【現(xiàn)學(xué)現(xiàn)賣·protocol】噬菌體的分離(1)

噬菌體的分離是噬菌體生物學(xué)特性等后續(xù)研究的基礎(chǔ),目前有多種分離技術(shù),其選擇主要是取決于后續(xù)的用途。本文討論了噬菌體分離的一般原理以及從各種來(lái)源獲得純噬菌體分離物的技術(shù)。

先來(lái)一波名詞解釋:

Bacteriocins 細(xì)菌素:

有細(xì)菌產(chǎn)生的有毒蛋白質(zhì),可以殺死或抑制周圍其他細(xì)菌的生長(zhǎng)。

Burst size 噬菌體裂解量:

由受感染的一個(gè)細(xì)胞通過(guò)裂解所釋放的平均噬菌體數(shù)。

Chronic infection 慢性感染:

寄主細(xì)胞不通過(guò)裂解的方式,而是通過(guò)細(xì)胞膜擠出將子代噬菌體釋放到體外。

Double agar overlay 雙瓊脂覆蓋法(DLA):

一種產(chǎn)生可視化噬菌斑(plaque)的試驗(yàn),將宿主細(xì)胞和噬菌體接種在的軟瓊脂中,然后倒在硬一些的瓊脂上,倒薄薄一層。軟薄層瓊脂保證噬菌體擴(kuò)散,而硬厚層瓊脂為細(xì)菌提供營(yíng)養(yǎng)和支撐。

Enrichment 富集:

將含有噬菌體的樣品接種于含有其寄主細(xì)菌和生長(zhǎng)所需營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的基質(zhì)中,以富集可以在該寄主細(xì)菌中繁殖的噬菌體。

Halo 噬菌斑暈圈:

圍繞噬菌斑中心的暈圈,渾濁程度比中心高,比細(xì)菌生長(zhǎng)部分低。


圖 1. 噬菌斑的形態(tài):a. 大噬菌斑和暈圈; b. 中等噬菌斑和暈圈; c. 小噬菌斑,沒(méi)有暈圈. (DOI:10.4308/hjb.22.1.27)

Host strain 宿主菌株:

用于繁殖特定噬菌體的細(xì)菌菌株。

Indicator strain 指示菌株:

在DLA試驗(yàn)中用于生成噬菌斑的菌株,通常也是宿主菌株(但不總是)。

Latent period 潛伏期:

細(xì)胞感染和后代噬菌體釋放之間的時(shí)間。

Lysate 裂解物:

包含子代噬菌體的液體培養(yǎng)基。通常是將噬菌體和宿主細(xì)菌細(xì)胞混合,培養(yǎng)后代噬菌體產(chǎn)生的液體培養(yǎng)基。如果噬菌體是在固體或者半固體培養(yǎng)基中生長(zhǎng),則裂解物指的是從固體或半固體培養(yǎng)基中提取了子代噬菌體的液體緩沖液。裂解物通常需要經(jīng)過(guò)離心或過(guò)濾,去除活的細(xì)菌細(xì)胞和大的細(xì)菌碎片。

Lysogen 溶源性細(xì)菌:

具有原噬菌體/前噬菌體(prophage)的細(xì)菌。

Phage stock 噬菌體庫(kù)存:

通過(guò)噬菌斑純化等方式得到的噬菌體樣品,保證下游試驗(yàn)的穩(wěn)定性。

Plaque assay 噬菌斑測(cè)定:

是一種計(jì)數(shù)樣品中噬菌體滴度的方法,梯度稀釋噬菌體樣品,并接種于指示菌株,計(jì)數(shù)噬菌斑數(shù)量,從而計(jì)算原始樣品中噬菌體的滴度(phage titer)。

Plaque purification 噬菌斑純化:

這是獲得噬菌體純克隆樣品的過(guò)程,通過(guò)去除噬菌斑的瓊脂或者用無(wú)菌接種環(huán)接觸斑塊表面來(lái)挑選板塊。然后將該樣品直接接種到含有寄主菌株的固體培養(yǎng)基上,或者稀釋后接種在含有寄主菌株的液體培養(yǎng)基中。孵育后,從產(chǎn)生的噬菌斑上繼續(xù)重復(fù)該過(guò)程,通常至少需要三輪純化,才認(rèn)為得到了噬菌體的純克隆。


圖 2. 從噬菌斑制備噬菌體原液的示意圖(DOI:10.1016/j.xpro.2021.100784)

Plaque 噬菌斑:

由噬菌體在布滿細(xì)菌的平板上造成的空斑。

Prophage 原/前噬菌體:

指的是位于細(xì)菌基因組中的溫和噬菌體的基因組。在前噬菌體狀態(tài)下,多數(shù)噬菌體基因被關(guān)閉,噬菌體的基因組與宿主一起復(fù)制。當(dāng)受到誘導(dǎo)時(shí),噬菌體變得活躍并發(fā)生病毒復(fù)制。

Soft agar 軟瓊脂:

又稱為半固體瓊脂(semisolid agar)或者頂層瓊脂(top agar)。軟瓊脂含有足夠的瓊脂來(lái)成形,但不足以形成固體層,通常為?0.2-0.7%?的瓊脂。軟瓊脂允許噬菌體擴(kuò)散,同時(shí)最大限度地減少細(xì)菌運(yùn)動(dòng),因此用于噬菌斑的形成。

Superinfection immunity 超感染免疫:

被感染形成的溶源性細(xì)菌,由于細(xì)胞內(nèi)具有原噬菌體,故不能被第一次感染的同種噬菌體或密切相關(guān)噬菌體的再感染。也就是說(shuō),溶源性細(xì)菌具有了抗御同種噬菌體的能力,這種現(xiàn)象稱為超感染免疫。

Temperate phage 溫和噬菌體:

一種可以以前噬菌體狀態(tài)存在的噬菌體,這類噬菌體感染宿主菌后不立即增殖,而是將其核酸整合(Integration)到宿主菌染色體中,隨宿主核酸的復(fù)制而復(fù)制,并隨細(xì)胞的分裂而傳代,這類噬菌體被稱作溫和噬菌體(temperate phage)或溶原性噬菌體(lysogenic phage)。

Virulent phage 烈性噬菌體:

該噬菌體感染細(xì)菌后,產(chǎn)生后代并使細(xì)菌細(xì)胞裂解,沒(méi)有前噬菌體狀態(tài)。


圖 3.?噬菌體生活史和噬菌體介導(dǎo)的轉(zhuǎn)導(dǎo)?(A) 溫和噬菌體生活史; (B) 烈性噬菌體生活史; (C) 噬菌體假溶原狀態(tài)(Pseudolysogeny); (D) 普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)(Generalized Transduction); (E)?特異性轉(zhuǎn)導(dǎo)/局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)(Specialized Transduction)(DOI:10.3389/fmicb.2017.01108).
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