Sledování tvorby plovoucího biofilmu Mycobacterium smegmatis - morfologická a proteomová analýza

Abstract

Mikroorganismy se mohou vyskytovat v planktonní formě nebo mohou ulpívat na povrchu a vytvářet trojrozměrné útvary zvané biofilmy. Plovoucí biofilmy, tvořené na rozhraní prostředí voda-vzduch, jsou jednou z životních strategií, kterou se mohou bakterie ubírat. Při studiu tohoto typu biofilmu nám jako laboratorní model sloužil nepatogenní druh Mycobacterium smegmatis. Pochopení mechanismů tohoto druhu by mohlo být aplikovatelné i na patogenní zástupce rodu Mycobacterium, jejichž studium obnáší v laboratorních podmínkách řadu nevýhod. Tato diplomová práce se zabývá morfologickou a proteomovou analýzou plovoucího biofilmu M. smegmatis. S využitím binokulární lupy a skenovací elektronové mikroskopie bylo pozorováno, že se bakterie na počátku tvorby biofilmu shlukují a vytváří tzv. "nukleační centra", ze kterých dochází k postupnému rozrůstání biofilmu do okolí. V pozdějších fázích vývoje dochází k jejich postupnému splynutí a vytvoření jednolité vrstvy, která s dalším vývojem sílí a utváří se vícevrstevnatý biofilm. Stěžejní metodou této práce byla dvourozměrná elektroforéza proteinů. S její pomocí byla provedena proteomová analýza plovoucího biofilmu. Před samotným provedením 2D elektroforézy bylo nutné optimalizovat přípravu proteinových vzorků a měření jejich koncentrace. Stejně jako u morfologické...

Microorganisms grow in planktonic form, but more often they adhere to a number of surfaces and create three-dimensional structures called biofilms. Floating biofilms, which are formed at the water-air interface, are one of the life strategies, which the bacteria can take. Non-pathogenic Mycobacterium smegmatis was used as a laboratory model for the study of this kind of biofilm. The understanding of mechanisms of their formation of this species may be applicable to the pathogenic species of the genus Mycobacterium, study of which in the laboratory brings a number of disadvantages. This diploma thesis focuses on the morphological and proteome analysis of the M. smegmatis floating biofilm. Using a stereo microscope and scanning electron microscopy was observed that bacteria clump and create the "nucleation centres" at the beginning of the biofilm development. This centers grow to the surroundings and connect afterwards. In the later stages of the development the centers fuse in compact layer, which then grows into the compact and multilayer biofilm. The key method in this study was two-dimensional electrophoresis of proteins. The proteome analysis of floating biofilm was performed with this method. The preparation of protein samples and the method for protein concentration measurement was optimized....