معلومة

الجراثيم العصوية الرقيقة في الحليب

الجراثيم العصوية الرقيقة في الحليب


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

أحتاج إلى تلقيح الأبواغ في الحليب ثم الاعتماد على الطبق. لا أرى بوغًا أبدًا ، فكيف أتعرف عليه من الخلية الجرثومية؟ هل يعرف أي شخص الإجراء وإذا كان هناك اختلافات عن العد الطبيعي في مستعمرات أجار؟


إذا كنت بحاجة إلى تلقيح الحليب بعدد معروف من العصوية الرقيقة الجراثيم ، ثم سيتعين عليك اتباع بروتوكول "sporulation" - (وفقًا لسؤالك ، لست متأكدًا بنسبة 100٪ ما إذا كان هذا هو ما تريد القيام به).

ومع ذلك ، يرجى العثور على بروتوكول sporulation ، الذي طورته جامعتا Bonn و Freiburg ، أدناه:

التجرثم

  1. ثقافة بين عشية وضحاها

    • تلقيح ثقافتك من العصوية الرقيقة في 4 مل LB متوسط
    • دعهم ينموون بين عشية وضحاها عند 37 درجة مئوية ، 200 دورة في الدقيقة
  2. النمو الأسي

    • قم بقياس OD600 لثقافتك الليلية وقم بتخفيفها في LB-medium إلى OD600 من حوالي 0.1-0.2 / ml في 10 ml LB
    • دع الخلايا تنمو إلى OD 600 من 0.8 / مل (37 درجة مئوية ، 200 دورة في الدقيقة)
  3. التجرثم

    • الطرد المركزي 10 مل من الخلايا في 13000 × ز لمدة 1 دقيقة
    • اغسل الحبيبات بـ 1 x PBS
    • أعد تعليق الحبيبات في 5 مل DSM (متوسط ​​التبويض ديفكو)
    • دع الخلايا تنمو لمدة 24 ساعة عند 37 درجة مئوية (200 دورة في الدقيقة)
  4. علاج الليزوزيم (إضافي لتنقية البوغ)

    • عالج العينات باستخدام الليزوزيم (15 مجم / مل) بتخفيف 1: 6
    • احتضان لمدة 1 ساعة في درجة حرارة الغرفة
    • اغسل 6 مرات مع 1 × برنامج تلفزيوني
  5. إضافي:

    • عد الجراثيم باستخدام غرفة العد المحسّنة من Neubauer وصنع قسامات بعدد محدد من الجراثيم لكل قسامة (على سبيل المثال 100 مليون جراثيم لكل 500 ميكرولتر)

(ملاحظة: استخدم دائمًا DSM جديدًا لأن FeSO4 يصدأ عندما يكون في التخفيف)

هل لي أن أذكر بشكل خاص العصوية الرقيقة تم وضع الدليل هنا بواسطة فريق iGEM وأثبت أنه مورد ممتاز. تم أخذ البروتوكول أعلاه منه.

بمجرد الانتهاء من عدد البوغ ، يمكنك بعد ذلك تلقيح الحليب حسب رغبتك. ومع ذلك ، يرجى العلم أن الحليب ، ما لم يكن مبسترًا بالكامل قبل التلقيح ، ليس منتجًا معقمًا. هذا يعني أن الكائنات الحية الأخرى قد تنمو على أي أجار تقرر وضعه عليه.


مقاومة البوغ للحرارة من العصيات الرقيقة

Bacillus subtilis هو كائن نموذجي مدروس جيدًا وقادر على تكوين أبواغ نائمة. يمكن أن تتحمل هذه الجراثيم الظروف البيئية القاسية ، وبالتالي فهي مصدر قلق كبير لصناعة الأغذية.

ينصب التركيز في هذا البحث على المعزولات الغذائية من بكتيريا B. subtilis التي تنتج أبواغ ذات مقاومة عالية للحرارة. يتم تطبيق المعالجة الحرارية بشكل شائع في صناعة الأغذية لتقليل المحتوى البكتيري في المنتجات مما يؤدي إلى منع التلف وإطالة مدة صلاحية المنتج. من الواضح أن هناك تباينًا كبيرًا بين المقاومة الحرارية للأبواغ بين السلالات المختلفة ، وقد ثبت أيضًا أن ظروف التبويض مهمة في تحديد خصائص مقاومة الحرارة النهائية للجراثيم [1،2].

يهدف هذا المشروع إلى تحديد الآليات الجزيئية الكامنة وراء مقاومة الحرارة البوغية. بعد تحديد الاختلافات في مقاومة البوغ للحرارة بين السلالات ، سيتم إجراء التوصيف المظهري والوراثي للسلالات المقاومة للحرارة الشديدة.


مقدمة

يمكن أن يُعزى الوجود في كل مكان لمُشكِّلات الجراثيم البكتيرية في الطبيعة إلى حد كبير إلى قدرتها على إنتاج الأبواغ الداخلية (الأبواغ) التي يمكنها تحمل الظروف البيئية القاسية (Nicholson et al. ، 2000 Setlow ، 2006). يمكن أن تدخل الأبواغ البكتيرية السلسلة الغذائية من العديد من المصادر المختلفة ، على سبيل المثال عن طريق التربة والغبار والأغشية الحيوية (Heyndrickx ، 2011). قد تؤدي خصائص المقاومة الجوهرية للجراثيم إلى البقاء على قيد الحياة أثناء معالجة الطعام ، حيث يعد التسخين أحد العلاجات الأكثر شيوعًا لتقليل الأحمال البكتيرية. تضع هذه العلاجات ضغطًا انتقائيًا على البكتيريا الموجودة ، مما يسمح ببقاء تلك السلالات التي تنتج جراثيم ذات مقاومة عالية للحرارة (Postollec et al. ، 2012). قد تنبت الجراثيم الباقية عند التعرض لبعض المحفزات البيئية ، ويمكنها بعد ذلك استئناف النمو الخضري ، مما قد يؤدي إلى إمراض الغذاء أو تلف الغذاء ، اعتمادًا على الأنواع (Scheldeman et al. ، 2006 Wells-Bennik et al. ، 2016).

جراثيم الأنواع mesophilic التي تنتمي إلى B. الرقيقة توجد المجموعة بشكل شائع في مختلف المكونات الغذائية والمنتجات الغذائية. ال B. الرقيقة المجموعة تشمل الأنواع B. subtilis ، B. amyloliquefaciens ، B. licheniformis ، B. vallismortis ، B. mojavensis ، B. atropheus، و B. sonorensis، والتي هي قريبة نسبيًا ، ولكن يمكن تمييزها (Logan and Vos ، 2009). يمكن أن تنمو هذه الأنواع بشكل عام بين درجات حرارة 30 & # x0201350 & # x000B0C ، مع درجات حرارة نمو تم الإبلاغ عنها تبلغ B. licheniformis حتى 58 & # x000B0C (وارث ، 1978). جراثيم B. الرقيقة ، B. amyloliquefaciens و B. licheniformis توجد بشكل شائع في العديد من المكونات الغذائية والمنتجات الغذائية بما في ذلك الكاكاو والأعشاب والتوابل والخبز والحساء والحليب ومساحيق الحليب (te Giffel et al.، 1996 Oomes et al.، 2007 Lima et al.، 2011 L & # x000FCcking et آل ، 2013 ميلر وآخرون ، 2015). هذه الأنواع هي على سبيل المثال ملوثات معروفة جيدًا للمواد الخام المستخدمة في صناعة الخبز (Rosenkvist and Hansen ، 1995 Sorokulova et al. ، 2003) ، ويمكن للأبواغ أن تنجو من عملية خبز الخبز (Valerio et al. ، 2015). بعد بقاء الأبواغ ، والإنبات ، والنمو ، والخلايا الخضرية B. amyloliquefaciens ، B. subtilis أو B. licheniformis يمكن أن يؤدي إلى تلف المنتجات الغذائية. B. الرقيقة، على سبيل المثال تم الإبلاغ عن وجوده في الكاكاو (Lima et al. ، 2011) مما يؤدي إلى مشروبات الشوكولاتة الفاسدة ، B. licheniformis قد تكون موجودة في الحليب ومساحيق الحليب مما يؤدي إلى تلف منتجات الألبان المعالجة حرارياً (جوبال وآخرون ، 2015) ، و B. amyloliquefaciens قد يفسد الخبز ، مما ينتج عنه خبز روبي عن طريق تحلل النشا وتكوين السكريات خارج الخلية (سوروكولوفا وآخرون ، 2003 فاليريو وآخرون ، 2012 ، 2015). سلالات معينة من B. licheniformis يمكن أن تنتج مادة سامة ، lichenisyn A ، يمكن أن تسبب أمراضًا منقولة بالغذاء (Salkinoja-Salonen et al.، 1999 Nieminen et al.، 2007 Logan، 2012). Lichenisyn هو ببتيد شحمي غير مُصنَّع من الريبوسومات وهو مستقر للحرارة (Konz et al. ، 1999). بسبب القدرة الممرضة لسلالات B. licheniformis، من الأهمية بمكان التحكم في هذه الجراثيم في السلسلة الغذائية (Madslien et al. ، 2013).

وقد لوحظت اختلافات ملحوظة فيما يتعلق بخصائص مقاومة الحرارة الرطبة البوغية للسلالات داخل B. الرقيقة المجموعة (Kort et al. ، 2005 Oomes et al. ، 2007 Lima et al. ، 2011 Berendsen et al. ، 2015). بعد إجراء تحليل مفصل للمقاومة الحرارية لأبواغ 14 سلالة تنتمي إلى B. الرقيقة المجموعة ، يمكن تقسيم السلالات إلى مجموعتين بناءً على مقاومة حرارة الأبواغ (Berendsen et al. ، 2015). ل B. الرقيقة سلالات ، فقد ثبت مؤخرًا أن الأبواغ ذات المقاومة العالية للحرارة تحتوي على Tn1546 ينقول ، تشمل أ سبوفا مشغل مسؤول بشكل مباشر عن هذا النمط الظاهري (المعين سبوفا 2mob ، حيث يشير mob إلى وجود عنصر وراثي متحرك Berendsen et al. ، 2016a). بالإضافة إلى ذلك ، لاحظنا مقاومة عالية للحرارة لجراثيم B. licheniformis و B. amyloliquefaciens السلالات التي حملت تين1546 أظهرت جراثيم هذه السلالات المنقولة مستويات مقاومة للحرارة مماثلة لتلك الموجودة في جراثيم B. الرقيقة سلالات مع Tn1546 ينقول (Berendsen et al.، 2015، 2016a).

في هذه الدراسة ، أبلغنا عن وجود وتكوين Tn1546 متجانسات الينقولات B. الرقيقة التي تم العثور عليها في سلالات B. amyloliquefaciens وسلالات B. licheniformis التي أنتجت جراثيم شديدة المقاومة للحرارة. تم إجراء ذلك عن طريق تحليل الجينوم أو اكتشاف PCR. ال سبوفا تم العثور على 2mob operons في B. amyloliquefaciens و B. licheniformis تم تقديمه إلى B. الرقيقة لتقييم دورهم في مقاومة حرارة البوغ. بالإضافة إلى ذلك ، درجات حرارة النمو للجميع B. amyloliquefaciens و B. licheniformis سلالات (تسعة لكل منهما) مع أو بدون Tn1546 تم تقييم الينقولات.


تحليل العوامل التي تؤثر على حساسية جراثيم العصوية الرقيقة للمواد الكيميائية الضارة بالحمض النووي

الأهداف: لتوضيح العوامل التي تؤثر على حساسية جراثيم العصوية الرقيقة للمواد الكيميائية الضارة بالحمض النووي.

الطرق والنتائج: كانت الأبواغ البرية من النوع B. subtilis المصنوعة في درجات حرارة منخفضة أكثر حساسية للكيماويات الضارة بالحمض النووي مثل الفورمالديهايد وحمض النيتروز مقارنة بالجراثيم التي تم تصنيعها في درجات حرارة أعلى ، ولكن لم يكن هذا هو الحال مع عوامل ألكلة الحمض النووي إيثيل ميثان سلفونات وميثيل ميثان سلفونات. كانت الأبواغ التي تفتقر إلى معظم البروتينات الصغيرة وقابلة للذوبان في الحمض من نوع ألفا / بيتا (تسمى أبواغ ألفا بيتا) المصنوعة في درجات حرارة منخفضة أكثر حساسية للقتل من خلال تلف الحمض النووي بواسطة بيروكسيد الهيدروجين مقارنة بأبواغ ألفا بيتا التي صنعت في درجات حرارة أعلى. درجات الحرارة. إن طبقة البوغ ، التي يختلف تركيبها اختلافًا كبيرًا مع درجة حرارة التبويض ، لعبت دورًا ثانويًا فقط في مقاومة الجراثيم لهذه العوامل المدمرة للحمض النووي. أظهرت الأبواغ التي تم تكوينها في درجات حرارة منخفضة نفاذية أعلى للميثيلامين وتنبت بسرعة أكبر باستخدام الفاعل بالسطح دوديسيلامين أكثر من الجراثيم المصنوعة في درجات حرارة أعلى. أدت معالجة الجراثيم بعامل مؤكسد كيومين هيدروبيروكسيد إلى توعية الجراثيم الباقية على كل هذه العوامل المدمرة للحمض النووي. اختلفت تركيبة الأحماض الدهنية للغشاء الداخلي للجراثيم المصنوعة في درجات حرارة مختلفة اختلافًا كبيرًا ، لكن مستويات الأحماض الدهنية غير المشبعة في الغشاء الداخلي لم تؤثر على مقاومة الجراثيم للعوامل الضارة بالحمض النووي أو التحسس لمثل هذه العوامل عن طريق المعالجة المسبقة باستخدام هيدرو بيروكسيد الكومين.

الاستنتاجات: ارتفاع معدلات نفاذ الميثيلامين عبر الغشاء الداخلي للجراثيم الناتجة في درجات حرارة منخفضة والحساسية الأكبر للجراثيم من النوع البري المصنوعة في درجات حرارة منخفضة للفورمالديهايد وحمض النيتروز وجراثيم ألفا بيتا المصنوعة في درجات حرارة منخفضة لبيروكسيد الهيدروجين ، جميعها العوامل التي يجب أن تمر عبر الغشاء الداخلي للبوغ لإتلاف الحمض النووي في لب البوغ ، تشير إلى أن نفاذية الغشاء الداخلي هي عامل مهم يؤثر على حساسية الجراثيم لهذه العوامل. إن تحسس الجراثيم للمواد الكيميائية الضارة بالحمض النووي عن طريق المعالجة المسبقة بعامل مؤكسد ، وهو علاج يزيد من نفاذية الغشاء الداخلي للجراثيم ، والإنبات السريع للدوديسيلامين للجراثيم المصنوعة في درجات حرارة منخفضة يتوافق مع هذا الاقتراح.

أهمية الدراسة وتأثيرها: توفر النتائج في هذا الاتصال رؤية جديدة للعوامل التي تؤثر على مقاومة أبواغ أنواع العصيات للمواد الكيميائية التي تقتل الأبواغ عن طريق إتلاف الحمض النووي للبوغ.


طرق التعطيل الجسدي ل عصية جراثيم

المعالجة الحرارية التقليدية

أظهر Appert (1810) أن تسخين الطعام في حاوية مغلقة يمكن أن يحافظ على الرف ثابتًا لفترات طويلة في درجة حرارة الغرفة ، و Bigelow et al. (1920) صنع أول نموذج رياضي متعلق بالمعالجة الحرارية مثل حركيات تعطيل البوغ الخطي اللوغاريتمي (Gould، 2006 Leuschner and Lillford، 2003).

عصية توجد الأنواع ذات الأبواغ الداخلية في العديد من الخضروات الحارة مثل الثوم والزنجبيل والبصل. يمكن استخدام المعالجة بالحرارة العالية في معوجة لتعقيم الأبواغ المقاومة للحرارة. عصية غالبًا ما توجد الأنواع في الحليب الخام وتلعب دورًا مهمًا في تلف الحليب والمنتجات القائمة على الحليب ، ويمكن أن يؤدي استخدام المعالجة عالية الحرارة (UHT) إلى تعطيل الجراثيم السليمة لتحقيق عمر تخزين طويل في الغرفة (Atrih and Foster، 2002 Crielly et al.، 1994 Gould، 2006).

الكائنات الحية الدقيقة المقاومة للحرارة مثل B. الرقيقة قد تكون الأبواغ المشتقة من التربة موجودة في حليب الصويا ، كما أن المعالجة التقليدية طويلة الأمد لحليب الصويا بدرجة حرارة عالية توفر تثبيطًا كافيًا لهذه الجراثيم. ومع ذلك ، فإن عمليات التسخين التي تنطوي على معوجة و UHT تؤثر سلبًا على المذاق واللون وجودة الملمس بسبب تمسخ البروتين وتحلل المغذيات عند درجات حرارة عالية تصل إلى 121-135 درجة مئوية (Crielly et al.، 1994 Leuschner and Lillford، 2003).

آلية مقاومة الأبواغ للحرارة الرطبة غير معروفة ، ولكن يمكن أن تكون متعددة المكونات ، مثل الأبواغ البروتوبلاستية ذات المستويات المنخفضة من الماء. بالإضافة إلى ذلك ، يساهم تمعدن الجراثيم في مقاومة الحرارة كما يفعل الكالسيوم DPA. على عكس عدم فهم آلية مقاومة الحرارة الرطبة ، فإن البروتينات الصغيرة القابلة للذوبان في الحمض النووي المرتبطة بالحمض النووي هي سبب رئيسي لمقاومة الحرارة الجافة (Atrih and Foster ، 2002 Crielly et al. ، 1994 Leuschner and Lillford ، 2003).

رواية المعالجة الحرارية

يقال إن التسخين الأومي القائم على التسخين بالمقاومة الكهربائية قد استخدم لتعطيل الكائنات الحية الدقيقة في الحليب في عام 1919 (Anderson and Finkelstein ، 1919). اليوم ، تم إجراء دراسات مختلفة باستخدام تيار متناوب منخفض التردد من 500 هرتز إلى 20 كيلو هرتز بدلاً من التيار المتناوب التجاري من 50-60 هرتز وتم وضع الشروط التي يمكن تطبيقها على بعض المنتجات مثل صلصة المعجون وكعكة السمك. يعتبر التسخين الأومي مع التيار المتردد المنخفض مفيدًا بسبب زيادة الاستقرار وكفاءة الطاقة (Uemura et al. ، 2010).

حتى وقت قريب ، كان يُعتقد عمومًا أن التسخين الأومي يقتل الكائنات الحية الدقيقة من خلال التأثير الحراري لتوليد الحرارة المنتظم والسريع. ومع ذلك ، تشير المزيد والمزيد من الأدلة إلى احتمال حدوث تأثيرات غير حرارية (Somavat et al. ، 2012). تمت مقارنة المعالجات الأومية بترددات 60 هرتز و 10 كيلو هرتز مع التسخين التقليدي عند 121 و 125 و 130 درجة مئوية لأربع فترات احتجاز مختلفة. أظهر كلا المعالجات الأومية اتجاهًا عامًا للتسارع Geobacillus stearothermophilus تعطيل الجراثيم. من المفترض أنه في ظل ظروف درجات الحرارة المرتفعة ، يمكن أن تؤدي تذبذبات المجال الكهربائي لجزيئات حمض الديبيكولينك القطبية (DPA) والبروتينات البوغية إلى التعطيل السريع. ومع ذلك ، هناك القليل جدًا من الأدبيات حول التأثير غير الحراري للكهرباء على الجراثيم البكتيرية أثناء التسخين الأومي. يتطلب التحقق البيولوجي الفعال للتسخين الأومي لتحقيق الإمكانات الكاملة للعملية طرقًا تحليلية وتفسيرية جديدة. إذا كان هناك تأثير غير حراري للكهرباء على التسخين الأومي ، فمن المحتمل أن يحسن الجودة عن طريق تقليل شدة العملية (Somavat et al. ، 2012).

Uemura et al. (2010) درس تأثير تعطيل B. الرقيقة الأبواغ في حليب الصويا مع تسخين الترددات الراديوية (Uemura et al. ، 2010). عند معالجة حليب الصويا بتردد 28 ميجاهرتز ، تم الحصول على النتائج التالية. خفض معالجة التسخين بالترددات الراديوية B. الرقيقة الأبواغ في حليب فول الصويا بأربعة أوامر لوغاريتمية عند مخرج 115 درجة مئوية. عند معالجة حليب الصويا ، فإن فيلم التفلون الذي يغطي القطب الكهربائي يمنع بشكل فعال التحجيم. كان التوفو المصنوع من حليب الصويا المسخن بالترددات الراديوية قوة تكسير أعلى من التوفو المصنوع من حليب الصويا المسخن التقليدي. وخلص إلى أن تسخين الترددات الراديوية يمكن استخدامه لتحسين سلامة فول الصويا وجودة التوفو (Uemura وآخرون ، 2010).

معالجة التثبيط غير الحراري

تم التركيز في الآونة الأخيرة على طرق تثبيط الجراثيم غير الحرارية التي تعتمد على أنواع مختلفة من الطاقة الفيزيائية مثل الضغط العالي والموجات فوق الصوتية والمجالات الكهربائية عالية الجهد والبلازما الباردة لتعطيل البكتيريا المسببة للأمراض التي تنقلها الأغذية والفطريات الفاسدة المرتبطة بتدهور الجودة والسلامة (Cho et al.، 1999 Hayakawa et al.، 1998 Marquez et al.، 1997 Mendes-Oliveira et al.، 2019).

ومع ذلك ، فإن البكتيريا التي تشكل البويضات مثل B. الرقيقة تظهر مقاومة للعلاجات الفيزيائية. تمت دراسة العديد من الطرق الجديدة مؤخرًا بغرض التغلب على مقاومة بعض الجراثيم لطرق التعطيل غير الحراري (الجدول 2) (Cho et al. ، 1999 Hayakawa et al. ، 1998 Marquez et al. ، 1997 Moreau et al. ، 2000 Sawai et al.، 1997 Vaid and Bishop، 1998 Warrimer et al.، 2000). حققت إحدى الدراسات في قتل الأبواغ البكتيرية باستخدام مجال كهربائي نبضي عالي الجهد (HVPEF) (ماركيز وآخرون ، 1997). أشارت النتائج إلى أن عصية تعرضت الأبواغ للتلف عندما كانت شدة المجال الكهربائي 35 كيلو فولت / سم. تم شرح الآلية الأساسية لتعطيل الجراثيم من خلال قطبية النبض ، وستصبح الأيونات في قشرة البوغ طبقة واقية تمنع الإشعاع من اختراق اللب ، وتم تدمير القشرة بواسطة الاستقطاب الأيوني البيني ، ومع ذلك ، فإن الآلية الدقيقة لم تكن واضحة ( ماركيز وآخرون ، 1997). في دراسة أخرى ، هناك طريقة مرتبطة بالمجال الكهربائي المركز عالي الكثافة (CHIEF) التي طورتها جامعة مينيسوتا لديها إمكانات كبيرة كعملية تجارية للبسترة غير الحرارية للأطعمة السائلة الطازجة (Deng et al. ، 2013). كان متوسط ​​(± الانحراف المعياري) لتعطيل الميكروبات بعد إخضاع عينات الحليب لتمرير واحد عبر CHIEF 2.95 (± 0.35) ، 2.75 (± 0.25) ، و 0.18 (± 0.15) سجل CFU / مل لـ السالمونيلا, L. monocytogenes وجراثيم B. cereus، على التوالى. تأثير تعطيل العلاج لمرة واحدة عصية كانت الأبواغ أقل ، ولكن من المتوقع أن تؤدي التمريرات الإضافية إلى تقليل البكتيريا (Deng et al. ، 2013).

Hayakawa et al. (1998) عن استخدام الضغط السريع لتعطيل الأبواغ المقاومة للحرارة من ب. stearothermophilus IFO 12550. أقل من 400 ميجا باسكال ، الأبواغ المقاومة للحرارة مثل B. stearothermophilus لا يمكن تعقيمها باستخدام طريقة ضغط بسيطة (Amador-Espejo et al. ، 2014 Hayakawa et al. ، 1998). ومع ذلك ، عندما تم تطبيق ضغط 200 ميجا باسكال عند 75 درجة مئوية لمدة 60 دقيقة ، كان معدل قتل البوغ 4 لوغاريتمات CFU / مل. زادت عملية التعطيل هذه من نفاذية الماء عند الضغط العالي ودرجة الحرارة المرتفعة بسبب التدمير المادي لطبقة البوغ (Amador-Espejo et al. ، 2014 Hayakawa et al. ، 1998).

الإشعاع فوق البنفسجي فعال في قتل البكتيريا التي تشكل الجراثيم التي تلوث سطح المواد المختلفة. لقد ثبت أن تعطيل الخلايا عن طريق الإشعاع فوق البنفسجي يرجع أساسًا إلى التأثير المميت على الحمض النووي. يمكن أن يتسبب التعرض للأشعة فوق البنفسجية في عدد من الآثار الضارة مثل التدفق غير الطبيعي للأيونات وزيادة نفاذية غشاء الخلية وإزالة الاستقطاب في غشاء الخلية (Cho et al.، 2012 Gayán et al. 2013 Sun et al.، 2016). الأشعة فوق البنفسجية254 أظهر أقوى تأثير تعطيل ، مستوى B. الرقيقة انخفضت الجراثيم بحوالي 3.6-log دورة بعد 3 دقائق من التعرض ، و 2.5-log تقليل في الجراثيم بعد 3 دقائق عند التعرض للأشعة فوق البنفسجية185 (تشو وآخرون ، 2012).

يعد الضوء النبضي المكثف (IPL) أحد تقنيات المعالجة غير الحرارية التي تطبق نبضات ضوئية مكثفة قصيرة المدى على سطح الطعام. يشبه الطيف المستخدم بواسطة IPL ضوء الشمس (170-2600 نانومتر) ، لكن شدة الضوء أقوى بـ 20000 مرة. يمكن تطبيق هذا الضوء على أسطح الطعام أو مواد التعبئة والتغليف لقتل الكائنات الحية الدقيقة بشكل فعال مع تقليل 3-6 لوغاريتمات عصية جراثيم. على الرغم من أن آلية تعطيل IPL لم يتم توضيحها بشكل كامل ، إلا أنه من المقبول عمومًا أن الإجراء المميت الرئيسي لـ IPL يمكن أن يُعزى إلى الآليات الحرارية الضوئية و / أو الكيميائية الضوئية المرتبطة بالتعديل الكيميائي وانقسام الحمض النووي (Anderson et al. ، 2000 Cho et آل ، 2012 Setlow ، 2006).


قتل جراثيم عصية الأنواع عن طريق بروميد سيتيل ترايميثيل الأمونيوم

بيتر سيتلو ، قسم البيولوجيا الجزيئية والفيزياء الحيوية ، UConn Health ، فارمنجتون ، CT 06030-3305 ، الولايات المتحدة الأمريكية.

كلية الموارد والهندسة البيئية ، جامعة Jiangxi للعلوم والتكنولوجيا ، Ganzhou ، الصين

قسم البيولوجيا الجزيئية والفيزياء الحيوية ، صحة UConn ، فارمنجتون ، CT ، الولايات المتحدة الأمريكية

قسم البيولوجيا الجزيئية والفيزياء الحيوية ، صحة UConn ، فارمنجتون ، CT ، الولايات المتحدة الأمريكية

قسم البيولوجيا الجزيئية والفيزياء الحيوية ، صحة UConn ، فارمنجتون ، CT ، الولايات المتحدة الأمريكية

قسم البيولوجيا الجزيئية والفيزياء الحيوية ، صحة UConn ، فارمنجتون ، CT ، الولايات المتحدة الأمريكية

بيتر سيتلو ، قسم البيولوجيا الجزيئية والفيزياء الحيوية ، UConn Health ، فارمنجتون ، CT 06030-3305 ، الولايات المتحدة الأمريكية.

الملخص

للتحقيق في آثار خافض التوتر السطحي الكاتيوني سيتيل ترايميثيل أمونيوم بروميد (CTAB) ، وهو مطهر ، على أبواغ عصية محيط.

الطرق والنتائج

قدرة CTAB على إطلاق إطلاق عصية تم فحص مستودع الأبواغ الكبير لحمض الديبيكولينك (DPA) في مخلّب 1: 1 مع Ca 2+ (CaDPA) ، ولقتل الجراثيم. إطلاق CaDPA التي تسببها CTAB من جراثيم العصوية الرقيقة, بكتيريا سيريوس العصويه و Bacillus megaterium، ولكن لم يتبعه اكتمال الإنبات. زاد إطلاق CaDPA الناجم عن CTAB عند درجات حرارة أعلى ، وكان مثالياً لـ B. الرقيقة جراثيم عند درجة الحموضة 9 · 4 و 30 ميكروغرام مل -1 CTAB. كما قتل CTAB عصية الجراثيم كما يتضح من عدد الصفائح والتلوين الحيوي للجراثيم الخاملة المعالجة وبعد إنباتها. لكن، B. cereus و العملاق B. كانت الأبواغ أكثر حساسية من CTAB B. الرقيقة جراثيم. إطلاق CaDPA وقتل جراثيم متساوية التكاثر المعالجة بـ CTAB B. الرقيقة كما تم فحص المسوخات التي تفتقر إلى بروتينات الإنبات ، ومقارنتها بتأثيرات دوديسيلامين الجرثومي المعروف على الجراثيم ، لتحديد كيفية تأثير CTAB على الجراثيم.

الاستنتاجات

أظهرت نتائج هذا التحقيق أن CTAB يقتل جراثيم من ثلاثة عصية ربما عن طريق إتلاف الغشاء الداخلي للبوغ ، على الرغم من أنه من الممكن أيضًا أن بعض عمليات القتل بواسطة هذا العامل تتبع تحفيز إنبات البوغ.

أهمية وتأثير الدراسة

تشير نتائج هذا العمل إلى أن CTAB هو أيضًا مطهر ، ولكنه أيضًا مبيد للجراثيم ، وقد يكون مساعدًا مفيدًا في إزالة التلوث من الجراثيم ، خاصة في درجات الحرارة المرتفعة.


تنبت أبواغ Bacillus thermoamylovorans ذات المقاومة العالية جدًا للحرارة بشكل سيئ في الوسط الغني على الرغم من وجود جير التكتلات ولكن بكفاءة عند التعرض لحمض الكالسيوم ديبيكولينك

الشكل 1 مقارنة بين عدد البوغ (سجل10 CFU / مل) تم الحصول عليها لكل سلالة عن طريق قياس التدفق الخلوي والطلاء على BHI بعد المعالجة الحرارية عند 80 درجة مئوية لمدة 10 دقائق. تم رسم متوسط ​​الأعداد من ثلاث تجارب مستقلة ، وتعرض أشرطة الخطأ الانحرافات المعيارية.

الإنبات بالمغذيات.

الشكل 2 التحديد الكمي لكفاءة إنبات البوغ باستخدام الفحص المجهري الطوري. تم تنشيط الأبواغ إما بالحرارة (HA) أو لا (n-HA) وتعرضت لـ BHI بالإضافة إلى فيتامين B12 (A) أو Ca-DPA (B) أو Tris buffer (عنصر تحكم). تم حساب الإنبات كنسبة مئوية من جراثيم الطور المظلمة على صور مجهرية متباينة الطور تم إجراؤها بعد 3 و 6 و 24 ساعة من الحضانة مع النابتة (تظهر الصور لمدة 24 ساعة فقط). تم رسم متوسط ​​النسب المئوية من تجربتين مستقلتين ، بما في ذلك أشرطة الخطأ على أساس الانحرافات المعيارية. شريط النطاق ، 2 ميكرومتر.

إنبات مع Ca-DPA.

تعدين الجينوم لجينات الإنبات.

الشكل 3 التصور التخطيطي لهياكل الأوبرا المتوقعة لـ جير(X1)ABC و جير(X2)ABC، ترميز مستقبلات الجراثيم المفترضة (A) ، cwlJ, gerQ, cwlJ2، و gerQ2، والمشاركة في إنبات Ca-DPA (ب) ، وخمسة سبوفا أوبرا spo(VA1), spo(VA2), spo(VA3), spo(VA4)، و spo(VA5) (ج). مواقع ربط عامل سيجما مع العتبة ص يشار إلى القيم المستخدمة للتنبؤ بأسهم سوداء. تشير النجمة إلى ذلك cwlJ2 و gerQ2 موجودة فقط في السلالات B4064 و B4065 (أ). ال سبوفا العوامل 2 و 3 و 4 [spo(VA2), spo(VA3)، و spo(VA4)] بجوار سبوفا تحتوي الجينات أيضًا على جينات تشفر البروتينات الافتراضية ، يشار إليها بأسهم رمادية فاتحة ، ومواقع ارتباط عامل سيجما الداخلي المتوقعة (C). مشغل spo(VA2) ، التي تحتوي على spo(VA2)ج و spo(VA2)د الجينات ، على حافة كونتيج في جينومات جميع عزلات B. وبالتالي ، فإن تسلسل النوكليوتيدات والمحفزات المتوقعة قبل الجينين اللذين يشفران البروتينات الافتراضية (يشار إليها باسم ح **) غير معروف. ومع ذلك ، مثل تسلسل النوكليوتيدات للاثنين ح ** الجينات التي تشفر البروتينات الافتراضية في المشغل spo(VA2) يشبه إلى حد كبير تسلسل ح ** الجين أمام spo(VA3)ج الجين في الاوبرون spo(VA3) ، فمن المحتمل أن تسلسل المنبع من العوامل spo(VA2) و spo(VA3) متشابهة (C). تشير المقاييس الموجودة أسفل كل جزء من الشكل إلى المسافات في أزواج قاعدة النيوكليوتيدات.

إبطال نشاط البوغ الحراري والنمذجة.

الشكل 4 (أ إلى د) قطع إبطال الحرارة البوغية لسلالات B. (E و F) بالنسبة للسلالة B4064 ، تم تحديد تعطيل الجراثيم بشكل إضافي عند 115 درجة مئوية (E) و 120 درجة مئوية (فهرنهايت). بالنسبة لجميع السلالات ، تم تعريض محصولين بوغين مستقلين للمعالجة الحرارية ، يليها التعرض لـ Ca-DPA (40 ملي مولار لمدة 3 ساعات) أو ليس قبل تعداد الناجين. الدوائر المفتوحة والمربعات المفتوحة تتوافق مع محاصيل البوغ 1 و 2 ، على التوالي ، بدون معالجة Ca-DPA. الدوائر المغلقة والمربعات المغلقة تتوافق مع محاصيل البوغ 1 و 2 ، على التوالي ، مع معالجة Ca-DPA.

محتويات

الالتزام بتحرير التبويض

على الرغم من أن الأبواغ في B. الرقيقة بسبب الجوع ، لا يبدأ البرنامج التنموي لأبواغ على الفور عندما يتباطأ النمو بسبب محدودية المغذيات. يمكن أن تحدث مجموعة متنوعة من الاستجابات البديلة ، بما في ذلك تنشيط الحركة السوطية للبحث عن مصادر غذاء جديدة عن طريق الانجذاب الكيميائي ، وإنتاج المضادات الحيوية لتدمير ميكروبات التربة المتنافسة ، وإفراز الإنزيمات المتحللة بالماء لسحب البروتينات والسكريات خارج الخلية ، أو تحفيز `` الكفاءة ''. لامتصاص الحمض النووي الخارجي للاستهلاك ، مع الآثار الجانبية العرضية المتمثلة في تكامل المعلومات الجينية الجديدة بشكل ثابت. الأبواغ هي الاستجابة الأخيرة للمجاعة ويتم قمعها حتى تثبت الاستجابات البديلة بأنها غير كافية. وحتى مع ذلك ، يجب استيفاء شروط معينة مثل سلامة الكروموسومات ، وحالة تكرار الكروموسومات ، وعمل دورة كريبس. [1]

طبيعة التنظيم تحرير

يتطلب التبويض قدرًا كبيرًا من الوقت وأيضًا الكثير من الطاقة وهو أمر لا رجعة فيه بشكل أساسي ، [2] مما يجعل من الضروري للخلية مراقبة محيطها بكفاءة والتأكد من بدء عملية التبويض في الأوقات الأكثر ملاءمة فقط. يمكن أن يكون القرار الخاطئ كارثيًا: تموت الخلية الخضرية إذا كانت الظروف قاسية للغاية ، في حين أن البكتيريا التي تشكل أبواغًا في بيئة تساعد على النمو الخضري ستكون خارج المنافسة. [3] باختصار ، إن بدء عملية التبويض عبارة عن شبكة منظمة بإحكام شديد مع العديد من نقاط التفتيش للتحكم الفعال.

يلعب اثنان من منظمي النسخ ، σH و Spo0A ، أدوارًا رئيسية في بدء عملية التبويض. تشارك العديد من البروتينات الإضافية ، بشكل رئيسي عن طريق التحكم في التركيز المتراكم لـ Spo0A

يقع P. Spo0A في نهاية سلسلة من تفاعلات نقل الفوسفور بين البروتينات ، Kin – Spo0F – Spo0B – Spo0A ، والتي يطلق عليها "phosphorelay". تنظيم هذه العوامل المختلفة التي تتحكم في التركيز المتراكم لـ Spo0A

P وتفاعلاتهم موصوفة بالتفصيل في الشكل 2:

في الجدول أدناه ، المصطلح "المنشطون يشير إلى الجينات / البروتينات التي تؤدي في النهاية إلى بدء تكوين الأبواغ والقامعون يشير إلى تلك التي تمنع بدء التبويض.

تشكل الأبواغ جزءًا من دورات حياة مجموعة متنوعة من الكائنات الحية مثل العديد من البكتيريا والنباتات والطحالب والفطريات وبعض الكائنات الأولية. في خميرة الخميرة (Kingdom Fungi) ، مجموعة الجينات المبكرة التي تنشط الأبواغ يتم تحفيزها بواسطة Ime1 (محفز الانقسام الاختزالي 1) والمنظم للجينات الوسطى هو Ndt80p. [4] وبالمثل ، في قرص ديكتيوستيليوم (قالب الوحل) و SDF-2 و cytokinins يتم إفرازها أثناء التطوير المتأخر لإطلاق مسارات تحويل الإشارة التي تؤدي إلى زيادة نشاط بروتين كيناز المعتمد على cAMP ، PKA ، والذي يؤدي إلى تغليف سريع بالإضافة إلى ضمان سكون الأبواغ. [5]


تطبيق العصوية الرقيقة في الزراعة والمواد الحيوية والطب

لأنه بروبيوتيك غير ممرض ، B. الرقيقة غالبًا ما يستخدم كمضاف جرثومي لتحسين وظيفة الأمعاء عند الحيوانات. وجد أنه يعزز نمو الحيوانات ويمنع الأمراض [80]. يمكن تصنيعه على شكل أبواغ داخلية ، والتي تدخل بعد ذلك القناة المعوية للحيوانات وتنشط بسرعة لإفراز البروتياز النشط للغاية ، مثل الليباز والأميلاز في القناة المعوية العليا ، مما يساعد على تحلل الكربوهيدرات المعقدة في علف النبات. بالإضافة إلى، B. الرقيقة يمكن أن تنتج عديد الببتيدات التي لها تأثير مضاد ضد مسببات الأمراض المعوية ، مما يحسن بشكل فعال من هضم العلف. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن استخدامه في المعالجة الحيوية للمياه والوقاية من الأمراض في كائنات الاستزراع المائي مثل الجمبري والأسماك [7]. لأن B. الرقيقة هي بكتيريا هوائية ، تساهم في البيئة اللاهوائية عن طريق استهلاك الأكسجين في الأمعاء ، والذي بدوره يعزز تكاثر البكتيريا السائدة في الأمعاء ، مما يحافظ على التوازن البيئي للأمعاء.

B. الرقيقة يمكن أن تفرز مجموعة متنوعة من الببتيدات والبكتيريا المضادة للميكروبات منخفضة الوزن الجزيئي ، مثل سيرفاكتين [81] وباسيليسين [82] وسبيتيلين [83] ، والتي لها قيمة محتملة في الهندسة الطبية الحيوية والغذاء والزراعة [84]. الببتيدات المضادة للميكروبات من B. الرقيقة هي أدوات علاجية واعدة ، بسبب نشاطها الواسع ونشاطها القاتل السريع ضد مجموعة متنوعة من مسببات الأمراض. مع تزايد مشاكل المقاومة الميكروبية بسبب الاستخدام غير العقلاني للمضادات الحيوية التقليدية ، ستلعب الببتيدات المضادة للميكروبات دورًا أكثر أهمية في علاج الالتهابات البكتيرية [85]. تتمتع الببتيدات المضادة للميكروبات أيضًا بمزايا السلامة والود البيئي. تستخدم على نطاق واسع كمضافات علفية في الزراعة وتربية الحيوانات لتعزيز هضم الألياف الحيوانية وصحة الأمعاء. B. الرقيقة يمكن أن يحسن توازن الجراثيم المعوية ولديه القدرة على تحسين صحة الأمعاء وكفاءة امتصاص الطعام. أظهرت الدراسات أن الإضافة B. الرقيقة يمكن أن تحسن الأبواغ الموجودة في علف أبقار الألبان من إنتاج الحليب والبروتين [86]. علاوة على ذلك ، مضيفا B. الرقيقة يمكن أن يؤدي اتباع نظام غذائي للدجاج البياض إلى تحسين أدائها وكذلك جودة قشرة البيض الذي تنتجه الدجاج البياض المسن [87].

الأغشية الحيوية عبارة عن مجتمعات منظمة من خلايا مرتبطة ارتباطًا وثيقًا تشكل الحالة السائدة لنمو البكتيريا في البيئات الطبيعية والتي من صنع الإنسان [88]. يمكن استخدام الأغشية الحيوية لإنتاج مواد حية ذات وظائف ذاتية الشفاء ، وهو أمر مرغوب فيه للعديد من المنتجات [89]. B. الرقيقة يمكن أن تشكل أغشية حيوية معقدة وقوية وهي سلالة نموذجية جيدة لدراسة تكوين الأغشية الحيوية. أظهرت الدراسات الحديثة أن الأغشية الحيوية المعتمدة على آلية بروتين تاسا اميلويد في B. الرقيقة يُظهر سلوكًا لزجًا مرنًا من الهلاميات المائية. أظهرت الدراسات أن الأغشية الحيوية يمكن تصنيعها بدقة في بنى مجهرية مختلفة ثلاثية الأبعاد (3D) من خلال الطباعة ثلاثية الأبعاد وتقنية الكبسلة الدقيقة [90]. بالمقارنة مع المواد الكيميائية ، فإن هذه المادة الحية الاصطناعية لها نشاط أيضي ، وقدرة على التجديد الذاتي ، وقابلية للبرمجة [89]. بالإضافة إلى قدرة B. الرقيقة لتكوين الأغشية الحيوية يعزز تخليق خماسي الببتيد المستشعر للنصاب وأكسيد النيتريك (NO) ، والذي يمكن أن يؤخر شيخوخة العائل [91]. يحسن تكوين الأغشية الحيوية من قدرة الكائنات الحية الدقيقة على استقلاب العناصر الغذائية وإنتاج المواد الكيميائية ، ويمكن استخدامه لتحسين استقرار عمليات التخمير. تظهر الدراسات الحديثة أن مفاعل الأغشية الحيوية يمكن أن يعزز إفراز MK-7 خارج الخلية [92].

عندما تواجه الجوع ، B. الرقيقة تنتج الأبواغ الداخلية التي يمكنها البقاء على قيد الحياة لفترة طويلة في حالة تحنيط. وعندما تتوفر العناصر الغذائية ، تنبت مرة أخرى [93]. تساعد هذه الخاصية على التعبير الناجح عن المستضدات غير المتجانسة أو زيادة النشاط النسبي ، واستقرار درجة الحرارة ، واستقرار الأس الهيدروجيني ، وإعادة استخدام الإنزيمات على سطح الجراثيم. يمكن الاستفادة من مقاومة الإجهاد الهائلة للأبواغ لتحسين الاستقرار وتعزيز إعادة استخدام الإنزيمات في البيئات المعقدة [94]. بالإضافة إلى ذلك ، تم مؤخرًا تطبيق تقنية عرض سطح البوغ بنجاح في إنتاج بوليمرات البروتين واللقاحات والإنزيمات الصناعية [95]. تم التعبير عن إنزيمات مثل الليباز والكيتيناز بنجاح على سطح الإندوسبورات [94].

الاستنتاجات ووجهات النظر المستقبلية

باعتبارها الأنواع النموذجية الرئيسية للبكتيريا موجبة الجرام ، B. الرقيقة has a broad array of mature genetic tools, promoters, and plasmid expression systems, which can be used in metabolic engineering, protein expression, and synthetic biology. It can produce chemicals, enzymes, and other industrial bio-products, but also be used as a platform for vaccine preparation or a feed additive in agriculture. Moreover, it is also an ideal model for studying biofilm formation and other physiological characteristics of attached cells. This paper reviewed the advantages of B. الرقيقة as a chassis cell from several aspects, including genetic manipulation, and heterologous gene expression, as well as its application in industry, agriculture, and medicine.

However, although B. الرقيقة has various attractive applications, it remains far less studied than its Gram-negative counterpart, بكتريا قولونية. This remains true even in the present era with rich methodology and rapid tool development. One major bottleneck in the application of new methods attribute to the lower efficiency of plasmids construction in B. الرقيقة compared with بكتريا قولونية. To solve this, future engineered strains of B. الرقيقة can be developed to allow direct plasmid construction. Conversely, the high recombination rate of B. الرقيقة has some advantages for the development of genome editing tools.

Our goal was to provide reads with a general understanding of the characteristics of B. الرقيقة, so one can take advantage of its features for certain applications or research purposes. Of course, as more and more scientists and engineers contribute studies on B. الرقيقة, more technologies, tools, and methods will be applied to B. الرقيقة in the future, and the potential of this bacterium for scientific and industrial applications will be enhanced further.


شاهد الفيديو: أعراض وعلامات الحمل الأكيدة قبل ميعاد الدورة (شهر فبراير 2023).