Subtilis Sporen Monolagen, die Sterilisation durch Niederdruck-Plasma in einem Doppel Induktiv gekoppelte Plasma-Reaktor, die Charakterisierung der Spore Morphologie mit Rasterelektronenmikroskopie (SEM), und die Analyse der Keimung und Auswuchs der Sporen durch live Zelle Mikroskopie. Ein wichtiges Ziel der Plasma-Arten ist genomic Materials (DNA) und Reparatur von Plasma-induzierten DNA-Läsionen bei Spore Wiederbelebung ist entscheidend für das Überleben des Organismus. Hier untersuchen wir die Keimfähigkeit der Sporen und die Rolle der DNA Reparatur während der Keimung der Spore und Auswuchs nach der Behandlung mit BVG durch die Verfolgung Eindringmittel gekennzeichnet DNA-Reparatur-Proteine (RecA) mit zeitaufgelösten konfokale Fluoreszenzmikroskopie. Behandelte und unbehandelte Spore Monolagen sind aktiviert für die Keimung und visualisiert mit einem invertierten konfokale live Zelle Mikroskop im Laufe der Zeit, die Reaktion der einzelnen Sporen zu folgen. Unsere Beobachtungen zeigen, dass der Anteil der Keimen und Sporen entwachsen abhängig von der Dauer der LPP-Behandlung ein Minimum erreichen ist, nach 120 RecA-YFP s. (gelbe Fluoreszenz Protein) Fluoreszenz wurde nur in paar Sporen erkannt und entwickelt in allen Zellen mit eine leichte Erhöhung im BVG-behandelten Sporen entwachsen. Darüber hinaus einige der vegetativen Bakterien aus BVG-behandelten Sporen zeigten eine Zunahme im Zytoplasma und tendenziell aufzulösen. Die beschriebenen Methoden zur Analyse der einzelnen Sporen könnte beispielhaft für das Studium anderer Aspekte der Spore Keimung und Auswuchs.

Überleben der plasmabehandelte B. Subtilis Sporen
Plasmabehandlung von B. Subtilis Sporen verwendet in dieser Studie zeigen einen Rückgang der überleben mit zunehmender Dauer der Plasmabehandlung (Abbildung 2). Sporen des Stammes mit dem Ausdruck der RecA-gen verschmolzen, YFP zeigte Überleben Kurven ähnlich wie Sporen der Wildtyp-Stamm, darauf hinweist, dass die gentech...

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Investigating the Detrimental Effects of Low Pressure Plasma Sterilization on the Survival of Bacillus subtilis Spores Using Live Cell Microscopy

Untersucht die nachteiligen Effekte der Low Druck Plasmasterilisation auf das Überleben von Bacillus Subtilis Sporen mittels Live Cell Mikroskopie

Dieses Protokoll zeigt die wichtigen aufeinander folgenden Schritte erforderlich, um die Relevanz der Überwachung Vitalität Parameter und DNA-Reparaturprozesse in Bacillus Subtilis Sporen nach der Behandlung mit Niederdruckplasma Wiederbelebung durch tracking Fluoreszenz-markierten DNA-Reparatur Proteine über zeitaufgelösten konfokalen Mikroskopie und Rasterelektronenmikroskopie.

Plasma sterilization is a promising alternative to conventional sterilization methods for industrial, clinical, and spaceflight purposes. Low pressure ...

Research

JoVE Journal

Biology

Investigating the Detrimental Effects of Low Pressure Plasma Sterilization on the Survival of Bacillus subtilis Spores Using Live Cell Microscopy

Imaging Mismatch Repair and Cellular Responses to DNA Damage in Bacillus subtilis

Imaging Mismatch Repair and Cellular Responses to DNA Damage in Bacillus subtilis

Imaging Mismatch Reparatur und zellulären Reaktionen auf DNA-Schäden in Bacillus subtilis</em

Both prokaryotes and eukaryotes respond to DNA damage through a complex set of physiological changes. Alterations in gene expression, the redistribution ...

Forschung

Biologie

Identifying the Effects of BRCA1 Mutations on Homologous Recombination using Cells that Express Endogenous Wild-type BRCA1

Ermittlung der Auswirkungen von BRCA1-Mutationen auf homologe Rekombination unter Verwendung von Zellen, die endogenes Wildtyp-BRCA1 Express

The functional analysis of missense mutations can be complicated by the presence in the cell of the endogenous protein. Structure-function analyses of the ...

FRET Microscopy for Real-time Monitoring of Signaling Events in Live Cells Using Unimolecular Biosensors

FRET-Mikroskopie zur Echtzeit-Überwachung der Signalisierung Events in lebenden Zellen mit unimolekularen Biosensors

F&ouml;rster resonance energy transfer (FRET) microscopy  continues to gain increasing interest as a technique for real-time monitoring  of biochemical ...

Live Imaging of Apoptotic Cell Clearance during Drosophila Embryogenesis

Live Imaging of Apoptotic Cell Clearance during Drosophila Embryogenesis

Live-Imaging von apoptotischen Ausverkauf während<em&gt; Drosophila</em&gt; Embryogenese

The  proper elimination of unwanted or aberrant cells through apoptosis and  subsequent phagocytosis (apoptotic cell clearance) is crucial for normal  ...

Analyzing Craniofacial Morphogenesis in Zebrafish Using 4D Confocal Microscopy

Analyse Craniofacial Morphogenese in Zebrafisch Mit 4D konfokale Mikroskopie

Time-lapse imaging is a technique that allows for the direct observation of the process of morphogenesis, or the generation of shape. Due to their optical ...

Light Sheet Fluorescence Microscopy of Plant Roots Growing on the Surface of a Gel

Lichtblatt Fluoreszenzmikroskopie von Pflanzenwurzeln wachsen auf der Oberfläche eines Gel

One of the key questions in understanding plant development is how single cells behave in a larger context of the tissue. Therefore, it requires the ...

Standardized Method for High-throughput Sterilization of Arabidopsis Seeds

Standardisierte Methode für Hochdurchsatz-Sterilisation von Arabidopsis Samen

Arabidopsis thaliana (Arabidopsis) seedlings often need to be grown on sterile media. This requires prior seed sterilization to prevent the growth of ...

Single-cell Microfluidic Analysis of Bacillus subtilis

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Einzellige mikrofluidischen Analyse von Bacillus subtilis

Microfluidic technology overcomes many of the limitations to traditional analytical methods in microbiology. Unlike bulk-culture methods, it offers ...

Biological Sample Preparation by High-pressure Freezing, Microwave-assisted Contrast Enhancement, and Minimal Resin Embedding for Volume Imaging

Biologische Probenvorbereitung durch Hochdruck gefrieren, Mikrowellen-gestützte Kontrastverstärkung und minimale Harz einbetten für Volume Imaging

The described sample preparation technique is designed to combine the best quality of ultrastructural preservation with the most suitable contrast for the ...

Live-Cell Imaging of the Life Cycle of Bacterial Predator Bdellovibrio bacteriovorus using Time-Lapse Fluorescence Microscopy

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Live-Cell Imaging des Lebenszyklus des bakteriellen Raubtiers Bdellovibrio bacteriovorus mittels Time-Lapse Fluoreszenzmikroskopie

Bdellovibrio bacteriovorus is a small gram-negative, obligate predatory bacterium that kills other gram-negative bacteria, including harmful pathogens. ...