Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Biology

Live-cel beeldvorming van schimmel cellen om modi van binnenkomst en Subcellular Localisatie van antischimmel Plant defensinen te onderzoeken

Published: December 24, 2017 doi: 10.3791/55995

Summary

Plant defensinen spelen een belangrijke rol in de verdediging van de plant tegen ziekteverwekkers. Voor effectief gebruik van deze antischimmel peptiden als antischimmel gemachtigden, begrijpen hun vervoerswijzen actie (MOA) is van cruciaal belang. Hier, wordt een live-cel beeldvorming beschreven om te bestuderen van kritieke aspecten van de MOA van deze peptiden.

Abstract

Kleine cysteïne-rijke defensinen zijn één van de grootste groepen van host defense peptides aanwezig in alle planten. Veel plantaardige defensinen Exposeren krachtige in vitro antischimmel activiteit tegen een breedspectrum van schimmel ziekteverwekkers en daarom hebben het potentieel om te worden gebruikt als antischimmel gemachtigden in transgene gewassen. Om te benutten het volledige potentieel van de plant defensinen voor ziekten controle, is het van cruciaal belang voor het ophelderen van de mechanismen van de actie (MOA). Met de komst van geavanceerde microscopie technieken, live-cel imaging uitgegroeid tot een krachtig hulpmiddel voor het inzicht in de dynamiek van de antischimmel MOA van plantaardige defensinen. Hier, wordt een confocale microscopie gebaseerd live-cel beeldvorming beschreven met behulp van twee fluorescently geëtiketteerde plant defensinen (MtDef4 en MtDef5) in combinatie met vitale fluorescente kleurstoffen. Deze techniek maakt visualisatie in real time en analyse van de dynamische gebeurtenissen van internalisering van de MtDef4 en MtDef5 in cellen van de schimmel. Nog belangrijker is, is deze test genereert een schat aan informatie, met inbegrip van internalisering kinetiek, wijze van vermelding en subcellular localisatie van deze peptiden. Samen met andere cel biologische hulpmiddelen, hebben deze methoden kritisch inzicht in de dynamiek en de complexiteit van de MOA van deze peptides verstrekt. Deze hulpprogramma's kunnen ook worden gebruikt om te vergelijken de MOA van deze peptides tegen andere schimmels.

Introduction

Planten hebben zich ontwikkeld van een verfijnde ingeboren immune systeem voor verdediging tegen de microbiële plant ziekteverwekkers1. Zij express talrijke gen gecodeerde host defense peptiden met vermeende antimicrobiële activiteit2. Sterker nog, veel van deze peptiden weergeven antimicrobiële activiteit in vitro3 Defensinen bestaan uit één van de grootste groepen van host defense peptiden in de plant Koninkrijk4. Deze peptiden cysteïne-rijke, kationische Exposeren krachtige groei inhiberende activiteit tegen schimmel en oomycete ziekteverwekkers op micromolar concentraties en vertegenwoordigen een van de eerste regels van verdediging tegen deze ziekteverwekkers5,6. Vanwege hun krachtige antischimmel activiteit, kan de defensinen in agribiotechnological toepassingen voor het genereren van de ziekte resistente gewassen worden benut. Constitutieve overexpressie van verschillende plant defensinen is aangetoond dat verbetering van de ziekteresistentie in de serre en veld tests van transgene gewassen6. Het is belangrijk te ontrafelen van de mechanismen van de actie (MOA) van deze antischimmel peptides om hun potentieel volledig te benutten als effectieve instrumenten voor gewasbescherming. Echter, de MOA voor de defensinen van deze plant zijn slecht begrepen. Huidige bewijs suggereert dat ze verschillende MOA5,6,7,8 vertonen. Sommige defensinen extracellularly handelen op schimmels en gericht op specifieke celwand/plasma membraan resident sfingolipiden, verstoren de membraan integriteit en activeren van cellulaire toxiciteit trajecten9,10,11. Onlangs, echter, antischimmel defensinen die in schimmel cellen translocate zijn ontdekt12,13,14. Sommige van deze defensinen binden aan membraan-ingezeten bioactieve fosfolipiden, vormen van oligomere complexen en permeabilize plasma membranen15,16,17. Zo hebben sommige aspecten van de MOA van plantaardige defensinen zijn opgehelderd. Echter de MOA van plantaardige defensinen waarschijnlijk betrekking hebben op een complexe reeks gebeurtenissen die hebben nog niet geïdentificeerd en geïntegreerd in een uitgebreide model. In het bijzonder, blijft er een grote kloof in ons begrip van de cellulaire doelstellingen van deze peptiden.

Met recente vooruitgang in microscopie technologieën en de ontwikkeling van nieuwe TL sondes, zijn live-cel beeldvormingstechnieken nu vaak gebruikt voor het bestuderen van de MOA van antimicrobiële peptides (ampère). Deze technieken aanvullen gebruikte methoden zoals immunolocalization, atomaire kracht microscopie en elektronenmicroscopie X-ray tomografie18, die meestal voor het analyseren van de gevolgen van antischimmel peptiden voor de morfologie hebben gewerkt en groei van de schimmel cellen met inbegrip van de studie van de integriteit van de celwand, wijzigingen in celpatronen groei/vertakking, evenals plasmamembraan permeabilization en doden. Deze studies hebben echter beperkt tot imaging cellen op een bepaald punt van de tijd na de behandeling met de peptiden in plaats van het uitvoeren van time-lapse imaging op dezelfde cellen te controleren hun dynamische veranderingen in reactie op defensin uitdaging. In de afgelopen jaren heeft gebruik van fluorescently geëtiketteerde peptiden in combinatie met levende cel imaging met behulp van de confocal microscopie Visualisatie in real time van de dynamiek van de AMP-microbe interacties. Beide natuurlijk gezuiverd en chemisch gesynthetiseerde antischimmel peptiden kunnen worden gelabeld met de fluorescerende etiketten (b.v., DyLight, rhodamine, BODIPY of Alexa Fluor gebaseerd kleurstoffen) en rechtstreeks waargenomen tijdens hun interactie met cellen door time-lapse Live-cel imaging. Het gebruik van deze peptiden label is aanzienlijk gestegen van ons begrip van de verschillende aspecten van hun MOA waaronder modus van binnenkomst, subcellular localisatie, intracellulaire mensenhandel, en sites van antischimmel actie binnen levende schimmel cellen 18.

Verschillende studies hebben onlangs aangetoond dat verschillende antischimmel peptiden, met inbegrip van plantaardige defensinen zijn geïnternaliseerd door levende schimmel cellen12,14,19,20. De MOA van deze defensinen waarschijnlijk betrekken interactie met intracellulaire doelen. Onlangs hebben we de schimmeldodende werking van een plant MtDef4 in twee Ascomycota schimmels, Neurospora crassa en Fusarium graminearumdefensin gemeld. MtDef4 werd aangetoond dat het gebruik van verschillende routes voor schimmel cel invoeren en subcellular localisatie in deze schimmels14. Deze studie gebruikt chemisch gesynthetiseerd tetramethyl rhodamine (TAMRA)-label van MtDef4 in combinatie met vitale fluorescente kleurstoffen (membraan-permeant kleurstof, SYTOX Green, de membraan selectieve kleurstof, FM4-64; de cel dood verslaggever kleurstof, propidium jodide) en metabole remmers. Deze analyses aangetoond de kinetiek van de internalisering van de MtDef4, de mechanismen van intracellulair transport en haar subcellular doelstellingen14.

Hier, wordt een protocol voor live-cel geschikt zijn met behulp van de confocal microscopie gepresenteerd. Het protocol maakt gebruik van fluorescently geëtiketteerde peptiden in combinatie met vitale fluorescente kleurstoffen te bestuderen van de plant defensin-schimmel interacties, in het bijzonder, de trajecten van translocatie en de intracellulaire doelstellingen van defensinen in cellen van de schimmel.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. etikettering van defensinen met Fluorophores

  1. Selecteer een fluorophore die minimale gevolgen voor de antimicrobiële eigenschappen, evenals de opname en de lokalisatie heeft van de defensin binnen de levende cel.
    Opmerking: Selectie van de optimale fluorophore afhankelijk van experimentele specifiekedoelstellingen. De spectrale en chemische eigenschappen, de fotostabiliteit, de grootte en de kosten van de fluorophore moeten ook worden overwogen.
  2. Label defensin met de geselecteerde fluorophore met behulp van een passende peptide labeling kit beschikbaar zijn van commerciële leveranciers. U kunt ook chemisch synthetiseren defensinen fluorophore-label. In deze studie, label MtDef5 defensin met DyLight550 met behulp van een commerciële labeling kit volgens fabrikant protocol en tetramethyl rhodamine (TAMRA)-gelabelde MtDef4 defensin was chemisch gesynthetiseerd commercieel.
    Opmerking: Het wordt aanbevolen dat chemisch gesynthetiseerde fluorophore gelabeld peptiden (vooral voor korte peptides van 50 aminozuren of minder) gebruikt worden, omdat de fluorophore kan worden aangesloten op het N - of C-terminaal residu van de peptide om minimale invloed op de antimicrobiële activiteit. Synthese van lange peptiden met meer dan drie disulfide bindingen is uitdagend. In dit geval is het aanbevolen dat peptide worden aangeduid met een optimale fluorophore met behulp van een geschikte verkrijgbare peptide labeling kit.
  3. In vitro antimicrobiële activiteit van de gelabelde defensin te testen de minimaal remmende concentratie (MIC) tegen de schimmels te worden onderzocht.
    Opmerking: In deze studie werd de MIC van DyLight550-MtDef5 en TMR-MtDef4 tegen Neurospora crassa en Fusarium graminearumbepaald.

2. schimmel culturen en groeimedium

  1. Conidiën overbrengen van een N. crassa voorraadculturen slant buis met Vogel's agar middellange21 en Incubeer bij kamertemperatuur onder licht gedurende 5 dagen.
  2. Cultuur F. graminearum PH-1 Druk op de platen met volledige middellange (CM)22 bij 28 ºC voor 5 dagen. Voor de productie van conidiën, beënten 4 (10 mm doorsnede) stekkers van 5 dagen oude cultuur van F. graminearum PH-1 in 50 mL van carboxymethyl cellulose (CMC) medium (15 g carboxymethylcellulose, 1 g gistextract, 0,5 g MgSO4.7 H2O, 1 g NH 4 GEEN3en 1 g KH2PO4) en cultuur voor 4-7 dagen bij 28 ° c in een roteerapparaat bij 180 t/min.

3. bereiding van Conidial schorsing

  1. F. graminearum conidial schorsing
    1. Vortex de F. graminearum vloeibare cultuur en verzamelen conidiën door het filteren van 1,5 mL schimmel cultuur door middel van twee lagen van filtratie materiaal (zoals Miracloth) in een tube van 2 mL microcentrifuge. Centrifugeer de conidial schorsing op 13,226 x g snelheid in een microcentrifuge gedurende 2 minuten.
    2. Verwijder het supernatant en voeg 1 mL steriel water te wassen de pellet.
    3. Centrifugeer de conidial schorsing op 13,226 x g snelheid in een microcentrifuge voor 2 min. negeren het supernatant en resuspendeer de pellet in 1 mL 2 X SFM (synthetische schimmel Media)23.
    4. Tellen de conidiën met behulp van een hemocytometer onder een lichte Microscoop.
    5. Pas de conidial schorsing tot 105 conidiën/mL met 2 X SFM.
  2. N. crassa conidial schorsing
    1. Breng een kleine hoeveelheid groeiende cultuur (5 dagen oud) van N. crassa met behulp van een lus van de inoculatie tot een koker van de microcentrifuge met 2 mL vloeibare voedingsbodem van Vogel's.
    2. Vortex conidial opschorting en filteren door middel van filtratie materiaal in een nieuwe microcentrifuge buis.
    3. Centrifugeer de conidial schorsing op maximale snelheid in een microcentrifuge voor 2 min. negeren het supernatant en resuspendeer de conidial pellet in 1 mL vloeibare voedingsbodem van Vogel's.
    4. Tellen de conidiën met behulp van een hemocytometer onder een lichte Microscoop.
    5. Pas de conidial schorsing tot 105 conidiën/mL met vloeistof van Vogel's.

4. voorbereiding en confocale microscopie proeven

  1. Subcellular Localisatie van MtDef4 defensin in schimmel cellen
    1. Pipeteer 50 µL van elke conidial ophanging (105 conidiën/mL) in de 10 mm-microwell van 35 mm glas onder microwell gerechten. Voor de observatie van conidiën, direct doorgaan naar de volgende stap of germlings voorbereiding, pipet 50 µL van N. crassa en F. graminearum conidiën in de 35 mm cultuur gerechten en laten ontkiemen gedurende 3-6 uur op kamertemperatuur.
    2. Voeg 50 µL van fluorescently geëtiketteerde defensin op de MIC aan elk gerecht microwell en incubeer gedurende 2,5 uur. De microfoon van het fluorophore-label defensinen hier gebruikt (stap 1.3) is 3 µM voor zowel N. crassa en F. graminearum en de MIC van TMR-MtDef4 voor N. crassa en F. graminearum was 1 µM en 12 µM, respectievelijk.
    3. Voeg 2 µL van membraan-selectieve kleurstof FM4-64 (eindconcentratie: 5 µM) in cultuur schotel en incubeer gedurende 30 min en onmiddellijk te monteren op de confocal microscoop voor afbeeldingen.
    4. Selecteer de White Light laser (WLL). Gebruik de twee laser bronnen 488 nm en 550 nm te prikkelen TMR-MtDef4 en FM4-64 kleurstof, respectievelijk. Detecteren van de fluorescentie van TMR-MtDef4 bij 580-700 nm en detecteren FM4-64 kleurstof op 690-800 nm.
      Opmerking: Voer confocale microscopie in de donkere kamer.
  2. Tijd lapse beeldvorming van internalisering van MtDef5 defensin
    1. Pipeteer 50 µL van N. crassa en F. graminearum conidial ophanging (105 conidiën/mL) in 10 mm microwell voor 35 mm glas onder microwell gerechten. De microwell van 10 mm is gelamineerd en heeft een No. 1.5 cover glas onderaan. Voor de observatie van conidiën, direct doorgaan naar de volgende stap. Incubeer gedurende 3-6 uur op kamertemperatuur voordat u verdergaat met de microscopie conidiën voor observatie van germlings.
    2. WLL inschakelen. Selecteer de regel van de laser bij 550 nm te wekken van het fluorophore-label defensinen hier gebruikt (stap 1.3) en FM4-64 met 1,00% intensiteit en activeren van de overeenkomstige detectoren. Het fluorophore-label defensinen hier gebruikt (stap 1.3) werd ontdekt op 560-600 nm en de FM4-64dye werd ontdekt op 690-800 nm.
      Opmerking: De intensiteit van de lage laser van het gebruik voor levende cellen imaging zoals hoge laser intensiteit schade aan de levende schimmel cellen toebrengen kan.
    3. Monteer de schotel microwell op de Microscoop. De cellen met behulp van 10 x doelstellingen in eerste instantie zoeken en vervolgens overschakelen naar 100 x / 1,44 olie doelstelling voor hogere vergroting.
      Opmerking: De scan-modus ingesteld op xyzt (combinatie van Z-stack en time-lapse modi), Z-positie, Zoom, frequentie van Fotolader, enz.
voordat u verdergaat met de volgende stap.
  • 50 µL van het fluorophore-label defensinen hier gebruikt (stap 1.3) voor op de MIC 3 µm en 2 µL van membraan-selectieve kleurstof FM4-64 (eindconcentratie 5 µM) toevoegen aan elk gerecht microwell en start time-lapse imaging. Kleine stukken van natte papieren filters in de microwell-gerechten om te voorkomen dat verdamping plaats. De frequentie van Fotolader was 3 min 30 s en de totale periode 2 h 30 min.
    Opmerking: Defensin en fluorophore toevoegen na montage microwell schotel in de Microscoop kunt defocus de regio van belang. Daarom, na het toevoegen van defensin en fluorophore aan de microwell, regio van belang moet worden geconcentreerd die leiden vertraging in Beeldacquisitie tot kan.
  • Gebruik een confocal microscoop voor alle confocal beeldvorming en uitvoeren van de microscopie bij kamertemperatuur in een donkere kamer.
  • Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

    Representative Results

    Live cel imaging werd uitgevoerd voor het bijhouden en vergelijken de internalisering en subcellular localisatie van twee defensinen, MtDef4 en MtDef5, van Medicago truncatula; in de cellen van de schimmel. TMR-MtDef4 was chemisch gesynthetiseerd terwijl MtDef5 was gelabeld met Dylight550 (Dylight550-MtDef5). Conidiën werden geïncubeerd met beide defensin in combinatie met de membraan selectieve kleurstof FM4-64. Figuur 1 toont de TMR-MtDef4 heeft verschillende handel routes in N. crassa ten opzichte van F. graminearum. In N. crassa, de FM4-64 doet niet mede lokaliseren met de defensin maar eerder vlekken de membranen van vacuolen waarbinnen de defensin is afgezonderd. In F. graminearum, aan de andere kant, TMR-MtDef4 is niet gelokaliseerd binnen een specifiek membraan gebonden organellen maar wordt verspreid in het cytoplasma (Figuur 1).

    Tijd lapse beeldvorming van N. crassa cellen aangeduid met het fluorophore-label defensinen hier gebruikt (stap 1.3) én een FM4-64 blijkt dat de defensin kundig voor steken schimmel cellen binnen 30 tot 40 min van behandeling (Figuur 2). Bij binnenkomst in de cellen, het fluorophore-label defensinen hier gebruikt (stap 1.3) doet niet lokaliseren binnen een specifieke organel maar gemakkelijk diffundeert in het cytoplasma. Dit is in tegenstelling tot de TMR-MtDef4 die N. crassa cellen invoert en opgesloten in de vesiculaire instanties blijft zelfs na 3hrs van behandeling (Figuur 1).

    Figure 1
    Figuur 1: MtDef4 heeft verschillende handel routes in N. crassa en F. graminearum. TMR-MtDef4 lokaliseert vesiculaire instellingen in de N. crassa (A) maar wordt verspreid in het cytoplasma van F. graminearum (B). Conidiën van N. crassa en F. graminearum werden samen met een label met 1 µM en 12 µM TMR-MtDef4 (rood), respectievelijk, en met FM4-64 (groen). Beelden werden genomen na 3U van behandeling. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

    Figure 2
    Figuur 2: MtDef5 is geïnternaliseerd door N. crassa en diffundeert in de cellen. DyLight550-MtDef5 is geïnternaliseerd in N. crassa cellen en diffundeert in het cytoplasma. N. crassa cellen waren mede gelabeld met 3 µM, DyLight550-MtDef5 (rood) en FM4-64 (groen). Video werd opgenomen voor 2 uur en 30 min. De vertraging tussen de toevoeging van MtDef5 en beeldacquisitie starten was 5 min. schaal bar = 4 µm. gelieve Klik hier om deze video te bekijken. (Klik met de rechtermuisknop om te downloaden.)

    Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

    Discussion

    In deze studie werd een betrouwbare live-cel imaging methodologie met het gebruik van fluorescently geëtiketteerde antischimmel defensinen omschreven te bestuderen van de kinetiek van de internalisering van deze peptiden in schimmel cellen en om hun subcellular doelstellingen te bepalen. Deze methode is een krachtig hulpmiddel voor het visualiseren van de dynamiek van de interactie tussen defensinen en schimmel cellen stoffelijk en ruimtelijk.

    Verschillende methoden zijn gebruikt om het onderzoek naar de internalisering en intracellulaire lokalisatie van plant defensinen in cellen van de schimmel. In deze methoden, zijn defensin-behandelde cellen meestal vast en vervolgens verwerkt voor immunolocalization, elektronenmicroscopie of X-ray tomografie15,24,25. Bovendien is de meeste van deze technieken beperkt tot imaging cellen op een bepaald tijdstip-punt in plaats van in real time via time-lapse beeldvorming van de dezelfde levende cellen om te controleren de dynamische veranderingen die plaatsvinden in reactie op defensin uitdaging geweest. De mogelijkheid om te visualiseren, analyseren en vergelijken van de dynamische evenementen die plaatsvinden in schimmel cellen in real-time tijdens de schimmeldodende werking van defensinen maakt deze techniek doeltreffend en spannend. Daarnaast biedt het beter begrip van de invloed van de dynamische intracellulaire lokalisatie van de peptide op de morfogenese van afzonderlijke schimmel cellen met tijd.

    Een van de belangrijke aspecten van deze methode is het bepalen van de subcellular doelstellingen gebruikend fluorescently geëtiketteerde peptides samen met vitale fluorescente kleurstoffen (bijvoorbeeld FM4-64; SG). Subcellular Localisatie bepaalt de omgeving waarin een peptide opereert, en een belangrijke stap richting het ophelderen van de partners van de interactie, functie en potentiële rol(len) in de cellulaire machines26,27.

    Een kleine beperking van deze techniek is dat de fluorescerende peptide vaak verminderde antischimmel activiteit in vergelijking met de labelloze peptide vertoont. Als de peptide is gemarkeerd met behulp van een commercieel beschikbare peptide labeling kit en volledig verlies van antischimmel activiteit toont, is het raadzaam een chemisch gesynthetiseerde peptide aangeduid met een kleine fluorophore op de N - of C-terminus.

    In samenvatting, levende cel is beeldvorming van schimmel cellen met een fluorophore-gelabeld defensin uitgedaagd een doeltreffend instrument die directe, hoge spatio-temporele resolutie van de MOA voor een schimmeldodende defensin kan bieden. Voor nauwkeuriger onderzoek van de MOA, kan deze techniek worden gecombineerd met fluorescentie levensduur microscopie imaging (FLIM)28 waarmee de kinetiek van de interactie van een peptide met andere peptiden, of andere gelabelde moleculen of mobiele meten bestanddelen in real-time. Dit zal verrijken ons begrip van de manieren waarop antimicrobiële peptiden werk waardoor het versnellen van hun ontwikkeling als schimmelwerende agentia voor gebruik in de landbouw en de geneeskunde.

    Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

    Disclosures

    De auteurs hebben niets te onthullen.

    Acknowledgments

    Wij danken Dr. R. Howard Berg, directeur van de geïntegreerde microscopie faciliteit in de Donald Danforth Plant Science Center, voor zijn leiding en helpen met confocale microscopie. De auteurs hebben geen conflict van belang te verklaren.

    Materials

    Name Company Catalog Number Comments
    FM4-64 Dye Life Technologies T13320
    DyLight 550 Antibody Labeling Kit Thermo Scientific 84530
    Glass Bottom Microwell Dishes Mat TeK P35G-1.5-10-C
    Mira cloth EMD Millipore Corp 475855-1R
    SP8-X confocal microscope Leica
    ImageJ software FiJi For Image analysis
    Imaris software Bitplane For Image analysis

    DOWNLOAD MATERIALS LIST

    References

    1. Jones, J. D. G., Dangl, J. L. The plant immune system. Nature. 444 (7117), 323-329 (2006).
    2. Tavormina, P., De Coninck, B., Nikonorova, N., De Smet, I., Cammue, B. P. A. The Plant Peptidome: An expanding repertoire of structural features and biological functions. Plant cell. 27 (8), 2095-2118 (2015).
    3. Van Der Weerden, N. L., Bleackley, M. R., Anderson, M. A. Properties and mechanisms of action of naturally occurring antifungal peptides. Cell. and Mol. Life Sci. 70 (19), 3545-3570 (2013).
    4. Van der Weerden, N. L., Anderson, M. A. Plant defensins: Common fold, multiple functions. Fungal Biol Rev. 26 (4), 121-131 (2013).
    5. De Coninck, B., Cammue, B. P. A., Thevissen, K. Modes of antifungal action and in planta functions of plant defensins and defensin-like peptides. Fungal Biol Rev. 26 (4), 109-120 (2013).
    6. Kaur, J., Sagaram, U. S., Shah, D. Can plant defensins be used to engineer durable commercially useful fungal resistance in crop plants? Fungal Biol. Rev. 25 (3), 128-135 (2011).
    7. Vriens, K., Cammue, B. P. A., Thevissen, K. Antifungal plant defensins: Mechanisms of action and production. Molecules. 19 (8), 12280-12303 (2014).
    8. Sagaram, U. S., Kaur, J., Shah, D. Antifungal plant defensins: Structure-activity relationships, modes of action, and biotech applications. ACS Symp. Ser. 1095, 317-336 (2012).
    9. Thevissen, K., Francois, I. E. J. A., Aerts, A. M., Cammue, B. P. A. Fungal sphingolipids as targets for the development of selective antifungal therapeutics. Curr. Drug Targets. 6 (8), 923-928 (2005).
    10. Thevissen, K., Kristensen, H. H., Thomma, B. P. H. J., Cammue, B. P. A., Francois, I. E. J. A. Therapeutic potential of antifungal plant and insect defensins. Drug Discov. Today. 12 (21-22), 966-971 (2007).
    11. Aerts, A. M., François, I. E. J. A., Cammue, B. P. A., Thevissen, K. The mode of antifungal action of plant, insect and human defensins. Cell. Mol. Life Sci. 65 (13), 2069-2079 (2008).
    12. Van Der Weerden, N. L., Lay, F. T., Anderson, M. A. The plant defensin, NaD1, enters the cytoplasm of Fusarium oxysporum hyphae. J. Biol. Chem. 283 (21), 14445-14452 (2008).
    13. Lobo, D. S., Pereira, I. B., et al. Antifungal Pisum sativum Defensin 1 Interacts with Neurospora crassa Cyclin F Related to the Cell Cycle. Biochemistry. 46 (4), 987-996 (2007).
    14. El-Mounadi, K., Islam, K. T., Hernandez-Ortiz, P., Read, N. D., Shah, D. M. Antifungal mechanisms of a plant defensin MtDef4 are not conserved between the ascomycete fungi Neurospora crassa and Fusarium graminearum. Mol. Microbiol. 100 (3), 542-559 (2016).
    15. Baxter, A. A., et al. The Tomato Defensin TPP3 Binds Phosphatidylinositol (4,5)-Bisphosphate via a Conserved Dimeric Cationic Grip Conformation To Mediate Cell Lysis. Mol. and Cell. Biol. 35 (11), 1964-1978 (2015).
    16. Kvansakul, M., et al. Binding of phosphatidic acid by NsD7 mediates the formation of helical defensin-lipid oligomeric assemblies and membrane permeabilization. Proc. Natl. Acad. Sci. 113, 11202-11207 (2016).
    17. Poon, I. K. H., et al. Phosphoinositide-mediated oligomerization of a defensin induces cell lysis. eLife. 3, e01808 (2014).
    18. Muñoz, A., Read, N. D. Live-cell imaging and analysis shed light on the complexity and dynamics of antimicrobial Peptide action. Front. Immunol. 3, 248 (2012).
    19. Hayes, B. M. E., et al. Identification and mechanism of action of the plant defensin NaD1 as a new member of the antifungal drug arsenal against candida albicans. Antimicrob. Agents Chemother. 57 (8), 3667-3675 (2013).
    20. Muñoz, A., Marcos, J. F., Read, N. D. Concentration-dependent mechanisms of cell penetration and killing by the de novo designed antifungal hexapeptide PAF26. Mol. Microbiol. 85 (1), 89-106 (2012).
    21. Eaton, C. J., et al. The guanine nucleotide exchange factor RIC8 regulates conidial germination through Gα proteins in Neurospora crassa. PLoS One. 7 (10), e48026 (2012).
    22. Leslie, J. F., Summerell, B. A. The Fusarium. laboratory manual. , Blackwell Professional. Ames, IA, USA. (2006).
    23. Broekaert, W. F., Terras, F. R. G., Cammue, B. P. A., Vanderleyden, J. An automated quantitative assay for fungal growth inhibition. FEMS Microbiol.Lett. 69 (1-2), 55-59 (1990).
    24. Sagaram, U. S., et al. Structural and functional studies of a phosphatidic acid-binding antifungal plant defensin MtDef4: Identification of an RGFRRR motif governing fungal cell entry. PLoS One. 8 (12), 1-22 (2013).
    25. Uchida, M., et al. Soft X-ray tomography of phenotypic switching and the cellular response to antifungal peptoids in Candida albicans. Proc. Natl. Acad. Sci. 106 (46), 19375-19380 (2009).
    26. Nair, R., et al. Better prediction of sub-cellular localization by combining evolutionary and structural information. Proteins Struct. Funct. Bioinform. 53 (4), 917-930 (2003).
    27. Scott, M. S., Calafell, S. J., Thomas, D. Y., Hallett, M. T. Refining protein subcellular localization. PLoS Comput. Biol. 1 (6), e66 (2005).
    28. Shagaghi, N., Bhave, M., Palombo, E., Clayton, A. Revealing the sequence of interactions of PuroA peptide with Candida albicans cells by live-cell imaging. Sci. Rep. 7, 43542 (2017).

    Tags

    Celbiologie kwestie 130 Live-cel beeldvorming schimmeldodende plantaardige defensin mechanisme van actie (MOA) internalisering subcellular localisatie Neurospora crassa Fusarium graminearum
    Live-cel beeldvorming van schimmel cellen om modi van binnenkomst en Subcellular Localisatie van antischimmel Plant defensinen te onderzoeken
    Play Video
    PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

    Cite this Article

    Islam, K. T., Shah, D. M.,More

    Islam, K. T., Shah, D. M., El-Mounadi, K. Live-cell Imaging of Fungal Cells to Investigate Modes of Entry and Subcellular Localization of Antifungal Plant Defensins. J. Vis. Exp. (130), e55995, doi:10.3791/55995 (2017).

    Less
    Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
    View Video

    Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

    Waiting X
    Simple Hit Counter