Name: growing magnetotactic bacteria of the genus magnetospirillum: strains msr-1, amb-1 and ms-1
Uploaded: 2018-10-17T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Growing Magnetotactic Bacteria of the Genus Magnetospirillum: Strains MSR-1, AMB-1 and MS-1 at JoVE.com

Vi takker Richard B. Frankel for hans hjælp med MTB kulturer, Adam P. Hitchcock og Xiaohui Zhu for deres støtte, mens oprettelse af MTB kulturer ved McMaster University og Marcia Reid til uddannelse og adgang til funktionen elektronmikroskopi (McMaster University, Det Sundhedsvidenskabelige Fakultet). Dette arbejde blev støttet af naturvidenskab og teknisk forskning Rådet i Canada (NSERC) og den os National Science Foundation.

1. installation af N2 Station
Bemærk: Vælge den indvendige diameter af slangen, så den kan tilsluttes til gastank med minimal lækage, og cylinder med en 1 mL plastik sprøjte stramt passer i denne slange. En illustration af den komplette N2 gasning station er fastsat i figur 1.
<ol><li>Sikkert installere en N2 gastank tæt på en bænk, hvor der er plads nok til at oprette N2 station (en længde på ca 50 cm).</li>...

<ol>
	<li>Blakemore, R. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Magnetotactic+bacteria.">Magnetotactic bacteria.</a> Annual Reviews in Microbiology. 36 (1), 217-238 (1982).</li><li>Uebe, R., Sch&#252;ler, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Magnetosome+biogenesis+in+magnetotactic+bacteria.">Magnetosome biogenesis in magnetotactic bacteria.</a> Nature Reviews Microbiology. 14 (10), 621 (2016).</li><li>Faivre, D., Schuler, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Magnetotactic+bacteria+and+magnetosomes.">Magnetotactic bacteria and magnetosomes.</a> Chemical Reviews. 108 (11), 4875-4898 (2008).</li><li>Bazylinski, D. 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=Controlled+biomineralization+of+magnetite+(Fe3O4)+and+greigite+(Fe3S4)+in+a+magnetotactic+bacterium.">Controlled biomineralization of magnetite (Fe3O4) and greigite (Fe3S4) in a magnetotactic bacterium.</a> Applied and Environmental Microbiology. 61 (9), 3232-3239 (1995).</li><li>Lef&#232;vre, C. T., 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+magneto-aerotactic+behaviors+and+oxygen+sensing+mechanisms+in+cultured+magnetotactic+bacteria.">Diversity of magneto-aerotactic behaviors and oxygen sensing mechanisms in cultured magnetotactic bacteria.</a> Biophysical Journal. 107 (2), 527-538 (2014).</li><li>Heyen, U., Sch&#252;ler, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Growth+and+magnetosome+formation+by+microaerophilic+Magnetospirillum+strains+in+an+oxygen-controlled+fermentor.">Growth and magnetosome formation by microaerophilic Magnetospirillum strains in an oxygen-controlled fermentor.</a> Applied Microbiology and Biotechnology. 61 (5-6), 536-544 (2003).</li><li>Blakemore, R. P., Maratea, D., Wolfe, R. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Isolation+and+pure+culture+of+a+freshwater+magnetic+spirillum+in+chemically+defined+medium.">Isolation and pure culture of a freshwater magnetic spirillum in chemically defined medium.</a> Journal of bacteriology. 140 (2), 720-729 (1979).</li><li>Oestreicher, Z., Lower, S. K., Lin, W., Lower, B. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Collection,+isolation+and+enrichment+of+naturally+occurring+magnetotactic+bacteria+from+the+environment.">Collection, isolation and enrichment of naturally occurring magnetotactic bacteria from the environment.</a> Journal of Visualized Experiments. (69), (2012).</li><li>P&#243;sfai, M., Lef&#232;vre, M., Trubitsyn, C., Bazylinski, D. A., Frankel, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Phylogenetic+significance+of+composition+and+crystal+morphology+of+magnetosome+minerals.">Phylogenetic significance of composition and crystal morphology of magnetosome minerals.</a> Frontiers in Microbiology. 4, 344 (2013).</li><li>Wolfe, R. S., Thauer, R. K., Pfennig, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+'capillary+racetrack'+method+for+isolation+of+magnetotactic+bacteria.">A 'capillary racetrack' method for isolation of magnetotactic bacteria.</a> FEMS Microbiology Ecology. 3 (1), 31-35 (1987).</li><li>Sch&#252;bbe, 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=Characterization+of+a+spontaneous+nonmagnetic+mutant+of+Magnetospirillum+gryphiswaldense+reveals+a+large+deletion+comprising+a+putative+magnetosome+island.">Characterization of a spontaneous nonmagnetic mutant of Magnetospirillum gryphiswaldense reveals a large deletion comprising a putative magnetosome island.</a> Journal of Bacteriology. 185 (19), 5779-5790 (2003).</li><li>Nadkarni, R., Barkley, S., Fradin, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+comparison+of+methods+to+measure+the+magnetic+moment+of+magnetotactic+bacteria+through+analysis+of+their+trajectories+in+external+magnetic+fields.">A comparison of methods to measure the magnetic moment of magnetotactic bacteria through analysis of their trajectories in external magnetic fields.</a> PloS One. 8 (12), e82064 (2013).</li><li>Waisbord, N., Lef&#232;vre, C. T., Bocquet, L., Ybert, C., Cottin-Bizonne, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Destabilization+of+a+flow+focused+suspension+of+magnetotactic+bacteria.">Destabilization of a flow focused suspension of magnetotactic bacteria.</a> Physical Review Fluids. 1 (5), 053203 (2016).</li><li>Komeili, A., Vali, H., Beveridge, T. J., Newman, D. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Magnetosome+vesicles+are+present+before+magnetite+formation,+and+MamA+is+required+for+their+activation.">Magnetosome vesicles are present before magnetite formation, and MamA is required for their activation.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 101 (11), 3839-3844 (2004).</li><li>Scheffel, 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=An+acidic+protein+aligns+magnetosomes+along+a+filamentous+structure+in+magnetotactic+bacteria.">An acidic protein aligns magnetosomes along a filamentous structure in magnetotactic bacteria.</a> Nature. 440 (7080), 110 (2006).</li><li>Zhu, X., 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=Measuring+spectroscopy+and+magnetism+of+extracted+and+intracellular+magnetosomes+using+soft+X-ray+ptychography.">Measuring spectroscopy and magnetism of extracted and intracellular magnetosomes using soft X-ray ptychography.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 113 (51), E8219-E8227 (2016).</li><li>Sch&#252;ler, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molecular+analysis+of+a+subcellular+compartment:+the+magnetosome+membrane+in+Magnetospirillum+gryphiswaldense.">Molecular analysis of a subcellular compartment: the magnetosome membrane in Magnetospirillum gryphiswaldense.</a> Archives of Microbiology. 181 (1), 1-7 (2004).</li><li>Kolinko, I., 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=Biosynthesis+of+magnetic+nanostructures+in+a+foreign+organism+by+transfer+of+bacterial+magnetosome+gene+clusters.">Biosynthesis of magnetic nanostructures in a foreign organism by transfer of bacterial magnetosome gene clusters.</a> Nature Nanotechnology. 9 (3), 193 (2014).</li><li>Hergt, 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=Magnetic+properties+of+bacterial+magnetosomes+as+potential+diagnostic+and+therapeutic+tools.">Magnetic properties of bacterial magnetosomes as potential diagnostic and therapeutic tools.</a> Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 293 (1), 80-86 (2005).</li><li>Lefevre, C. T., 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+magnetite-producing+magnetotactic+bacteria+belonging+to+the+Gammaproteobacteria.">Novel magnetite-producing magnetotactic bacteria belonging to the Gammaproteobacteria.</a> The ISME Journal. 6 (2), 440 (2012).</li><li>Williams, T. J., Lef&#232;vre, C. T., Zhao, W., Beveridge, T. J., Bazylinski, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Magnetospira+thiophila+gen.+nov.,+sp.+nov.,+a+marine+magnetotactic+bacterium+that+represents+a+novel+lineage+within+the+Rhodospirillaceae+(Alphaproteobacteria).">Magnetospira thiophila gen. nov., sp. nov., a marine magnetotactic bacterium that represents a novel lineage within the Rhodospirillaceae (Alphaproteobacteria).</a> International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. 62 (10), 2443-2450 (2012).</li><li>Zhu, 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=Isolation+and+characterization+of+a+marine+magnetotactic+spirillum+axenic+culture+QH-2+from+an+intertidal+zone+of+the+China+Sea.">Isolation and characterization of a marine magnetotactic spirillum axenic culture QH-2 from an intertidal zone of the China Sea.</a> Research in Microbiology. 161 (4), 276-283 (2010).</li></ol>

De særlige O2 koncentration krav i MTB gøre dem ikke-trivielt at vokse i laboratoriet. En afgørende trin i protokollen til flydende medium er den første fjernelse af alle O2 fra mediet for at kontrollere den endelige koncentration ved at tilføje en defineret rumfang af O2, lige før podning. Det har vist sig at MSR-1 vokser næsten fuldt aerobe betingelser, dog magnetisme celler reduceres drastisk. Resultaterne fra den samme undersøgelse viste, at stammer AMB-1 og MS-1 ikke vokse un...

Magnetotactic bakterier (MTB) repræsenterer en bred vifte af Gram-negative prokaryoter allestedsnærværende i ferskvand og marine akvatiske naturtyper1. Disse bakterier del evnen til at producere magnetiske krystaller af enten magnetit (Fe3O4) eller greigite (Fe3S4), som der de fleste tilfælde er samlet i kæder inde i cellerne. Denne særlige strukturelle motiv er på grund af tilstedeværelsen af flere specifikke proteiner handler både i cytoplasma af bakterier og lipid membranen, der omgiver hver krystal2. Hver enkelte krystal og dens omgivende membran vesikel kaldes en magnetosome og er spænder i størrelse fra omkring 30 til 50 nm i Magnetospirillum arter3. På grund af den kæde arrangement af magnetosomes besidder disse bakterier en permanent magnetiske dipolmoment, der gør dem Juster passivt med eksternt anvendt magnetfelter. Derfor, disse bakterier aktivt svømme langs magnetiske feltlinier, optræder som selvkørende mikro-kompasser formentlig til mere effektivt finde de mest gunstige forhold (fx., O2 koncentration) for vækst.
En interessant ejendom af MTB er deres evne til at regulere både kemi og krystallografi af deres magnetosome krystaller. De fleste stammer producerer relativt høj renhed krystaller af enten magnetit eller greigite, selv om nogle biomineralize begge mineraler4. I alle tilfælde er at bakterier i stand til netop styre størrelsen og formen af deres enkelt magnetisk domæne krystaller. Dette forklarer, hvorfor en stor del af forskningen er forpligtet sig til at udvikle en bedre forståelse af hvordan MTB udføre denne biomineralization proces. Forstå denne proces kan give forskere at skræddersy magnetiske nanokrystaller for mange kommercielle og medicinske applikationer.
En væsentlig hindring for omfattende forskning på MTB har været vanskeligheden ved at dyrke dem i laboratoriet. De fleste arter, herunder de stammer, der er brugt i dette arbejde, er obligately microaerophilic når vokset med O2 som en terminal elektron acceptor. Dette forklarer, hvorfor disse bakterier findes oftest på overgangszone mellem oxic og iltfattige forhold (oxic-anoxiske interface, OAI). Dette viser klart, at MTB har præcise O2 koncentration krav, der naturligvis skal tages i betragtning, når udtænke vækst medier for disse organismer. Den store eksisterende mangfoldighed af MTB indebærer desuden, at forskellige stammer vil har brug for forskellige typer af kemiske gradienter og næringsstoffer for at opnå optimal vækst.
I dette arbejde, vi beskriver metoder til dyrkning af tre af de mest studerede MTB: Magnetospirillum magneticum (stamme AMB-1), M. magnetotacticum (MS-1) og M. gryphiswaldense (MSR-1). Disse arter Fylogenetisk tilhører klassen Alphaproteobacteria i proteobakterier phylum, er spiralformet i morfologi og besidder en polar fimrehår i hver ende af cellen. Vi leverer protokollerne for voksende stamme MSR-1 i både flydende og O2 koncentration gradient halvfaste medier, baseret på tidligere udgivne medium opskrifter5,6. Vi præsenterer også en detaljeret protokol for voksende stammer AMB-1 og MS-1 i modificeret magnetiske Spirillum vækst Medium (MGSM)7.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:1029px;" width="1028">
	<tbody>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:23px;width:307px;">AMB-1</td>
			<td style="width:437px;">American Type Culture Collection (ATCC)</td>
			<td style="width:119px;">ATCC 700264</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:23px;width:307px;">MS-1</td>
			<td>ATCC</td>
			<td>ATCC 31632&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:23px;width:307px;">MSR-1</td>
			<td>Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen (DSMZ)</td>
			<td>DSM 6361</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:23px;width:307px;">Ferric citrate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>F3388-250G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:23px;width:307px;">Trace mineral supplement</td>
			<td>ATCC</td>
			<td>MD-TMS</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:23px;width:307px;">KH2PO4</td>
			<td>EMD</td>
			<td>PX1565-1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:23px;width:307px;">MgSO4.7 H2O</td>
			<td>EMD</td>
			<td>MX0070-1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:23px;width:307px;">HEPES</td>
			<td>BioShop Canada Inc</td>
			<td>HEP001.250</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:23px;width:307px;">NaNO3</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>S5506-250G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:23px;width:307px;">Yeast extract</td>
			<td>Fischer scientific</td>
			<td>DF210929</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:23px;">Peptone</td>
			<td>Fischer scientific</td>
			<td>DF0436-17-5</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:23px;width:307px;">Potassium L-lactate solution (60%)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>60389-250ML-F</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:23px;width:307px;">D-(-)-Quinic acid</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>138622</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:23px;width:307px;">FeCl3.6H2O</td>
			<td>Fischer scientific</td>
			<td>I88-100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:23px;width:307px;">Vitamin supplement</td>
			<td>ATCC</td>
			<td>MD-VS</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:23px;width:307px;">Sodium succinate hexahydrate</td>
			<td>Fischer scientific</td>
			<td>S413-500</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:23px;width:307px;">Sodium L-tartrate dibasic dihydrate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>228729-100G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:23px;width:307px;">Sodium acetate trihydrate</td>
			<td>EMD</td>
			<td>SX0255-1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:23px;width:307px;">Resazurin</td>
			<td>Difco</td>
			<td>0704-13</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:23px;width:307px;">Ascorbic acid</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>A4544-25G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:23px;width:307px;">K2HPO4</td>
			<td>Caledon</td>
			<td>6620-1-65</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:23px;">FeCl2 .4H2O</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>44939-250G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:23px;width:307px;">Sodium bicarbonate</td>
			<td>EMD</td>
			<td>SX0320-1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:23px;width:307px;">NaCl</td>
			<td>Caledon</td>
			<td>7560-1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:23px;">NH4Cl</td>
			<td>EMD</td>
			<td>1011450500</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:23px;">CaCl2.2 H2O</td>
			<td>EMD</td>
			<td>1023820500</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:23px;width:307px;">Agar A</td>
			<td>Bio Basic Canada Inc</td>
			<td>FB0010</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:23px;">L-cysteine.HCl.H2O</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>C7880-100G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:23px;width:307px;">1.0 mL syringes</td>
			<td>Fischer scientific</td>
			<td>B309659</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:23px;width:307px;">25G&#160; x 1 needles</td>
			<td>BD</td>
			<td>305125</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:23px;width:307px;">125 mL serum bottles</td>
			<td>Wheaton</td>
			<td>223748</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:23px;width:307px;">20 mm aluminum seals</td>
			<td>Wheaton</td>
			<td>224223-01</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:23px;">20mm E-Z Crimper</td>
			<td>Wheaton</td>
			<td>W225303</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:23px;width:307px;">Butyl-rubber stoppers</td>
			<td>Bellco Glass, Inc.</td>
			<td>2048-11800</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:23px;width:307px;">Hungate tubes</td>
			<td>Chemglass (VWR)</td>
			<td>CLS-4208-01</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:23px;width:307px;">Septum stopper, 13mm, Hungate</td>
			<td>Bellco Glass, Inc.</td>
			<td>2047-11600</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:23px;width:307px;">Glass culture Tubes</td>
			<td>Corning (VWR)</td>
			<td>9826-16X</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:23px;">Hydrochloric acid 36.5-38%, BioReagent</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>H1758-100ML</td>
			<td>11.6 - 12 N</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

growing magnetotactic bacteria of the genus magnetospirillum: strains msr-1, amb-1 and ms-1

Magnetotactic bakterier er Gram-negative, motile, primært akvatiske prokaryoter, der er allestedsnærværende i ferskvand og marine habitater. De er kendetegnet ved deres evne til at biomineralize magnetosomes, der er magnetisk nanometer-størrelse krystaller af magnetit (Fe3O4) eller greigite (Fe3S4) omgivet af et lipid tolagede membran, inden for deres cytoplasma. For de fleste kendte magnetotactic bakterier, er magnetosomes samlet i kæder i cytoplasmaet, hvilket giver en permanent magnetiske dipolmoment til cellerne og får dem til at justere passivt med eksterne magnetiske felter. På grund af disse specifikke funktioner har magnetotactic bakterier et stort potentiale for kommercielle og medicinske applikationer. Men de fleste arter er microaerophilic og har særlige O2 koncentration krav, hvilket gør dem sværere at vokse rutinemæssigt end mange andre bakterier som Escherichia coli. Her præsenterer vi detaljerede protokoller til dyrkning af tre af de mest studerede stammer af magnetotactic bakterier, alle tilhører slægten Magnetospirillum. Disse metoder giver mulighed for præcis styring af O2 koncentrationen stilles til rådighed for bakterier, for at sikre, at de vokse normalt og syntetisere magnetosomes. Voksende magnetotactic bakterier for yderligere undersøgelser ved hjælp af disse procedurer kræver ikke experimentalist at være ekspert i mikrobiologi. De generelle metoder præsenteres i denne artikel kan også bruges til at isolere og kultur andre magnetotactic bakterier, selv om det er sandsynligt at vækst medier kemiske sammensætning skal ændres.

Vellykket forberedelse af vækst-medier kan vurderes som følger. I slutningen af processen, klart løsninger (dvs., fri for enhver bundfaldet) skal opnås (dette er sandt for både den flydende medier og O2 gradient halvfaste medium). Et billede viser den forventede aspekt af MSR-1 flydende medium før podning kan ses i figur 2a. En vellykket O2 koncentration gradient halvfaste medium signaleres ved stiftelse af et OAI efter et...

Watch this Scientific Journal Video about Growing Magnetotactic Bacteria of the Genus Magnetospirillum: Strains MSR-1, AMB-1 and MS-1 at JoVE.com

Growing Magnetotactic Bacteria of the Genus Magnetospirillum: Strains MSR-1, AMB-1 and MS-1

Voksende Magnetotactic bakterier af slægten Magnetospirillum: stammer MSR-1, AMB-1 og MS-1

Vi præsenterer en procedure til at dyrke flere stammer af Magnetospirillum i to forskellige typer af væksten medier. Magnetospirillum gryphiswaldense stamme MSR-1 er vokset i både flydende og O2 koncentration gradient halvfaste media mens M. magneticum stamme AMB-1 og M. magnetotacticum stamme MS-1 er vokset i flydende substrat.

Magnetotactic bacteria are Gram-negative, motile, mainly aquatic prokaryotes ubiquitous in freshwater and marine habitats. They are characterized by their ...

Denne metode giver mulighed for voksende tre forskellige arter af magnetotactic bakterier kaldet MSR-1, AMB-1, og MS-1. Alle ferskvandsarter og alle fra slægten magnetospirillum. Det er et vigtigt første skridt for enhver form for reproducerbar forskning, der involverer disse organismer.Magnetotactic bakterier har meget specifikke ilt krav, hvilket er grunden til de udviklede en magnetisk navigationssystem. Det er derfor meget vigtigt at kontrollere mængden af ilt til rådighed for dem. Alt dette protokol er blevet optimeret til et par specifikke stammer af ferskvand magnetospirilla.Dens detaljer kan optimeres for at imødekomme ilt og næringsstof krav andre magnetotactic bakterier. Installer sikkert en nitrogentank tæt på en bænk, hvor der er plads nok til at opsætte nitrogenstationen. Tilslut et stykke slange til tanken, der er lang nok til at nå det område, hvor stationen vil blive bygget.Hvis det er nødvendigt, anvende Teflon tape ved udgangen af tanken for at undgå lækage. At bygge en station i stand til boblende fem flasker medium på samme tid, skåret fire stykker af slanger af aproximately fem centimeter i længden. Saml stykker af slanger i en linje med tre 3-vejs T-formede plast fittings.Tilslut den ene ende af denne linje til det stykke slange ved nitrogentankens output gennem en ekstra T-formet montering. Tilføj en 90-graders albue montering i den anden ende. Brug tape til at fastgøre strukturen til en vandret metalstang placeret aproximately 30 centimeter over bænken.Tilslut fem stykker slange af aproximately 20 centimeter i længden til de tre udgange af de installerede fittings. Fjern stemplerne fra fem en-milliliter plast sprøjter, og skær den større ende af disse sprøjter, holde kun den graduerede del. Fyld disse sprøjter med bomuld, passe på ikke at pakke for stramt.Sæt sprøjterne i de 20 centimeter lange lodrette rørstykker. Tænd for gassen, og brug sæbevand for at sikre, at der ikke er lækage, når der strømmer kvælstof. Fjern hætter af fem 25 gauge nåle og indsætte disse nåle i 10-centimeter stykker af tynde slanger.Fastgør de forberedte nåle til sprøjterne på nitrogenstationen. Sørg for, at nitrogenet strømmer gennem alle fem linjer, og hold stationen på standby. Der tilberes en 10 millimolar ferricitratopløsning ved at tilsætte 0,245 gram ferricitrat til 100 milliliter destilleret deioniseret vand.Varm og rør til at opløse, indtil en orange klar opløsning er opnået. Autoklave opløsningen ved hjælp af en standard cyklus på mindst 15 minutter eksponering ved 121 grader Celsius før opbevaring af steriliseret lager opløsning ved stuetemperatur i mørke. For at forberede fem flasker flydende vækstmedium til MSR-1 skal de kemikalier, der er anført i en tekstprotokol, til et bægerglas, der indeholder 300 milliliter destilleret deioniseret vand.Tilsætning af sterile ferricitrat- og mineralopløsninger skal udføres under flammen af en Bunsen-brænder ved hjælp af sterile teknikker. Sterile forhold er afgørende for at undgå forurening af kulturen af andre bakteriearter. Efter tilsætning af alle kemikalier justeres pH-chlor. til 7,0 med en molærenatriumhydroxidopløsning.Det frisklavede medium hældes i 125 milliliters serumflasker og hældes 60 milliliter medium i hver flaske. Boble nitrogen ind i mediet i 30 minutter for at fjerne den opløste ilt ved hjælp af den lille slange forbundet til nitrogenstationen. Placer en butyl gummi prop på toppen af hver flaske, forlader en lille åbning for at tillade den overskydende gas til at forlade flasken.Efter 30 minutter krymper krympe hver flaske med den forberedte prop og en aluminiumsforsegling. Aluminiumsforseglingen sikrer, at flasken forbliver forseglet under resten af protokollen. Afbryd nålene og den tynde slange fra nitrogenstationen og udskift dem med rene nåle.Juster ventilerne i nitrogentanken, så en skånsom, kontinuerlig strøm af gas kommer ud af tanken. Sæt nu en af de nåle, der er forbundet til nitrogentanken, i en flaske medium gennem gummiproppen. Sæt straks en anden ren nål i den samme flaske.Gentag dette trin for de andre flasker, og lad kvælstof flyde i ca 30 minutter for at erstatte luften i flaskerne med kvælstof. Efter 30 minutter skal du tage en flaske ud af nitrogenstationen ved at fjerne den tilsvarende nål. Vent et par sekunder, indtil trykket i flasken af medium falder til atmosfærisk tryk, og fjern den anden nål.Gentag dette trin for alle resterende flasker. For at forberede 120 milliliter halvsolide vækstmedium til MSR-1 skal bægerglasset dækkes med aluminiumsfolie og autoklave den opløsning, der er udarbejdet som beskrevet i tekstprotokollen. Lige før afslutningen af autoklavecyklussen skal du forberede en frisk 4% cysteinopløsning og justere pH til 7,0 med en fem molar natriumhydroxidopløsning, som beskrevet i tekstprotokollen.Efter autoclaving, lad mediet køle ned til 50 til 60 grader Celsius, og bringe bægerglas under flammen af en Bunsen brænder. Fjern aluminiumsfolie og tilsæt hurtigt de kemikalier, der er anført i tekstprotokollen ved hjælp af sterile teknikker, mens forsigtigt omrøring. Der tilsættes 1,2 milliliter filtersteriliseret cystæinopløsning.Efter tilsætning af alle kemikalier overføres det varme medium til 16 milliliter sterile skruelåg Hungate rør. Overfør 12 milliliter af mediet ind i hvert rør, og forsegle rørene. At vaccinere stammer MSR-1, AMB-1, og MS-1 i flydende medium, flamme toppen af ilt og friske medium flasker ved at anvende ethanol på propperne og passerer dem gennem flammen af en Bunsen brænder.Brug en steril sprøjte og en nål til at trække en milliliter ilt ud af iltflasken og overføre den til den friske medium flaske. Hvis du bruger inokulum fra en anden kultur dyrket i en glasflaske, flamme begge flasker. Derefter vaccineres en milliliter af den ældre kultur i det friske medium.Inkuber kulturen ved 32 grader Celsius, og inokuler den i frisk medium efter fire til syv dage. At vaccinere MSR-1 i ilt gradient, semisolid medium, kontrollere, at røret af friske medium viser en veldefineret OAI, materialiseret af en lyserød til farveløs grænseflade omkring en til tre centimeter under overfladen af mediet. Hvis inokulummet kommer fra en anden iltkoncentrationsgradende semisolidkultur, skal bakterierne høstes ved at aspirere 50 mikroliter af kulturen med en steril pipettespids placeret på båndet dannet af bakterierne.Langsomt vaccinere disse bakterier på OAI i frisk medium, undgå at forstyrre grænsefladen. Seal røret og lad bakterierne vokse mellem 25 grader Celsius og 30 grader Celsius. For at sikre, at bakterierne er både magnetiske og modale, placere en dråbe kultur på mikroskop dække slip.Vend dækslet, og monter den på en O-ring, der hviler på et glasrutsjebane. Sørg for, at dråben ikke rører ved den nederste slide. Placer hængedråben under et mikroskop, og fokuser på en kant af dråben.Placer sydpolen af en magnet tæt på denne kant, og se bakterierne svømme mod kanten. Vend magneten for at få dem til at svømme i den modsatte retning. Vist her er flasker af flydende medier før vaccination og efter bakterievækst.Turbiditet i den anden flaske indikerer, at bakterier vokser. Denne to gange accelereret film viser det forventede resultat af en hængende dråbe eksperiment for en modal og magnetisk magnetotactic bakterier kultur. Bakterierne svømmede i første omgang mod dråbens kant, når der påføres et magnetfelt.Når magnetens feltretning vendes, svømmede bakterierne væk fra den kant, hvor magnetfeltet påføres. Vist her er rør af halvsolide medium før inokulering og efter bakterievækst. Som forventet danner et bånd af bakterier på oxic-anoxic interface og migrerer over tid som ilt forbruges og grænsefladen bevæger sig op.Vist her er en repræsentativ elektron mikrograf af en magnetisk spirillum. Flagellaen er angivet med de sorte pile, mens de røde pile viser magnetosomerne. Når du forsøger denne procedure, Er det meget vigtigt at huske, at magnetotactic bakterier har meget specifikke iltniveau krav for både at vokse ordentligt og producere magnetosom.Denne protokol viser, hvordan man styrer og overvåger iltindholdet i vækstmedierne for at opnå de mikrobetingelser, som disse organismer foretrækker. Efter denne metode kan der opnås høje koncentrationer af sunde og meget magnetiske celler. På denne måde kan eksperimenter, der kræver store mængder af bakterier udføres, såsom magnetosom ekstraktion, genomiske og genetiske undersøgelser, eller observation af kollektiv bevægelse ved mikroskopi.Muligheden for at dyrke magnetotactic bakterier i laboratoriet er virkelig, hvad der har tilladt forskere udforske på en systematisk måde de fascinerende biokemiske og fysiske egenskaber af disse organismer.

Research

JoVE Journal

Biology

Growing Magnetotactic Bacteria of the Genus Magnetospirillum: Strains MSR-1, AMB-1 and MS-1

Purification of the M. magneticum Strain AMB-1 Magnetosome Associated Protein MamA&Delta;41

Purification of the M. magneticum Strain AMB-1 Magnetosome Associated Protein MamAÃƒÅ½Ã¢â‚¬Â41

Magnetotactic bacteria comprise a diverse group of aquatic microorganisms that are able to orientate themselves along geomagnetic fields. This behavior is ...

High-throughput Screening and Biosensing with Fluorescent C. elegans Strains

High-throughput Screening and Biosensing with Fluorescent C. elegans Strains

High-throughput screening (HTS) is a powerful approach for identifying chemical modulators of biological processes.  However, many compounds identified in ...

The Green Monster Process for the Generation of Yeast Strains Carrying Multiple Gene Deletions

Phenotypes  for a gene deletion are often revealed only when the mutation is tested in a  particular genetic background or environmental condition1,2. ...

Collection, Isolation and Enrichment of Naturally Occurring Magnetotactic Bacteria from the Environment

Indsamling, Isolering og berigelse af naturligt forekommende Magnetotactic Bakterier fra Miljø

Magnetotactic bacteria (MTB) are aquatic microorganisms that were first notably described in 19751 from sediment samples collected in salt marshes of ...

Monitoring Intraspecies Competition in a Bacterial Cell Population by Cocultivation of Fluorescently Labelled Strains

Overvågning intraspecies konkurrence i en bakteriel cellepopulation ved cocultivation af fluorescerende mærkede stammer

Many microorganisms such as bacteria proliferate extremely fast and the populations may reach high cell densities. Small fractions of cells in a ...

Measuring the Effects of Bacteria on C. Elegans Behavior Using an Egg Retention Assay

Measuring the Effects of Bacteria on C. Elegans Behavior Using an Egg Retention Assay

Måling Effekter af bakterier på<em&gt; C. Elegans</em&gt; Behavior Ved hjælp af en Egg Retention Assay

C. elegans egg-laying behavior is  affected by environmental cues such as osmolarity1 and  vibration2. In the total absence of food C. elegans also cease ...

Measurement of mRNA Decay Rates in Saccharomyces cerevisiae Using rpb1-1 Strains

Measurement of mRNA Decay Rates in Saccharomyces cerevisiae Using rpb1-1 Strains

Måling af mRNA henfaldskurver i<em&gt; Saccharomyces cerevisiae</em&gt; Brug<em&gt; Rpb1-1</em&gt; Stammer

mRNA steady state levels vary depending on environmental conditions. Regulation of the steady state accumulation levels of an mRNA ensures that the ...

Using Digital Image Correlation to Characterize Local Strains on Vascular Tissue Specimens

Brug Digital Image Korrelation til Karakterisere Lokale Stammer på Vaskulære vævsprøver

Characterization of the mechanical behavior of biological and engineered soft tissues is a central component of fundamental biomedical research and ...

Colorimetric Detection of Bacteria Using Litmus Test

Kolorimetrisk påvisning af bakterier Brug lakmusprøve

There are increasing demands for simple but still effective methods that can be used to detect specific pathogens for point-of-care or field applications. ...

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

Light Sheet Fluorescens mikroskopi af planterødder Dyrkning på overfladen af ​​en 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 ...