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 tackar Richard B. Frankel för hans hjälp med MTB kulturer, Adam P. Hitchcock Xiaohui Zhu för deras stöd medan inställningen upp MTB kulturer vid McMaster University och Marcia Reid för utbildning och tillträde till anläggningen elektronmikroskopi (McMaster University, Hälsouniversitetet). Detta arbete stöds av de naturliga vetenskaperna och Engineering Research rådet av Kanada (NSERC) och oss National Science Foundation.

1. installation av N2 stationen
Obs: Välj den inre diametern på slangen så att den kan anslutas till bensintanken med minsta läckage och så att cylindern på en 1 mL spruta av plast passar tätt i denna slang. En illustration av komplett N2 gasning station ges i figur 1.
<ol><li>Säkert installera en N2 gastank nära en bänk där det finns tillräckligt utrymme för att ställa in N2 stationen (en längd av ca 50...

<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 särskilda O2 koncentration kraven i MTB gör dem icke-trivialt att växa i laboratoriet. Ett viktigt steg för protokollet för flytande medium är inledande avlägsnande av alla O2 från medlet för att styra slutliga koncentration genom att lägga till en bestämd volym av O2, strax före inympning. Det har visat att MSR-1 växer under nästan helt aeroba förhållanden, dock är magnetism av cellerna är drastiskt. Resultaten från samma studie visade att stammar AMB-1 och MS-1 int...

Magnetotactic bakterier (MTB) representerar ett brett utbud av gramnegativ prokaryoter allestädes närvarande i sötvatten och Marina akvatiska livsmiljöer1. Dessa bakterier dela förmågan att producera magnetiska kristaller av antingen magnetit (Fe3O4) eller greigite (Fe3S4), som har de flesta fall monteras till kedjor inuti cellerna. Detta särskilda strukturella motiv beror på närvaron av flera specifika proteiner som agerar både i cytoplasman av bakterier och på lipid membranet som omger varje kristall2. Varje enskild kristall och dess omgivande membran vesikler kallas en magnetosome och är varierar i storlek från ca 30 till 50 nm i Magnetospirillum Art3. På grund av kedjan ordningen av magnetosomes besitter dessa bakterier en permanent magnetiskt dipolmoment som gör dem justera passivt med anbringas utanpå magnetfält. Därför, dessa bakterier aktivt simma längs magnetiska fältlinjer, agerar som självgående mikro-kompasser förmodligen till mer effektivt lokalisera de mest gynnsamma villkor (t.ex., O2 koncentration) för tillväxt.
En intressant egenskap av MTB är deras förmåga att reglera både kemi och kristallografi av deras magnetosome kristaller. De flesta stammar producerar relativt hög renhet kristaller av antingen magnetit eller greigite, även om vissa biomineralize båda mineraler4. Bakterierna är i alla fall kunna kontrollera exakt storleken och formen på deras enda magnetiska domän kristaller. Detta förklarar varför en stor mängd forskning är åtagit sig att utveckla en bättre förståelse av hur MTB utföra proceduren biomineralization. Förstå denna process kan ge forskarna att skräddarsy magnetiska nanokristaller för många kommersiella och medicinska tillämpningar.
Ett betydande hinder för omfattande forskning på MTB har varit svårigheten att odla dem i laboratoriet. De flesta arter, inklusive de stammar som används i detta arbete är frövivlar namnet när vuxit med O2 som en terminal Elektronacceptor. Detta förklarar varför dessa bakterier finns oftast vid övergångszonen mellan genotoxisk och anoxiska förhållanden (oxic-anoxiska gränssnittet, OAI). Detta visar tydligt att MTB har exakt O2 koncentration krav som uppenbarligen behöver beaktas när utforma Odlingsmedier för dessa organismer. Dessutom innebär MTB befintliga mångfald att olika stammar kommer att behöva olika typer av kemiska gradienter och näringsämnen för att uppnå optimal tillväxt.
I detta arbete, beskriver vi metoderna för odling av tre av de mest studerade MTB: Magnetospirillum magneticum (stam AMB-1), M. magnetotacticum (MS-1) och M. gryphiswaldense (MSR-1). Dessa arter fylogenetiskt tillhör klassen Alphaproteobacteria i den Proteobacteria stammen, är spiralformade i morfologi och besitter en polar flagellen i varje ände av cellen. Vi tillhandahåller protokollen för växande stam MSR-1 i både flytande och O2 koncentrationsgradient halvfasta media, baserat på tidigare publicerade medelstora recept5,6. Vi presenterar också ett detaljerat protokoll för växande stammar AMB-1 och MS-1 i modifierade magnetiska Spirillum tillväxt 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 är gramnegativa, rörliga, främst vattenlevande prokaryoter som är allestädes närvarande i sötvatten och marina livsmiljöer. De kännetecknas av sin förmåga att biomineralize magnetosomes, som är magnetiska nanometer stora kristaller av magnetit (Fe3O4) eller greigite (Fe3S4) omgiven av en lipid lipidens membran, inom deras cytoplasman. För de flesta kända magnetotactic bakterier monteras magnetosomes i kedjor inuti cytoplasman, därmed ger en permanent magnetiskt dipolmoment till cellerna och orsakar dem att anpassa passivt med externa magnetfält. På grund av dessa särdrag har magnetotactic bakterier en stor potential för kommersiella och medicinska tillämpningar. Men de flesta arter är microaerofil och har specifika O2 koncentration krav, vilket gör dem svårare att växa rutinmässigt än många andra bakterier som Escherichia coli. Här presenterar vi detaljerade protokoll för växande tre av de mest studerade stammarna av magnetotactic bakterier, alla som tillhör släktet Magnetospirillum. Dessa metoder möjliggör exakt kontroll av O2 koncentrationen görs tillgängliga för bakterier, för att säkerställa att de växa normalt och syntetisera magnetosomes. Växande magnetotactic bakterier för ytterligare studier med hjälp av dessa förfaranden kräver inte experimentalist vara expert i mikrobiologi. De allmänna metoder som presenteras i den här artikeln kan också användas för att isolera och kultur andra magnetotactic bakterier, även om det är sannolikt att tillväxt medier kemiska sammansättning kommer att behöva ändras.

Framgångsrik beredning av tillväxt medier kan bedömas enligt följande. I slutet av processen, klara lösningar (dvs. fri eventuell fällning) bör erhållas (Detta gäller för både flytande media och O2 gradient halvfasta mediet). En bild som visar den beräknade aspekten av MSR-1 flytande medium innan inympningen kan ses i figur 2a. En lyckad O2 koncentrationsgradient halvfasta mediet signaleras av bildandet av en OAI eft...

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

Växande Magnetotactic bakterier av släktet Magnetospirillum: stammar MSR-1, AMB-1 och MS-1

Vi presenterar ett förfarande för att odla flera stammar av Magnetospirillum i två olika typer av tillväxtmassmedia. Magnetospirillum gryphiswaldense stam MSR-1 odlas i både flytande och O2 koncentrationsgradient halvfasta media medan M. magneticum stam AMB-1 och M. magnetotacticum stam MS-1 odlas i flytande medium.

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

Denna metod gör växande tre olika arter av magnetotactic bakterier som kallas MSR-1, AMB-1, och MS-1. Alla sötvattenarter, och alla från släktet magnetospirillum. Det är ett viktigt första steg för någon form av reproducerbar forskning som involverar dessa organismer.Magnetotaktiska bakterier har mycket specifika syrekrav, varför de utvecklade ett magnetiskt navigationssystem. Det är således mycket viktigt att kontrollera mängden syre som finns tillgängligt för dem. Allt detta protokoll har optimerats för några specifika stammar av sötvatten magnetospirilla.Dess detaljer kan optimeras för att tillgodose syre och näringsbehov av andra magnetotactic bakterier. Installera säkert en gastank för kväve nära en bänk där det finns tillräckligt med utrymme för att ställa upp kvävestationen. Anslut en bit slangar till tanken som är tillräckligt lång för att nå det område där stationen kommer att byggas.Vid behov, applicera Teflon tejp vid utgången av tanken för att undvika eventuella läckage. Att bygga en station som kan bubbla fem flaskor medium samtidigt, skär fyra bitar av slangar av aproximately fem centimeter i längd. Montera ihop rörbitarna i en linje med tre 3-vägs T-formade plastbeslag.Anslut ena änden av denna linje till slangbiten vid utgången av kvävetanken genom en extra T-formad montering. Lägg till en 90-graders armbåge montering i andra änden. Använd tejp för att fästa strukturen på en horisontell metallstång placerad aproximately 30 centimeter ovanför bänken.Anslut fem st slangar av aproximately 20 centimeter i längd till de tre utgångarna av de installerade rördelarna. Ta bort kolvarna från fem en-milliliter plastsprutor, och skär den större änden av dessa sprutor, hålla endast den graderade delen. Fyll dessa sprutor med bomull, var noga med att inte packa för hårt.Sätt in sprutorna i de 20 centimeter långa vertikala stubbitarna. Sätt på gasen, och använd tvålvatten för att säkerställa att det inte finns något läckage när kvävet flödar. Ta bort locken på fem 25 gauge nålar och sätt in dessa nålar i 10-centimeter bitar av tunna slangar.Fäst de förberedda nålarna på sprutorna på kvävestationen. Se till att kväve flyter genom alla fem linjer, och hålla stationen i beredskap. Förbered en 10-millimolar ferrikcitratlösning genom att tillsätta 0,245 gram ferrikcitrat till 100 milliliter destillerat avjoniserat vatten.Värm och rör om för att lösa upp tills en orange klar lösning erhålls. Autoklavera lösningen med hjälp av en standardcykel på minst 15 minuter exponering vid 121 grader Celsius innan den steriliserade stamlösningen förvaras vid rumstemperatur i mörker. För att förbereda fem flaskor flytande tillväxt medium för MSR-1, tillsätt de kemikalier som anges i ett textprotokoll till en bägare som innehåller 300 milliliter destillerat avjoniserat vatten.Tillsats av de sterila ferrikcitrat- och minerallösningarna måste utföras under flamman av en Bunsenbrännare med hjälp av sterila tekniker. Sterila förhållanden är väsentliga för att undvika att kulturen kontamineras av andra bakteriearter. Efter tillsats av alla kemikalier, justera pH till 7,0 med en molar natriumhydroxidlösning.Fördela det nyberedda mediet i 125-milliliter serumflaskor, häll 60 milliliter medium i varje flaska. Bubbla in kväve i mediet i 30 minuter för att avlägsna det upplösta syret med hjälp av de små slangarna som är anslutna till kvävestationen. Placera en butylgummipropp ovanpå varje flaska och lämna en liten öppning så att överskottet av gas kan gå ur flaskan.Efter 30 minuter, crimp täta varje flaska med den förberedda proppen och en aluminium tätning. Aluminiumförseglingen säkerställer att flaskan förblir förseglad under resten av protokollet. Koppla bort nålarna och det tunna slangarna från kvävestationen och ersätt dem med rena nålar.Justera kvävetankens ventiler så att ett skonsamt, kontinuerligt gasflöde lämnar tanken. Nu, sätt in en av nålarna ansluten till kvävetanken i en flaska medium genom gummiproppen. Sätt omedelbart in en annan ren nål i samma flaska.Upprepa detta steg för de andra flaskorna, och låt kväveflödet i ca 30 minuter för att ersätta luften i flaskorna med kväve. Efter 30 minuter ska en flaska kopplas från kvävgasstationen genom att ta bort motsvarande nål. Vänta i några sekunder tills trycket i flaskan med medium minskar till atmosfäriskt tryck, och ta bort den andra nålen.Upprepa detta steg för alla återstående flaskor. För att förbereda 120 milliliter av semisolid tillväxt medium för MSR-1, täck bägaren med aluminiumfolie och autoklav lösningen beredd enligt beskrivningen i textprotokollet. Strax före slutet av autoklavcykeln, förbereda en färsk 4%cystein lösning och justera pH till 7,0 med en fem molar natriumhydroxid lösning, som beskrivs i textprotokollet.Efter autoklavering, låt mediet svalna till 50 till 60 grader Celsius, och föra bägaren under lågan av en Bunsen brännare. Ta bort aluminiumfolien och tillsätt snabbt de kemikalier som anges i textprotokollet med hjälp av sterila tekniker medan du försiktigt rör om. Tillsätt 1,2 milliliter filtersteriliserad cysteinlösning.Efter tillsats av alla kemikalier, överför det varma mediet i 16 milliliter steril skruvlock Hungate rör. Överför 12 milliliter av mediet i varje rör, och försegla rören. För att inokulera stammar MSR-1, AMB-1, och MS-1 i flytande medium, flamma topparna på syre och färska medelstora flaskor genom att applicera etanol på propparna och passerar dem genom lågan av en Bunsen brännare.Använd en steril spruta och en nål, extrahera en milliliter syre från syrgasflaskan och överför den i den färska mediumflaskan. Om du använder inokulat från en annan kultur som odlas i en glasflaska, flamma båda flaskorna. Därefter inokulera en milliliter av den äldre kulturen in i det färska mediet.Inkubera kulturen vid 32 grader Celsius, och inokulera den i färskt medium efter fyra till sju dagar. Att inokulera MSR-1 i syregradient, semisolid medium, kontrollera att röret av färskt medium visar en väldefinierad OAI, materialiseras av en rosa till färglös gränssnitt ungefär en till tre centimeter under ytan av mediet. Om inokulat kommer från en annan syrekoncentration gradient semisolid kultur, skörda bakterierna genom att aspirera 50 mikroliter av kulturen med en steril pipett spets placeras på bandet som bildas av bakterierna.Långsamt inokulera dessa bakterier på OAI i det färska mediet, undvika att störa gränssnittet. Försegla röret och låt bakterierna växa mellan 25 grader Celsius och 30 grader Celsius. För att säkerställa att bakterierna är både magnetiska och modala, placera en droppe kultur på mikroskop täcka slip.Vänd på luckan och installera den på en O-ring som vilar på en glasrutschbana. Se till att droppen inte vidrör bottensglaset. Placera hängande droppe under ett mikroskop och fokusera på en kant av droppen.Placera sydpolen av en magnet nära den kanten, och titta på bakterierna simma mot kanten. Vänd magneten för att få dem att simma i motsatt riktning. Visas här är flaskorna med flytande media före inokulering och efter bakterietillväxt.Grumlighet i den andra flaskan indikerar att bakterier växer. Detta två gånger accelererade filmen visar det förväntade resultatet av en hängande droppe experiment för en modal och magnetisk magnetotaktiska bakterier kultur. Bakterierna simmade inledningsvis mot kanten av droppen när ett magnetfält appliceras.När magnetens fältriktning är omvänd simmade bakterierna bort från kanten där magnetfältet appliceras. Visas här är rör av semisolid medium före inokulering och efter bakterietillväxt. Som väntat bildas ett band av bakterier vid det oxiska-anoxiska gränssnittet och migrerar över tiden när syre konsumeras och gränssnittet flyttas upp.Visas här är en representativ elektron mikrograf av en magnetisk spirillum. Flagellen indikeras av de svarta pilarna, medan de röda pilarna visar magnetosomerna. När du försöker detta förfarande, Det är mycket viktigt att komma ihåg att magnetotactic bakterier har mycket specifika syre nivå krav för att både växa ordentligt och producera magnetosom.Detta protokoll visar hur man kontrollerar och övervakar syrenivåerna i tillväxtmedierna för att uppnå de mikroförhållanden som dessa organismer föredrar. Efter denna metod kan höga koncentrationer av friska och mycket magnetiska celler erhållas. På så sätt kan experiment som kräver stora mängder bakterier utföras, såsom magnetosomutvinning, genomiska och genetiska studier, eller observation av kollektiv rörelse genom mikroskopi.Möjligheten att odla magnetotactic bakterier i labbet är verkligen vad som har gjort det möjligt för forskare att utforska på ett systematiskt sätt de fascinerande biokemiska och fysiska egenskaperna hos dessa 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

Rening av M. magneticum Sila AMB-1 Magnetosome Medverkande Protein MamAΔ41

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 och biosensing med fluorescerande C. elegans Stammar

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

Den gröna monster Process för generering av jäststammar Redovisat flera Gene Strykningar

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

Insamling, isolering och anrikning av naturligt förekommande Magnetotactic bakterier från miljön

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

Övervakning av intraspecieskonkurrens i en bakteriecellpopulation genom kokultivering av fluorescerande märkta stammar

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

Mätning av effekterna av bakterier på<em&gt; C. Elegans</em&gt; Beteende användning av en analys Egg Retention

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

Mätning av mRNA dämpfaktorer i<em&gt; Saccharomyces cerevisiae</em&gt; Använda<em&gt; Rpb1-1</em&gt; Stammar

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

Med hjälp av digital bild Korrelation att karaktärisera lokala stammar på Kärlvävnadsprover

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 detektion av bakterier med användning avgörande provet

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

Ljus Sheet fluorescensmikroskopi av växtrötter som växer på ytan av 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 ...