Fenotypowanie mikroorganizmów

Podobnie do mikromacierzy DNA i proteomiki, które umożliwiają jednoczesną analizę tysięcy genów lub białek, mikromacierze fenotypowe PM (ang. Phenotype MicroArraysTM) firmy BIOLOG pozwalają na ilościową analizę blisko dwóch tysięcy fenotypów danego mikroorganizmu w trakcie jednego badania.

Mikromacierze fenotypowe PM to zestaw 25 96-dołkowych mikropłytek. W zależności od rodzaju płytki, określają one zdolność drobnoustrojów do metabolizowania różnorodnych źródeł węgla, azotu, fosforu i siarki oraz możliwość ich wzrostu zarówno w obecności różnych efektorów metabolicznych lub związków chemicznych, jak również w odmiennych warunkach ciśnienia osmotycznego i pH. Omawiana technologia wykorzystuje sole tetrazoliowe, które jako akceptory elektronów są przekształcane przez żywe, metabolizujące komórki do kolorowych związków formazanowych. A zatem, badany mikroorganizm, metabolizując specyficzne dla niego substancje umieszczone w poszczególnych studzienkach płytek PM, tworzy niepowtarzalny wzór, tzw. „odcisk palca”, na który składają się układ i intensywność wybarwień.

Płytki PM można odczytywać przy użyciu standardowego czytnika mikropłytek lub wykorzystać w tym celu oferowane przez firmę Biolog systemy: OmniLog PM, OmniLog Combo ID lub OmniLog Combo Plus ID. Aparaty OmniLog nie tylko zapewniają pełną automatyzację procesów inkubacji, odczytu i interpretacji wyników, ale również pozwalają na tworzenie wykresów kinetycznych (a więc zależności zmian intensywności zabarwienia w czasie) oraz porównywanie fenotypów między sobą (np. porównywanie wyników uzyskanych dla szczepu dzikiego i mutanta). Ponadto, zastosowane OmniLog PM nr kat. 93182 oprogramowanie łączy każdą studzienkę płytki PM z KEGG, czyli zbiorem dostępnych w internecie, bioinformatycznych baz danych, które zawierają informacje na temat genomów i genów, szlaków metabolicznych oraz metabolitów, co znacznie ułatwia pozyskiwanie interesujących użytkownika informacji.

Mikromacierze fenotypowe PM znajdują szerokie zastosowanie. Mogą one być niezwykle pomocne np. przy optymalizacji warunków hodowli, kiedy wybór odpowiednich składników odżywczych i stymulujących wzrost danego drobnoustroju stanowi kluczowy problem. Co więcej, mikromacierze PM mogą być wykorzystane do poszukiwania nowych substancji czynnych, czy optymalizacji warunków produkcji metabolitów wtórnych przez mikroorganizmy. Płytki PM stanowią interesujące narzędzie pracy dla osób zaangażowanych w badania nad modyfikacjami genetycznymi drobnoustrojów. Przy ich pomocy można bowiem identyfikować mutanty i mutacje. Ponadto, można je wykorzystać do poszukiwania genów kodujących i określania ich funkcji, jak również do testowania stabilności fenotypowej mikroorganizmów oraz w pracach nad pozyskiwaniem szczepów o pożądanych cechach fenotypowych. Jednocześnie, zastosowanie mikromacierzy fenotypowych PM umożliwia nie tylko bezpośrednią ocenę odpowiedzi drobnoustroju na dokonaną zmianę genetyczną, ale także na działanie czynników środowiskowych, określonych substancji chemicznych, bądź leków. Jest to niezwykle użyteczne przy prowadzeniu badań toksykologicznych oraz poszukiwaniu nowych leków (np. przy określaniu celów terapeutycznych). 

Konkretne przykłady zastosowań płytek PM opisuje szereg prac naukowych opublikowanych przez użytkowników technologii i systemów firmy BIOLOG. Odwiedź naszą bibliografię.

Fenotypowanie mikroorganizmów - opis technologii