Name: growing magnetotactic bacteria of the genus magnetospirillum: strains msr-1, amb-1 and ms-1
Uploaded: 2018-10-17T15:00:00
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Wir danken Richard B. Frankel für seine Hilfe bei MTB-Kulturen, Adam P. Hitchcock und Xiaohui Zhu für ihre Unterstützung beim Aufbau der MTB-Kulturen an der McMaster University und Marcia Reid für Ausbildung und Zugang zu der Elektronenmikroskopie-Anlage (McMaster University, Faculty of Health Sciences). Diese Arbeit wurde von den Naturwissenschaften und Engineering Research Council of Canada (NSERC) und der US National Science Foundation unterstützt.

1. Installation der N-2 -Station
Hinweis: Wählen Sie den Innendurchmesser des Rohres, so dass es an der Gas-Tank mit minimaler Leckage angeschlossen werden kann und damit die Zylinder eine 1 mL kunststoffspritze fest in dieser Schlauch passt. Eine Abbildung des kompletten N2 Begasung Bahnhof ist in Abbildung 1zur Verfügung gestellt.
<ol><li>Installieren Sie sicher einen N-2 -Gas-Tank in der Nähe einer Bank auf der gibt es gen?...

<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>

Die O2 Konzentration Anforderungen der MTB machen sie nicht-triviale im Labor wachsen. Ein wichtiger Schritt des Protokolls für flüssige Medium ist die anfängliche Entfernung aller O2 vom Medium um die Endkonzentration zu kontrollieren, indem man einem bestimmten Volumen von O2, kurz vor der Impfung. Es hat sich gezeigt, dass MSR-1 wächst fast vollständig aeroben Bedingungen, jedoch der Magnetismus der Zellen wird drastisch reduziert. Die Ergebnisse aus der gleichen Studie zeigte, da...

Magnetotaktische Bakterien (MTB) repräsentieren ein breites Spektrum von Gram-negativen Prokaryoten in süß- und aquatischen Lebensräumen1allgegenwärtig. Diese Bakterien haben die Fähigkeit, magnetische Kristalle entweder Magnetit (Fe3O4) oder Greigite (Fe3S4), zu produzieren, die in den meisten Fällen zu Ketten im Inneren der Zellen zusammengesetzt sind. Diese besondere strukturmotiv ist aufgrund des Vorhandenseins mehrerer spezifischer Proteine Handeln sowohl im Zytoplasma der Bakterien und auf der Lipidmembran, die jeder Kristall2umgibt. Jeder einzelne Kristall und seine umgebenden Membran Vesikel nennt man eine magnetosomenkristalle und reicht in der Größe von etwa 30 bis 50 nm Magnetospirillum Arten3. Aufgrund der Kette Anordnung der magnetosomen besitzen diese Bakterien eine dauerhafte magnetische Dipolmoment, das macht sie passiv mit externen Magnetfeldern ausrichten. Daher, diese Bakterien aktiv schwimmen entlang der magnetischen Feldlinien, die als selbstfahrende Mikro-Kompasse vermutlich zu mehr effektiv die günstigsten Bedingungen suchen (zB., O2 -Konzentration) für Wachstum.
Eine interessante Eigenschaft von MTB ist ihre Fähigkeit zur Regulierung der Chemie und der Kristallographie magnetosomenkristalle Kristalle. Die meisten Stämme produzieren relativ hochreine Kristalle von Magnetit oder Greigite, obwohl einige Biomineralize beide Mineralien-4. In allen Fällen sind die Bakterien in der Lage, die Größe und die Form der magnetischen Einzeldomäne Kristalle genau zu kontrollieren. Dies erklärt, warum eine große Menge an Forschung unternommen wird, entwickeln ein besseres Verständnis der wie MTB dabei Biomineralisation durchführen. Verständnis dieses Prozesses können die Forscher zu Schneider-magnetischen Nanokristallen für viele gewerbliche und medizinische Anwendungen.
Eine wesentliche Behinderung umfangreiche Forschung auf dem MTB ist die Schwierigkeit, sie im Labor wachsen gewesen. Die meisten Arten, darunter die Stämme, die in dieser Arbeit verwendeten sind obligately mikroaerophil wenn mit O2 als ein terminal Elektron Akzeptor gewachsen. Dies erklärt, warum diese Bakterien in der Übergangszone zwischen oxischen und anoxischen Bedingungen (oxischen anoxischen Interface, OAI) am häufigsten anzutreffen sind. Dies zeigt deutlich, dass MTB haben präzise O2 Konzentration Anforderungen, die offensichtlich bei der Entwicklung von Wachstumsmedium für diese Organismen berücksichtigt werden muss. Darüber hinaus bedeutet die vorhandene Vielfalt der MTB, dass verschiedene Stämme, verschiedene Arten von chemischen Gradienten und Nährstoffe benötigen, um ein optimales Wachstum zu erreichen.
In dieser Arbeit beschreiben wir die Methoden für den Anbau von drei der am häufigsten untersuchten MTB: Magnetospirillum Magneticum (Stamm AMB-1), M. Magnetotacticum (MS-1) und M. Gryphiswaldense (MSR-1). Diese Arten phylogenetisch an der Alphaproteobakterien Klasse der Proteobakterien Stamm gehören, sind spiralförmige Morphologie und besitzen einen polaren Geissel an beiden Enden der Zelle. Wir bieten die Protokolle für den Anbau von MSR-1 Stamm in Flüssigkeit und O2 Konzentrationsgefälle halbfeste Medien, basierend auf bereits veröffentlichte mittlere Rezepte5,6. Außerdem präsentieren wir ein detailliertes Protokoll für den Anbau von Sorten AMB-1 und MS-1 in veränderten magnetischen Spirillumm Wachstum 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

Magnetotaktische Bakterien sind Gramnegative, bewegliche, vor allem aquatische Prokaryoten allgegenwärtig in Süßwasser und marinen Habitaten. Sie zeichnen sich durch ihre Fähigkeit, Biomineralize magnetosomen, die magnetische nanometergroßen Kristalle von Magnetit (Fe3O4) oder Greigite (Fe3S4) umgeben von einer Lipidmembran Bilayer innerhalb ihrer Zytoplasma. Für die meisten bekannten Magnetotaktische Bakterien sind magnetosomen in Ketten in das Zytoplasma, dadurch konferieren eine dauerhafte magnetische Dipolmoment zu den Zellen und wodurch sie passiv mit externen Magnetfeldern ausrichten zusammengestellt. Aufgrund dieser Besonderheiten haben Magnetotaktische Bakterien ein großes Potenzial für gewerbliche und medizinische Anwendungen. Aber die meisten Arten sind mikroaerophil und Anforderungen sind in O2 Konzentration, erschweren sie routinemäßig als viele andere Bakterien wie Escherichia coliwachsen. Hier präsentieren wir ausführliche Protokolle für den Anbau von drei der am häufigsten untersuchten Stämme der Magnetotaktische Bakterien, alle gehören zu der Gattung Magnetospirillum. Diese Methoden ermöglichen präzise Steuerung der O2 Konzentration der Bakterien, um sicherzustellen, dass sie normal wachsen und magnetosomen synthetisieren zur Verfügung gestellt. Wachsende Magnetotaktische Bakterien für weitere Studien mithilfe dieser Verfahren erfordert keine der Experimentator, ein Experte in der Mikrobiologie. Die allgemeinen Methoden in diesem Artikel vorgestellten können auch verwendet werden, zu isolieren und Kultur anderen Magnetotaktische Bakterien, obwohl es wahrscheinlich ist, dass Wachstum Medien chemische Zusammensetzung geändert werden muss.

Erfolgreiche Vorbereitung der Wachstumsmedien kann wie folgt beurteilt werden. Am Ende des Prozesses, klare Lösungen (zB., frei von jedem Niederschlag) gesammelt werden (Dies gilt für flüssige Medien und O2 gradient halbfesten Medium). Ein Bild den erwarteten Aspekt des flüssigen Mediums MSR-1 anzeigen, bevor Inokulation in Abbildung 2agesehen werden kann. Eine erfolgreiche O2 Konzentrationsgefälle halbfesten Medium wird du...

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

Wachsende Magnetotaktische Bakterien der Gattung Magnetospirillum: Stämme MSR-1, AMB-1 und MS-1

Wir präsentieren ein Verfahren für den Anbau von mehrere Stämme von Magnetospirillum in zwei verschiedene Arten von Wachstumsmedium. Magnetospirillum Gryphiswaldense Stamm MSR-1 ist in Flüssigkeit und O2 Konzentrationsgefälle halbfeste Medien gewachsen, während M. Magneticum Belastung AMB-1 und M. Magnetotacticum Belastung MS-1 im flüssigen Medium gewachsen sind.

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

Diese Methode ermöglicht den Anbau von drei verschiedenen Arten von magnetotaktischen Bakterien namens MSR-1, AMB-1 und MS-1. Alle Süßwasserarten, und alle aus der Gattung magnetospirillum. Es ist ein wesentlicher erster Schritt für jede Art von reproduzierbarer Forschung mit diesen Organismen.Magnetotaktische Bakterien haben einen sehr spezifischen Sauerstoffbedarf, weshalb sie ein magnetisches Navigationssystem entwickelt haben. Es ist daher sehr wichtig, die Menge an Sauerstoff zu kontrollieren, die ihnen zur Verfügung steht. All dieses Protokoll wurde für einige spezifische Stämme von Süßwassermagnetospirilla optimiert.Seine Details können optimiert werden, um den Sauerstoff- und Nährstoffbedarf anderer magnetotaktischer Bakterien zu decken. Installieren Sie sicher einen Stickstoff-Gastank in der Nähe einer Bank, auf der genügend Platz zum Aufstellen der Stickstoffstation vorhanden ist. Schließen Sie ein Stück Schlauch an den Tank an, der lang genug ist, um den Bereich zu erreichen, in dem die Station gebaut wird.Falls erforderlich, tragen Sie Teflonband am Ausgang des Tanks auf, um Leckagen zu vermeiden. Um eine Station zu bauen, die in der Lage ist, fünf Flaschen Medium gleichzeitig zu sprudeln, schneiden Sie vier Stück Schläuche von ungefähr fünf Zentimeter n Länge. Montieren Sie die Rohre in einer Linie mit drei 3-Wege-T-förmigen Kunststoffarmaturen.Verbinden Sie ein Ende dieser Leitung mit dem Schlauchstück am Ausgang des Stickstofftanks durch eine zusätzliche T-förmige Armatur. Fügen Sie am anderen Ende einen 90-Grad-Ellenbogenanbau hinzu. Verwenden Sie Klebeband, um die Struktur an einer horizontalen Metallstange zu befestigen, die ungefähr 30 Zentimeter über der Bank platziert ist.Verbinden Sie fünf Schlauchstücke von ca. 20 Zentimetern Länge mit den drei Ausgängen der installierten Armaturen. Entfernen Sie die Kolben von fünf Ein-Milliliter-Kunststoffspritzen, und schneiden Sie das größere Ende dieser Spritzen, wobei nur das abgestufte Teil beibehalten wird. Füllen Sie diese Spritzen mit Baumwolle, wobei Sie darauf achten, nicht zu fest zu verpacken.Legen Sie die Spritzen in die 20 Zentimeter langen vertikalen Schläuche ein. Schalten Sie das Gas ein, und verwenden Sie Seifenwasser, um sicherzustellen, dass es kein Leck gibt, wenn Stickstoff fließt. Entfernen Sie die Kappen von fünf 25-Meter-Nadeln und legen Sie diese Nadeln in 10-Zentimeter-Stücke von dünnen Schläuchen.Befestigen Sie die vorbereiteten Nadeln an den Spritzen der Stickstoffstation. Stellen Sie sicher, dass Stickstoff durch alle fünf Leitungen fließt, und halten Sie die Station in Bereitschaft. Bereiten Sie eine 10-Millimolar-Ferriccitrat-Lösung vor, indem Sie 0,245 Gramm Eisencitrat zu 100 Milliliter destilliertem deionisiertem Wasser hinzufügen.Erhitzen und rühren, bis eine orange klare Lösung erhalten ist. Autoklaven Sie die Lösung mit einem Standardzyklus von mindestens 15 Minuten Belichtungbeiszeit bei 121 Grad Celsius, bevor Sie die sterilisierte Lagerlösung bei Raumtemperatur im Dunkeln lagern. Um fünf Flaschen flüssiges Wachstumsmedium für MSR-1 vorzubereiten, fügen Sie die in einem Textprotokoll aufgeführten Chemikalien zu einem Becher hinzu, der 300 Milliliter destilliertes deionisiertes Wasser enthält.Die Zugabe der sterilen Eisencitrat- und Minerallösungen muss unter der Flamme eines Bunsenbrenners mit sterilen Techniken erfolgen. Sterile Bedingungen sind unerlässlich, um eine Kontamination der Kultur durch andere Bakterienarten zu vermeiden. Nach Zugabe aller Chemikalien den pH-Wert mit einer mollaren Natriumhydroxidlösung auf 7,0 einstellen.Das frisch zubereitete Medium in 125-Milliliter-Serumflaschen geben und 60 Milliliter Medium in jede Flasche gießen. Blasen Sie Stickstoff 30 Minuten lang in das Medium, um den gelösten Sauerstoff mit den kleinen Schläuchen zu entfernen, die mit der Stickstoffstation verbunden sind. Legen Sie einen Butylkautschukstopfen auf jede Flasche und lassen Sie eine kleine Öffnung, damit das überschüssige Gas die Flasche verlassen kann.Nach 30 Minuten versiegeln Sie jede Flasche mit dem vorbereiteten Stopfen und einer Aluminiumdichtung. Die Aluminiumdichtung sorgt dafür, dass die Flasche während des restlichen Protokolls versiegelt bleibt. Trennen Sie die Nadeln und die dünnen Schläuche von der Stickstoffstation und ersetzen Sie sie durch saubere Nadeln.Stellen Sie die Ventile des Stickstofftanks so ein, dass ein sanfter, kontinuierlicher Gasfluss aus dem Tank austritt. Legen Sie nun eine der mit dem Stickstofftank verbundenen Nadeln durch den Gummistopfen in eine Flasche Medium ein. Legen Sie sofort eine weitere saubere Nadel in dieselbe Flasche ein.Wiederholen Sie diesen Schritt für die anderen Flaschen, und lassen Sie Stickstoff für etwa 30 Minuten fließen, um die Luft in den Flaschen durch Stickstoff zu ersetzen. Trennen Sie nach 30 Minuten eine Flasche von der Stickstoffstation, indem Sie die entsprechende Nadel entfernen. Warten Sie einige Sekunden, bis der Druck in der Flasche Medium auf atmosphärischen Druck abnimmt, und entfernen Sie die zweite Nadel.Wiederholen Sie diesen Schritt für alle verbleibenden Flaschen. Um 120 Milliliter halbfestes Wachstumsmedium für MSR-1 vorzubereiten, bedecken Sie den Becher mit Aluminiumfolie und autoklavieren Sie die im Textprotokoll beschriebene Lösung. Kurz vor dem Ende des Autoklavenzyklus eine frische 4%Cystein-Lösung vorbereiten und den pH-Wert mit einer fünfmollaren Natriumhydroxidlösung auf 7,0 einstellen, wie im Textprotokoll beschrieben.Nach dem Autoklavieren das Medium auf 50 bis 60 Grad Celsius abkühlen lassen und den Becher unter die Flamme eines Bunsenbrenners bringen. Entfernen Sie die Aluminiumfolie und fügen Sie schnell die im Textprotokoll aufgeführten Chemikalien mit sterilen Techniken unter sanftem Rühren hinzu. Fügen Sie 1,2 Milliliter Filter sterilisierte Cystein-Lösung.Nach Zugabe aller Chemikalien, übertragen Sie das warme Medium in 16 Milliliter sterile Schraubverschluss Hungate Rohre. 12 Milliliter des Mediums in jedes Rohr geben und die Rohre versiegeln. Um die Stämme MSR-1, AMB-1 und MS-1 in flüssigem Medium zu impfen, flamen Sie die Oberteile der Sauerstoff- und frischmedium Flaschen, indem Sie Ethanol auf die Stopfen auftragen und sie durch die Flamme eines Bunsenbrenners durchqueren.Mit einer sterilen Spritze und einer Nadel einen Milliliter Sauerstoff aus der Sauerstoffflasche extrahieren und in die frische Mittelflasche geben. Wenn Sie das Inokulum aus einer anderen Kultur verwenden, das in einer Glasflasche angebaut wird, flamen Sie beide Flaschen. Dann impfen Sie einen Milliliter der älteren Kultur in das frische Medium.Die Kultur bei 32 Grad Celsius bebrüten und nach vier bis sieben Tagen in ein frisches Medium einfließen lassen. Um MSR-1 im Sauerstoffgradienten zu impfen, halbfestes Medium, überprüfen Sie, ob das Rohr des frischen Mediums eine klar definierte OAI anzeigt, die durch eine rosa bis farblose Schnittstelle etwa ein bis drei Zentimeter unter der Oberfläche des Mediums materialisiert wird. Wenn das Inokulum aus einer anderen Sauerstoffkonzentration Gradient semisolid Kultur kommt, ernten Sie die Bakterien durch Ansaugung 50 Mikroliter der Kultur mit einer sterilen Pipettenspitze auf dem Band von den Bakterien gebildet platziert.Impfen Sie diese Bakterien am OAI langsam im frischen Medium, um eine Störung der Schnittstelle zu vermeiden. Versiegeln Sie die Röhre und lassen Sie die Bakterien zwischen 25 Grad Celsius und 30 Grad Celsius wachsen. Um sicherzustellen, dass die Bakterien sowohl magnetisch als auch modal sind, legen Sie einen Tropfen Kultur auf mikroskopische Abdeckung Schlupf.Drehen Sie den Deckel-Slip, und installieren Sie ihn auf einem O-Ring, der auf einer Glasrutsche ruht. Stellen Sie sicher, dass der Tropfen die untere Folie nicht berührt. Legen Sie den hängenden Tropfen unter das Mikroskop und konzentrieren Sie sich auf eine Kante des Tröpfchens.Platzieren Sie den Südpol eines Magneten in der Nähe dieser Kante, und beobachten Sie, wie die Bakterien in Richtung randschwimmen. Drehen Sie den Magneten, um sie in die entgegengesetzte Richtung schwimmen zu lassen. Hier sind die Flaschen mit flüssigen Medien vor der Impfung und nach dem Bakterienwachstum zu sehen.Trübung in der zweiten Flasche zeigt an, dass Bakterien wachsen. Dieser zweifache beschleunigte Film zeigt das erwartete Ergebnis eines Hängendrop-Experiments für eine modale und magnetische magnetotaktische Bakterienkultur. Die Bakterien schwammen zunächst an den Rand des Tröpfchens, wenn ein Magnetfeld aufgebracht wird.Wenn die Feldrichtung des Magneten umgekehrt ist, schwammen die Bakterien von der Kante weg, wo das Magnetfeld aufgebracht wird. Gezeigt werden hier Röhren von semifestem Medium vor der Impfung und nach bakteriellem Wachstum. Wie erwartet bildet sich an der oxisch-anoxischen Schnittstelle ein Bakterienband, das im Laufe der Zeit wandert, wenn Sauerstoff verbraucht wird und die Schnittstelle nach oben bewegt.Hier ist eine repräsentative Elektronenmikroskopie eines magnetischen Spirillums zu sehen. Die Flagella werden durch die schwarzen Pfeile angezeigt, während die roten Pfeile die Magnetosomen zeigen. Beim Versuch dieses Verfahrens ist es sehr wichtig, sich daran zu erinnern, dass magnetotaktische Bakterien sehr spezifische Sauerstoffgehaltsanforderungen haben, um sowohl richtig zu wachsen als auch Magnetoszuzin zu produzieren.Dieses Protokoll zeigt, wie der Sauerstoffgehalt in den Wachstumsmedien kontrolliert und überwacht wird, um die von diesen Organismen bevorzugten Mikrobedingungen zu erreichen. Nach dieser Methode können hohe Konzentrationen gesunder und hochmagnetischer Zellen erreicht werden. Auf diese Weise können Experimente durchgeführt werden, die große Mengen an Bakterien erfordern, wie magnetosome Extraktion, genomische und genetische Studien, oder Beobachtung der kollektiven Bewegung durch Mikroskopie.Die Möglichkeit, magnetotaktische Bakterien im Labor anzubauen, ist wirklich das, was es Wissenschaftlern ermöglicht hat, systematisch die faszinierenden biochemischen und physikalischen Eigenschaften dieser Organismen zu erforschen.

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

Die Reinigung des M. magneticum Stamm AMB-1 Magnetosom assoziierten Protein MamAΔ41

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

Forschung

Biologie

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

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

High-Throughput-Screening und Biosensorik mit Fluorescent C. elegans Die Stämme

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

The Green Monster Verfahren zur Erzeugung von Hefestämmen Buchwert Multiple Deletionen

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

Collection, Isolierung und Anreicherung von natürlich vorkommenden Magnetotaktische Bakterien aus der Umwelt

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

Überwachung des Intraspezies-Wettbewerbs in einer bakteriellen Zellpopulation durch Kokultivierung fluoreszierender Stämme

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

Messung der Auswirkungen von Bakterien auf<em&gt; C. Elegans</em&gt; Verhalten Mit einem Ei 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

Die Messung der mRNA-Abbau Preise in<em&gt; Saccharomyces cerevisiae</em&gt; Verwenden<em&gt; Rpb1-1</em&gt; Die Stämme

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

Verwenden von Bildkorrelation Lokale Stämme auf Gefäßgewebeproben zu charakterisieren

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

Kolorimetrischen Nachweis von Bakterien mit Lackmus-Test

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

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 ...