Analýza bakteriálních buněk pomocí průtokové cytometrie a fluorescenční mikroskopie

Abstract

Tato diplomová práce se zabývá možnostmi analýzy viability a obsahu polyhydroxyalkanoátů (PHA) bakteriálních buněk, a to pomocí průtokové cytometrie a fluorescenční mikroskopie. V části věnující se cytometrické analýze bakteriálních buněk byla otestována řada viabilních fluorescenčních sond, ale prakticky se osvědčily pouze dva systémy – propidium iodid a komerční BacLightTM kit, který vykazoval o něco vyšší přesnost stanovení viabilitně bakteriální kultury. Dále byla využita akridinová oranž k analýze fyziologického stavu mikrobiální kultury a dvě hydrofobní sondy, Nilská červeň a BODIPY 493/503, k analýze obsahu PHA v bakteriálních buňkách. Především sonda BODIPY 493/505 se zdá být velmi zajímavá, protože nevyžaduje permeabilizaci buněčných obalů a díky svým spektrálním vlastnostem je plně kompatibilní s propidium iodidem. Tato skutečnost otevírá možnost simultánní analýzy viability bakteriálních kultur a obsahu PHA. V části vyhodnocování mikroskopických výsledků bylo prezentováno několik fluoroforů. Bylo zjištěno, že koncentrace fluoroforů využívaná pro cytometrické analýzy je pro mikroskopii příliš vysoká. SYTO9 svítící převážně v zeleném kanále měla určitý fluorescenční signál i v červeném kanále. Vzorky obarvené BODIPY 493/503 vykazovaly vysoké intenzity fluorescence při koncentraci barviva 10 . Zároveň byly jak u obou kmenů naměřeny záporné amplitudy intenzity fluorescence, výraznější byla u C. necator H16. U tohoto kmene byl překvapivý objev vysoké koncentrace barviva především na povrchu granulí PHB, kde byla zároveň téměř nulová anisotropie barviva (volná otáčivost sondy).

This thesis focuses on fluorescent analysis of viability and PHA content in bacterial cultures, the main methods of investigation were flow cytometry and fluorescent microscopy. In order to determine viability of C. necator H16, several viability probes were tested, nevertheless, only BacLightTM kit and propidium iodide can be used to estimate portion of viable and live bacterial cell in samples. Further, Acridine orange was used to monitor physiological state of bacterial culture and two hydrophobic probes, Nile Red and BODIPY 493/503, were used to investigate PHA content in bacterial cells. Application of BODIPY 493/503 seems to be promising since this probe does not require permeabilization of bacteria cells and it can be used along with propidium iodide. Furthermore, several fluorophores were tested in the microscopic part. In was found that concentrations used in cytometric analyses were too high for microscopic use. Emission from the SYTO9 fluorophore is seen mainly in the green channel but because of the high concentration some emission was visible in the red channel. Cells stained with BODIPY 493/503 had very high fluorescence intensities when the stain concentration was 10 . At the same time, negative amplitudes of fluorescence were measured in both strains of C. necator, but in case of C. necator H16 that amplitude was much more pronounced. In this strain surprising high concentration of BODIPY stain was observed on the surface of PHB granules. Anisotropy of the fluorophore was nearing 0 which is very surprising.