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全自动生长曲线分析仪在食砷菌GFAJ-1菌株的发现所发挥的作用

全自动生长曲线分析仪在食砷菌GFAJ-1菌株的发现所发挥的作用(食砷菌,生长曲线分析仪,GAFJ菌)

2010年,费利莎•沃尔夫-西蒙(Felisa Wolfe-Simo)为首的一支NASA (美国航天总署)生物学家在美国加州某个奇怪的沙漠湖中发现的“GFAJ-1菌株”,他们对微小的GFAJ-1细菌产生兴趣(SCIENCE 2011, 332, 1163-1166),发现这种细菌似乎能够摄取砷维生——这件事前所未见,因为砷是一种对其他所有生命具有毒性的元素。我们知道地球上的生命有各种不同的元素,但DNA本身仅由五种成分构成:碳,氢,氮,氧和磷,这些元素是否它们是否能被其他化学性质相似的元素所取代。砷在周期表中位于磷的下方,具有相似的原子结构。费利莎•沃尔夫-西蒙团队研究人员知道,GFAJ-1菌好像对砷有耐受性,他们了解到莫诺湖中磷的含量很少。于是他们把它放在富含砷的养分中培养,通过应用全自动生长曲线分析仪分析,了解到这类菌在含砷的养分中的环境中能够继续成长,即便养分中的磷完全被移除。我们知道通常细胞复制时需要建立新DNA 的原始素材,在缺乏五种关键成分之一的情况下,这些生物是如何活下来的?


该科研团队随即就这种新发现的细菌展开了研究,GFAJ-1细菌是一种杆状盐单胞菌科(Halomonadaceae)嗜极细菌。早期的研究发现GFAJ-1细菌能在缺乏磷元素的环境中吸收通常被认为有剧毒的砷元素进入细胞内,并利用该元素合成类似ATP、磷脂等有机化合物或对蛋白质进行翻译后修饰,事实上就是GFAJ-1将其DNA结构中的磷换成了砷。


2012年,Marshall 团队就GFAJ-1细菌继续展开研究(SCIENCE 2012, 337, 470-473),研究了GFAJ-1细菌在低磷酸盐高砷酸盐环境中的生长情况,结合LC-MS技术分析GFAJ-1细菌中染色体DNA是否含有砷酸盐。GFAJ-1细菌具有“过滤”机制,其单细胞能够阻止有毒砷酸盐进入。研究结合芬兰Bioscreen C全自动曲线生长分析仪获取了GFAJ-1在含有不同比例组成的磷酸盐和砷酸盐中的生长情况分析,结合DNA电泳技术以及LC-MS技术得出与此前Felisa Wolfe-Simo研究相异的结论(SCIENCE 2011, 332, 1163-1166),因为GFAJ-1细菌中的蛋白质非常特殊,虽然砷酸盐与磷酸盐非常相似,但GFAJ-1不易与砷酸盐结合。GFAJ-1细菌需要营养物质时,它将蛋白质放置在内膜和外膜之间,该蛋白质能够挑选磷酸盐,并送递至细菌内部。该细菌体内的蛋白质具有很好的过滤选择功能,这种细菌并不会很强地与砷酸盐结合在一起,从而使GFAJ-1细菌可以生活在砷酸盐指数高于正常值3000倍的莫诺湖中。


Marshall 团队能够获得这样新颖性的结论与研究过程中使用的全自动生长曲线分析仪(Bioscreen C)的作用是离不开的,由于该仪器能够长时间的同时平行测试96个各种菌株样品的生长曲线,并且所有的测试过程都是自动化的,所获得的生长曲线数据准确,从而为研究者提出与之前的研究不一样的结论,从而推动了对于GFAJ-1细菌的研究的有一个新的研究里程碑。

 


芬兰Bioscreen C 全自动生长曲线分析仪能够1次200个样品地高通量筛选发酵菌株;并能够在短时间内迅速完成发酵条件优化的工作,仪器是能够日夜、全自动、同时培养和检测的。该仪器测试生长曲线的过程中还能排除培养基颜色对OD值的干扰,读值精确;连续培养测试时间可长达1600个小时,大大提高了研究者的工作效率。可应用于厌氧菌生长情况分析,也能监测微生物的生长,而且能监测噬菌体和悬浮细胞的生长,还可用于微型生物测定、化合物作用效果的测量、pH、温度等其他微生物参数、抗生素敏感性测试、食品质量控制(总菌数)。

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