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

Ringraziamo Richard B. Frankel per il suo aiuto con MTB culture, Adam P. Hitchcock e Xiaohui Zhu per il loro supporto durante la configurazione delle culture MTB presso la McMaster University e Marcia Reid per la formazione e l'accesso alla struttura di microscopia elettronica (McMaster University, Facoltà di Scienze della salute). Questo lavoro è stato supportato da scienze naturali e ingegneria ricerca Consiglio del Canada (NSERC) e la US National Science Foundation.

1. installazione della stazione2 N
Nota: Scegliere il diametro interno del tubo di modo che può essere collegato al serbatoio con perdita minima e in modo che il cilindro di una siringa di plastica da 1 mL si adatta strettamente in questo tubo. Un'illustrazione del completo N2 stazione di gas è fornita nella Figura 1.
<ol><li>Tranquillamente installare un serbatoio di gas N2 nei pressi di una panchina su cui c'è spazio suffici...

<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>

I requisiti specifici di O2 concentrazione di MTB li rendono banale a crescere in laboratorio. Un passaggio chiave del protocollo per mezzo liquido è la rimozione iniziale di tutti i O2 dal mezzo al fine di controllare la concentrazione finale aggiungendo un volume determinato di O2, appena prima dell'inoculazione. È stato dimostrato che MSR-1 cresce in condizioni aerobiche quasi completamente, tuttavia, il magnetismo delle cellule è drasticamente ridotto. I risultati dello stesso stud...

I batteri magnetotattici (MTB) rappresentano una vasta gamma di procarioti gram-negativi onnipresente in habitat acquatici d'acqua dolce e marini1. Questi batteri condividono la capacità di produrre magnetici cristalli di magnetite (Fe3O4) o grigite (Fe3S4), che sono nella maggior parte dei casi assemblati in catene all'interno delle cellule. Questo particolare motivo strutturale è dovuta alla presenza di numerose proteine specifiche che agiscono sia nel citoplasma dei batteri e sulla membrana del lipido che circonda ogni cristallo2. Ogni singolo cristallo e sua circostante delle vescicole di membrana viene chiamato un magnetosoma ed è che variano nel formato da circa 30 a 50 nm in Magnetospirillum specie3. A causa della disposizione di catena di magnetosomes, questi batteri possiedono un momento di dipolo magnetico permanente che li rende allineare passivamente con campi magnetici applicati esternamente. Di conseguenza, questi batteri nuotano attivamente lungo linee di campo magnetico, che agiscono come semovente micro-Compasso presumibilmente a più efficacemente individuare le condizioni più favorevoli (ad es., concentrazione di O2 ) per la crescita.
Una proprietà interessante della MTB è la loro capacità di regolare sia la chimica e la cristallografia dei loro cristalli magnetosoma. Maggior parte dei ceppi produrre relativamente elevata purezza cristalli di magnetite o greigite, anche se alcuni biomineralize entrambi minerali4. In tutti i casi, i batteri sono in grado di controllare con precisione le dimensioni e la forma dei loro cristalli di singolo dominio magnetico. Questo spiega perché una grande quantità di ricerca è impegnata a sviluppare una migliore comprensione di come MTB eseguire questo processo biomineralization. Comprensione di questo processo potrebbe consentire ai ricercatori di adattare-fare nanocristalli magnetici per molte applicazioni mediche e commerciali.
Un ostacolo sostanziale al ricerche approfondite su MTB è stata la difficoltà della loro coltivazione in laboratorio. Maggior parte delle specie, tra cui i ceppi utilizzati in questo lavoro, sono obligately microaerofili se coltivata con O2 come un accettore terminale di elettroni. Questo spiega perché questi batteri si trovano più spesso la zona di transizione tra condizioni ossidanti e anossiche (l'interfaccia ossica-anossico, OAI). Ciò dimostra chiaramente che la MTB hanno precise esigenze di concentrazione di O2 che ovviamente deve essere presa in considerazione quando si concepisce la crescita media per questi organismi. Inoltre, la grande varietà esistente di MTB implica che diversi ceppi saranno necessari diversi tipi di gradienti chimici e sostanze nutrienti per ottenere una crescita ottimale.
In questo lavoro descriviamo i metodi per la coltivazione di tre di MTB più ampiamente studiati: Magnetospirillum magneticum (ceppo AMB-1), M. magnetotacticum (MS-1) e M. gryphiswaldense (MSR-1). Queste specie filogeneticamente appartengono alla classe di Alphaproteobacteria , nel phylum Proteobacteria , sono elicoidale nella morfologia e possiedono un flagello polare a ciascuna estremità della cella. Forniamo i protocolli per la coltivazione di ceppo MSR-1 sia liquido e O2 gradiente di concentrazione media semi-solido, basato su ricette medie precedentemente pubblicate5,6. Inoltre presentiamo un protocollo dettagliato per la crescita di ceppi AMB-1 e MS-1 nelle modificate magnetico Spirillum crescita medio (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

I batteri magnetotattici sono Gram-negativi, mobili, prevalentemente acquatiche procarioti onnipresente in habitat d'acqua dolce e marini. Sono caratterizzati dalla loro capacità di magnetosomes di biomineralize, che sono magnetici dimensioni nanometriche cristalli di magnetite (Fe3O4) o di grigite (Fe3S4) circondati da una membrana lipidica a doppio strato, nelle loro citoplasma. Per la maggior parte dei batteri magnetotattici noto, magnetosomes sono assemblati in catene all'interno del citoplasma, quindi conferendo un momento di dipolo magnetico permanente alle cellule e causando loro di allineare passivamente con campi magnetici esterni. A causa di queste caratteristiche specifiche, batteri magnetotattici hanno un grande potenziale per applicazioni mediche e commerciali. Tuttavia, la maggior parte delle specie sono microaerofili e hanno requisiti specifici O2 concentrazione, che li rende più difficile a crescere regolarmente rispetto a molti altri batteri come Escherichia coli. Qui presentiamo protocolli dettagliati per la coltivazione di tre dei più ampiamente studiati ceppi di batteri magnetotattici, tutti appartenenti al genere Magnetospirillum. Questi metodi consentono un controllo preciso della concentrazione2 O reso disponibile ai batteri, al fine di garantire che si sviluppano normalmente e sintetizzare magnetosomes. Crescita di batteri magnetotattici per ulteriori studi utilizzando queste procedure non richiede lo sperimentalista di essere un esperto in microbiologia. I metodi generali presentati in questo articolo possono anche essere utilizzati per isolare e cultura altri batteri magnetotattici, anche se è probabile che la composizione chimica media di crescita dovrà essere modificato.

Corretta preparazione dei media crescita può essere valutato come segue. Alla fine del processo, soluzioni chiare (cioè., privo di qualsiasi precipitato) dovrebbe essere ottenuta (questo è vero sia per mezzi liquidi e la coltura di semi-solido gradiente O2 ). Un'immagine di visualizzazione l'aspetto previsto del mezzo liquido MSR-1 prima inoculazione può essere visto nella Figura 2a. Un successo mezzo semi-solido di O2 gradi...

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

Crescita di batteri magnetotattici del genere Magnetospirillum: ceppi MSR-1, AMB-1 e MS-1

Presentiamo una procedura per la coltivazione di diversi ceppi di Magnetospirillum in due diversi tipi di crescita media. Ceppo di Magnetospirillum gryphiswaldense MSR-1 viene coltivato in sia liquido e gradiente di concentrazione di O2 terreni semi-solidi mentre M. magneticum ceppo AMB-1 e M. magnetotacticum ceppo MS-1 sono coltivate in terreno liquido.

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

Questo metodo consente di coltivare tre diverse specie di batteri magnetotattici chiamati MSR-1, AMB-1 e MS-1. Tutte le specie d'acqua dolce, e tutte del genere magnetospirillum. Si tratta di un primo passo essenziale per qualsiasi tipo di ricerca riproducibile che coinvolga questi organismi.I batteri magnetotattici hanno requisiti di ossigeno molto specifici, motivo per cui hanno sviluppato un sistema di navigazione magnetica. È quindi molto importante controllare la quantità di ossigeno a loro disposizione. Tutto questo protocollo è stato ottimizzato per alcuni ceppi specifici di magnetospirilla d'acqua dolce.I suoi dettagli possono essere ottimizzati al fine di soddisfare il fabbisogno di ossigeno e nutrienti di altri batteri magnetotattici. Installare in sicurezza un serbatoio di gas azoto vicino a un banco su cui c'è abbastanza spazio per allevare la stazione di azoto. Collegare un pezzo di tubo al serbatoio che è abbastanza lungo da raggiungere l'area in cui verrà costruita la stazione.Se necessario, applicare il nastro teflon all'uscita del serbatoio per evitare perdite. Per costruire una stazione in grado di gorgogliare cinque bottiglie di mezzo contemporaneamente, tagliare quattro pezzi di tubi di circa cinque centimetri di lunghezza. Assemblare i pezzi di tubi in linea con tre raccordi in plastica a forma di T a 3 modi.Collegare un'estremità di questa linea al pezzo di tubo all'uscita del serbatoio dell'azoto attraverso un raccordo extra a forma di T. Aggiungere un raccordo a gomito di 90 gradi all'altra estremità. Utilizzare il nastro adesivo per fissare la struttura a un'asta metallica orizzontale posizionata a circa 30 centimetri sopra la panca.Collegare cinque pezzi di tubi di circa 20 centimetri di lunghezza alle tre uscite dei raccordi installati. Rimuovere i pistoni da cinque siringhe di plastica da un millilitro e tagliare l'estremità più grande di queste siringhe, mantenendo solo la parte graduata. Riempire queste siringhe con cotone, facendo attenzione a non fare le valigie troppo strettamente.Inserire le siringhe nei pezzi verticali di tubi lunghi 20 centimetri. Accendere il gas e utilizzare acqua sapona per assicurarsi che non vi siano perdite quando l'azoto scorre. Rimuovere i tappi di cinque aghi calibro 25 e inserire questi aghi in pezzi di 10 centimetri di tubi sottili.Attaccare gli aghi preparati alle siringhe della stazione di azoto. Assicurarsi che l'azoto fluisa attraverso tutte e cinque le linee e mantenere la stazione in standby. Preparare una soluzione di citrato ferrico da 10 millimolare aggiungendo 0,245 grammi di citrato ferrico a 100 millilitri di acqua deionizzata distillata.Scaldare e mescolare per sciogliere fino a ottenere una soluzione chiara arancione. Autoclavare la soluzione utilizzando un ciclo standard di almeno 15 minuti di esposizione a 121 gradi Celsius prima di conservare la soluzione di stock sterilizzato a temperatura ambiente al buio. Per preparare cinque bottiglie di mezzo di crescita liquida per MSR-1, aggiungere le sostanze chimiche elencate in un protocollo di testo a un bicchiere contenente 300 millilitri di acqua deionizzata distillata.L'aggiunta del citrato ferrico sterile e delle soluzioni minerali deve essere eseguita sotto la fiamma di un bruciatore Bunsen utilizzando tecniche steril. Le condizioni sterili sono essenziali per evitare la contaminazione della coltura da parte di altre specie batteriche. Dopo l'aggiunta di tutte le sostanze chimiche, regolare il pH a 7.0 con una soluzione molare di idrossido di sodio.Distribuire il mezzo appena preparato in bottiglie di siero da 125 millilitri, versando 60 millilitri di mezzo in ogni bottiglia. Bollare l'azoto nel mezzo per 30 minuti per rimuovere l'ossigeno disciolto utilizzando i piccoli tubi collegati alla stazione di azoto. Posizionare un tappo di gomma butile sopra ogni bottiglia, lasciando una piccola apertura per consentire al gas in eccesso di uscire dalla bottiglia.Dopo 30 minuti, crimpare ogni bottiglia con il tappo preparato e una guarnizione in alluminio. La guarnizione in alluminio assicura che la bottiglia rimanga sigillata durante il resto del protocollo. Scollegare gli aghi e i tubi sottili dalla stazione di azoto e sostituirli con aghi puliti.Regolare le valvole del serbatoio dell'azoto in modo che un flusso delicato e continuo di gas esca dal serbatoio. Ora, inserire uno degli aghi collegati al serbatoio dell'azoto in una bottiglia di mezzo attraverso il tappo di gomma. Inserire immediatamente un altro ago pulito nella stessa bottiglia.Ripetere questo passaggio per le altre bottiglie e lasciare scorrere l'azoto per circa 30 minuti per sostituire l'aria nelle bottiglie con azoto. Dopo 30 minuti, scollegare una bottiglia dalla stazione di azoto rimuovendo l'ago corrispondente. Attendere alcuni secondi fino a quando la pressione nella bottiglia di mezzo diminuisce alla pressione atmosferica e rimuovere il secondo ago.Ripetere questo passaggio per tutte le bottiglie rimanenti. Per preparare 120 millilitri di mezzo di crescita semisolido per MSR-1, coprire il becher con foglio di alluminio e autoclave la soluzione preparata come descritto nel protocollo di testo. Poco prima della fine del ciclo dell'autoclave, preparare una nuova soluzione di cisteina al 4% e regolare il pH a 7,0 con una soluzione di idrossido di sodio molare, come descritto nel protocollo di testo.Dopo l'autoclave, lasciare raffreddare il mezzo fino a 50-60 gradi Celsius e portare il becher sotto la fiamma di un bruciatore Bunsen. Rimuovere il foglio di alluminio e aggiungere rapidamente le sostanze chimiche elencate nel protocollo di testo utilizzando tecniche sterili mescolando delicatamente. Aggiungere 1,2 millilitri di soluzione di cisteina sterilizzata a filtro.Dopo l'aggiunta di tutte le sostanze chimiche, trasferire il mezzo caldo in 16 millilitri tappo a vite sterile Tubi Hungate. Trasferire 12 millilitri del mezzo in ogni tubo e sigillare i tubi. Per inoculare i ceppi MSR-1, AMB-1 e MS-1 in mezzo liquido, fiammare le cime dell'ossigeno e delle bottiglie medie fresche applicando etanolo sui tappi e passandoli attraverso la fiamma di un bruciatore Bunsen.Utilizzando una siringa sterile e un ago, estrarre un millilitro di ossigeno dalla bottiglia di ossigeno e trasferirlo nella bottiglia media fresca. Se si utilizza l'inoculo di un'altra coltura coltivata in una bottiglia di vetro, fiammare entrambe le bottiglie. Quindi inoculare un millilitro della coltura più antica nel mezzo fresco.Incubare la coltura a 32 gradi Celsius e inocularla in mezzo fresco dopo quattro o sette giorni. Per inoculare MSR-1 in gradiente di ossigeno, mezzo semisolido, verificare che il tubo di mezzo fresco mostra un OAI ben definito, materializzato da un'interfaccia da rosa a incolore circa uno o tre centimetri sotto la superficie del mezzo. Se l'inoculo proviene da un'altra coltura semisolida del gradiente di concentrazione di ossigeno, raccogliere i batteri aspirando 50 microlitri della coltura con una punta sterile di pipetta posta sulla banda formata dai batteri.Inoculare lentamente questi batteri all'OAI nel mezzo fresco, evitando di disturbare l'interfaccia. Sigillare il tubo e lasciare che i batteri crescano tra i 25 gradi Celsius e i 30 gradi Celsius. Per assicurarsi che i batteri siano sia magnetici che modali, posizionare una goccia di coltura sullo scivolo di copertura del microscopio.Capovolgere il coperchio e installarlo su un O-ring appoggiato su uno scivolo di vetro. Assicurarsi che la caduta non tocchi la diapositiva inferiore. Posizionare la goccia appesa al microscopio e concentrarsi su un bordo della goccia.Posizionare il polo sud di un magnete vicino a quel bordo e guardare i batteri nuotare verso il bordo. Capovolgere il magnete per farli nuotare nella direzione opposta. Qui sono mostrate le bottiglie di mezzi liquidi prima dell'inoculazione e dopo la crescita batterica.La torbidità nella seconda bottiglia indica che i batteri stanno crescendo. Questo film due volte accelerato mostra il risultato atteso di un esperimento di caduta sospesa per una coltura di batteri magnetotattici modali e magnetici. I batteri inizialmente nuotavano verso il bordo della goccia quando viene applicato un campo magnetico.Quando la direzione del campo del magnete è invertita, i batteri nuotano lontano dal bordo in cui viene applicato il campo magnetico. Qui sono mostrati tubi di mezzo semisolido prima dell'inoculazione e dopo la crescita batterica. Come previsto, una banda di batteri si forma all'interfaccia osso-anossica e migra nel tempo man mano che l'ossigeno viene consumato e l'interfaccia si sposta verso l'alto.Qui è mostrata una micrografia elettronica rappresentativa di uno spirillo magnetico. Le flagelli sono indicate dalle frecce nere, mentre le frecce rosse mostrano i magnetosomi. Quando si tenta questa procedura, è molto importante ricordare che i batteri magnetotattici hanno requisiti di livello di ossigeno molto specifici per crescere correttamente e produrre magnetosoma.Questo protocollo mostra come controllare e monitorare i livelli di ossigeno nei mezzi di crescita al fine di raggiungere le micro condizioni preferite da questi organismi. Seguendo questo metodo, è possibile ottenere alte concentrazioni di cellule sane e altamente magnetiche. In questo modo, possono essere eseguiti esperimenti che richiedono grandi quantità di batteri, come l'estrazione di magnetosomi, studi genomici e genetici o l'osservazione del moto collettivo mediante microscopia.La possibilità di coltivare batteri magnetotattici in laboratorio è davvero ciò che ha permesso agli scienziati di esplorare in modo sistematico le affascinanti proprietà biochimiche e fisiche di questi organismi.

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

Purificazione della M. magneticum Strain AMB-1 proteina Magnetosome Associated MamAΔ41

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

Ricerca

Biologia

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