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
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著者はアンドレア ・ シュレーダーのビデオの撮影中に彼女の援助のためのこの仕事と Nikea ・ j ・ ウルリッヒの部分の間に彼女の優秀な技術的な支援をありがちましょう。枯草菌の彼の寛大な寄付のライル ・ A. シモンズに感謝したいと思います: LAS72 と LAS24。この仕事支えられて部分で補助金ドイツ研究振興協会 (DFG) Paketantrag (PlasmaDecon 朴 728) から PA (AW 7/3-1) に、RM (MO 2023/2-1) と DLR (F.M.F、原産地、r. m.) に Teilprogramm 475, Programm RF FuW DLR FuW Projekt ISS 生命を付与します。F.M.F. は、ヘルムホルツ協会 (ヘルムホルツ Gemeinschaft) (6 年の期間にわたって資金が供給されたケルン、ドイツでドイツ航空宇宙センター (DLR) でヘルムホルツ宇宙生命科学研究学校 (SpaceLife) の博士課程奨学金によって支えられました。グラント号VH-KO-300) 理事航空宇宙航空宇宙医学研究所など、DLR から追加の資金を受け取ったとします。本研究の結果はフェリックス ・ m. フックス博士論文の中に表示されます。

1枯草菌胞子生産と精製。
<ol><li>胞子生産のため転送のそれぞれ 5 mL 一晩文化 200 mL 二重強度液体シェーファー胞子形成培地 (リットル 16 g 栄養流体培養基、塩化カリウム 2 g、0.5 g MgSOごとに、適切な抗生物質を添加した枯草株4* 7 H2O, 2 mL 1 M Ca (3)2, 2 mL 0.1 M MnCl2 * • 4 H2O、2 mL の 1 mM の FeSO4、2 mL 50% (w/v) グルコース<sup class="x...

<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. 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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. 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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>

低温を使用して表面の殺菌、低圧プラズマは、電離放射線、化学物質による治療などではなく従来の滅菌手順に有望な代替手段 (例えばガスのように H2O2または酸化エチレン) または乾燥及び湿潤熱23。普通の滅菌方法ほとんど効果的な殺菌がオペレーターの潜在的なリスクを示し、治療材料に影響を与える知られています。低圧プラズマは紫外線の光?...

宇宙開発の主要な目標は、生命と他の惑星や太陽系の衛星生体分子の署名の検索です。微生物の伝達や生体関連物質探査の重要な領域への地球の起源の開発と惑星火星、エウロパの1などの生命検出ミッションの整合性に影響を与える特定のリスクです。他の惑星、その衛星、小惑星、および他の天体への有人とロボット ミッションに厳格な規制を課すの空間研究委員会 (日本) によってを 1967 年に設立、惑星保護の国際ガイドラインと規制、クリーニングおよび地球の微生物の汚染を排除し、天体2の交差汚染を防止するために起動する宇宙船と重要なハードウェア コンポーネントの事前の滅菌。最後の 10 年間、非熱平衡プラズマ中のアプリケーションは、医学・栄養の研究だけでなく宇宙飛行アプリケーション3,4、5ワイドの注目を集めています。プラズマ滅菌は、機密にやさしい、熱に不安定な物質でありながら迅速かつ効率的な微生物不活化6を提供しています従来の滅菌法に有望な代替手段です。プラズマ放電には、フリーラジカル、荷電粒子、中立/励起原子、急速な微生物不活化3につながる uv (紫外線) と真空紫外 (VUV) スペクトルの光子などの反応剤の混合物が含まれています。本研究では枯草endospores ガラス試料の表面上に分散を不活化するのに二重低圧誘導結合プラズマ (DICP) ソース7,8によって生成された低圧プラズマを使用します。
家族同定のグラム陽性菌は土壌、堆積物、空気とクリーン ルーム設備、国際宇宙ステーションの9,10 など異常な環境の自然の生息地に広く分布します。 ,11。属細菌の最も明確な特徴は、栄養枯渇12などの不利な条件を生き残るために強い休眠 endospores (以下、胞子) を形成する能力です。胞子は、様々 なトリートメント、熱、紫外線、γ 線照射、乾燥、機械的な混乱、強力な酸化剤などの有害化学物質などの環境ストレスに植物細胞により一般的にはるかに耐性や(参照13,14の見直し) pH 変更エージェント微生物不活化手法の有効性をテストするための理想的なオブジェクトであるためです。ゲノム DNA は細菌15,16, プラズマ照射誘起 DNA 傷害の修復のプラズマ治療の主要な目標 (例えば DNA 二重鎖切断) 胞子に復活は細菌13の生存のために重要な 17。
したがって、我々 は次の個々 の胞子によって低圧アルゴン プラズマを用いた胞子の治療後胞子の発芽および伸長中に胞子の発芽能力と DNA 修復の役割を研究し、蛍光標識された DNA の発現を修復時間分解共焦点蛍光顕微鏡を用いたタンパク質 RecA。我々 は、再現性のあるテスト結果、殺菌用低圧プラズマを用いた胞子膜の処理、プラズマ処理胞子のための準備を達成するため単分子膜におけるB. 枯草菌芽胞の準備のステップバイ ステップの説明を与えるアクティブな DNA の監視と連携して個々 の胞子のレベルで走査型電子顕微鏡 (SEM) と生細胞顕微鏡による解析を用いた微細構造の評価は、プラズマ治療への反応で細胞内で発生するプロセスを修復します。

<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

プラズマ滅菌は、工業、医療、および宇宙飛行の目的の従来の殺菌法に有望な代替手段です。低圧プラズマ (LPP) 放電には、急速な微生物の不活化につながる活性種の広範なスペクトルが含まれています。効率と LPP による殺菌のメカニズムを研究、従来の滅菌手順に対する異常な抵抗のため試験生物枯草菌の胞子を使用します。B. 枯草菌胞子膜、二重誘導結合プラズマ反応器、走査型電子顕微鏡 (SEM) を用いて胞子形態の評価低圧プラズマによる滅菌処理の生産について述べると、発芽と生細胞顕微鏡検査によって胞子の副産物の分析。プラズマ種の主要なターゲットはゲノム物質 (DNA)、胞子復活時にプラズマ照射誘起 DNA 傷害の修復は生物の生存のため重要です。ここでは、胞子の発芽能力を研究および DNA の役割が追跡する蛍光標識 DNA 修復タンパク質 (RecA) 時間分解共焦点蛍光顕微鏡を用いた LPP 治療後胞子の発芽および伸長中に修復します。扱われ、未処理胞子膜の発芽の活性化し個々 の胞子の反応に従うことに時間をかけて倒立共焦点ライブセル顕微鏡で可視化します。我々 の観察が種子の発芽と手狭になったため胞子の割合 LPP 治療後 120 秒 RecA YFP (黄色蛍光タンパク質) 蛍光がいくつかの胞子でのみ検出され、すべてで開発された最小値に達する期間の依存を明らかにLPP 扱われる胞子のわずかな上昇と細胞は手狭になった。また、栄養の細菌のいくつかは LPP 扱われる胞子細胞質の増加を示したから派生し、溶解する傾向があった。個々 の胞子の分析記述されている方法は、胞子の発芽および伸長の他の側面に関する模範的な可能性があります。

プラズマ処理による枯草生存胞子します。
B. 枯草菌芽胞のプラズマ処理が、プラズマ処置 (図 2) の持続期間の増加とともに生存率の低下をこの研究ショーで使用されます。RecAを表現するひずみの胞子-YFP 融合遺伝子は、遺伝子組み換えに細菌の生命力に大きな影響がないことを示?...

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

有害な効果の低圧プラズマ滅菌を使用して住んでいる携帯顕微鏡枯草菌胞子の生存に調査

このプロトコルは追跡による活力パラメーターと枯草菌胞子を低圧プラズマ治療後復活で DNA 修復プロセスの監視の関連性を評価するために必要な重要な連続した手順を示しています蛍光標識された DNA は、時間分解共焦点顕微鏡と走査電子顕微鏡でタンパク質を修復します。

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

イメージングのミスマッチ修復とのDNA損傷に対する細胞応答枯草菌</em

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

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

内因性野生型BRCA1を発現する細胞を用いて相同組換えにBRCA1の変異の影響を識別

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

単分子バイオセンサーを用いた生細胞中のシグナル伝達事象をリアルタイムで監視するための顕微鏡のFRET

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

アポトーシス細胞のクリアランスのイメージング中に生きる<em&gt;ショウジョウバエ</em&gt;胚

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

4D共焦点顕微鏡を用いたゼブラフィッシュにおける顔面形態形成を分析する

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

ゲルの表面上に成長する植物の根の光シート蛍光顕微鏡

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

高スループット シロイヌナズナ種子の殺菌のための標準化された方法

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

Single-cell Microfluidic Analysis of Bacillus subtilis

枯草菌の単一細胞マイクロ流体解析

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

高圧急速凍結、マイクロ波を用いたコントラスト強調、およびボリューム イメージングのために埋め込む最小限の樹脂による生体試料作製

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

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

タイムラプス蛍光顕微鏡を用いた細菌プレデター ブレロビトリオバクテリオボルス のライフサイクルの生細胞イメージング

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