التحقيق في التفاعلات بين مسببات الأمراض البكتيرية ومضيفيهم هو مجال هام من مجالات الأبحاث البيولوجية. هنا، نحن تصف التقنيات اللازمة لقياس النبات المستجيب من الكوكسيلا البورنيتية أثناء سيرنا إسكات الجينات باستخدام BlaM الركيزة.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
التحقيق في التفاعلات بين مسببات الأمراض البكتيرية ومضيفيهم هو مجال هام من مجالات الأبحاث البيولوجية. هنا، نحن تصف التقنيات اللازمة لقياس النبات المستجيب من الكوكسيلا البورنيتية أثناء سيرنا إسكات الجينات باستخدام BlaM الركيزة.
الكوكسيلا البورنيتية، العامل المسبب للحمى Q، هو الممرض داخل الخلايا التي تعتمد على الرابع نقطة / آي سي إم نظام إفراز نوع لتأسيس مكانة تنسخي. وtranslocated فوج من المؤثرات من خلال هذا النظام إلى داخل الخلية المضيفة للتلاعب عمليات المضيفة والسماح بإنشاء فجوة المستمدة يحلول فريدة للنسخ المتماثل. الطريقة المعروضة هنا يشمل الجمع بين اثنين من التقنيات راسخة: إسكات الجينات المحددة باستخدام سيرنا وقياس النبات المستجيب باستخدام الركيزة القائم على الحنق التي تعتمد على النشاط β-اكتاماز. تطبيق هذين النهجين، يمكننا أن نبدأ في فهم دور العوامل المضيفة في البكتيرية وظيفة نظام إفراز والنبات المستجيب. في هذه الدراسة درسنا دور Rab5A وRab7A، سواء منظمات هامة لمسار الاتجار التقامي. علينا أن نبرهن على إسكات التعبير عن أي نتائج البروتين في انخفاض في translocatio المستجيبكفاءة ن. هذه الأساليب يمكن تعديلها بسهولة لدراسة مسببات الأمراض داخل الخلايا وخارج الخلية الأخرى التي تستخدم أيضا أنظمة إفراز. وبهذه الطريقة، صورة عالمية من العوامل المضيفة المعنية في النبات المستجيب البكتيرية يمكن الكشف عنها.
الكوكسيلا البورنيتية هو الممرض داخل الخلايا الفريدة التي تسبب الحيوانية المصدر العدوى البشرية بالحمى. ويرتبط هذا المرض مع طائفة واسعة من العروض السريرية تمتد من الانقلاب المصلي بدون أعراض للعدوى تهدد الحياة المزمن الذي غالبا ما يظهر عن سنوات التهاب الشغاف بعد التعرض 1. تحدث العدوى البشرية في المقام الأول من خلال استنشاق هباء ملوثة المجترات الخزان الرئيسي للعدوى، ولا سيما، الأبقار والأغنام والماعز. على الرغم من أن العدوى الكوكسيلا في هذه الحيوانات عادة تحت الإكلينيكي، والعدوى قد تسبب الإجهاض والحمل البكتيري كبير داخل السائل الولادة والمشيمة يمكن أن تلوث البيئة المحلية 1. مثال على مثل هذا التلوث عبء هائل يمكن أن يكون على وحظ الصحة العامة والزراعة والصناعة مؤخرا في اندلاع حمى Q التي وقعت في هولندا 2. بين عامي 2007 وعام 2010، تم تشخيص أكثر من 4000 حالة إصابة بشرية بالحمى وترتبط هذه الفاشية إلى تلوث كبير من مزارع الماعز 3. بالإضافة إلى ذلك، الكوكسيلا هو سلاح بيولوجي محتمل، حسب تصنيف المراكز الأمريكية لمكافحة الأمراض والوقاية منها، ويرجع ذلك إلى الاستقرار البيئي للبكتيريا والجرعة المعدية منخفضة اللازمة ليسبب الاعتلال والوفيات 4 الشديد.
يوجد الكوكسيلا على مرحلتين: أنا الكائنات المرحلة، المعزولة من المصادر الطبيعية، وضراوة للغاية والمرحلة الثانية الكائنات الحية والموهن للغاية في الجسم الحي. على سبيل المثال، وبعد عدة في ممرات المختبر من الكائنات الكوكسيلا البورنيتية تسعة مايل المرحلة الأولى، تم إنتاج المرحلة الثانية البكتيريا التي تحتوي على حذف الكروموسومات لا رجعة فيه مما أدى إلى lipopolysaccharide في اقتطاع (LPS) 5. هذه السلالة، C. البورنيتية NMII، يشبه ظاهريا إلى المرحلة الأولى في نماذج زراعة الأنسجة ويوفر طريقة أكثر أمانال للباحثين لدراسة المرضية الكوكسيلا في مختبرات 5. في السنوات الأخيرة عدة اختراقات تقدمت بسرعة مجال علم الوراثة الكوكسيلا. وأبرزها، وتطوير وسائل الإعلام ممحوضة (يحمض المتوسطة السيستين سترات - ACCM-2) سمحت النمو خالية من الخلايا من الكوكسيلا في كل من السائل وعلى وسائل الاعلام الصلبة 6،7. وأدى ذلك إلى تحسينات مباشرة من الأدوات الجينية المتاحة للالكوكسيلا بما في ذلك نظام التعبير الجيني محرض، ناقلات المكوك وأنظمة ينقول عشوائية 8-11. وفي الآونة الأخيرة، كما تم تطوير طريقتين لتثبيط الجين المستهدف، مما يمهد الطريق لفحص المرشحين الجينات الفوعة محددة 12.
وبعد استيعاب من قبل البلاعم السنخية، الكوكسيلا يعيد إلى أرقام عالية داخل حجرة بغشاء يسمى Coxiella- تحتوي على فجوة (لجنة تنسيق المفردات). لجنة تنسيق المفردات يتطلب الاتجار التقامي المضيف عشرالخام الإندوسومات المبكرة والمتأخرة حتى ينضج إلى المستمدة يحلول عضية 13. وطوال هذه العملية، لجنة تنسيق المفردات تستحوذ على العوامل المضيفة إما أن تظهر بشكل عابر أو تظل مرتبطة فجوة، بما في ذلك، ولكن ليس على سبيل الحصر، Rab5، Rab7، CD63 وLAMP-13-15 يناير. تكرار الكوكسيلا داخل الخلايا المضيفة يعتمد كليا على نقطة / آي سي إم نوع IVB نظام إفراز تعمل بكامل طاقتها (T4SS) 8،16،17. هذا النظام إفراز هو بنية متعددة البروتينية ذات العلاقة أجدادهم لأنظمة التصريف وتمتد كل من الأغشية البكتيرية وفجوي لتقديم البروتينات البكتيرية، ووصف المؤثرات، في السيتوبلازم المضيف (18). والكوكسيلا T4SS وظيفيا تشبه الى حد بعيد نوع IVB نقطة / نظام إفراز آي سي إم تتميز كذلك من البكتيريا المستروحة 19،20. ومن المثير للاهتمام، لا تحدث تفعيل T4SS ولاحق المستجيب النبات حتى يصل الكوكسيلا والحمضية-يحلول المشتقةعضية، ما يقرب من 8 ساعات بعد العدوى 17،21. حتى الآن، وقد تم تحديد أكثر من 130 المؤثرات نقطة / آي سي إم 9،17،22-24. العديد من هذه المؤثرات على الأرجح تلعب أدوارا هامة خلال تكرار الكوكسيلا داخل الخلايا المضيفة؛ ومع ذلك، سوى عدد قليل من المؤثرات تم التعرف على وظيفيا 25-29.
في هذه الدراسة يمكننا الاستفادة من مضان أساس النبات فحص يعتمد على الانقسام الركيزة CCF2-AM الحنق (المشار إليه فيما بعد الركيزة BlaM) عن طريق النشاط β-اكتاماز داخل سيتوبلازم الخلية المضيفة (الشكل 1). وتنصهر في الجينات التي تهم تيم-1 β-اكتاماز (BlaM) على البلازميد المراسل أن يوفر التعبير التأسيسي. وتتألف الركيزة BlaM اثنين fluorophores (الكومارين وفلوريسئين) التي تشكل زوج الحنق. الإثارة من نتائج الكومارين في الحنق من فلوريسئين والانبعاثات مضان أخضر في غياب النبات المستجيب. ومع ذلك، إذا كان بلوخينتقل إلى M-المستجيب البروتين الانصهار في السيتوبلازم المضيف، الناتجة β-اكتاماز يشق نشاط عصابة β لاكتام الركيزة BlaM، يفصل الزوج الحنق إنتاج الانبعاثات مضان الأزرق بعد الإثارة. وقد تم هذا الاختبار النبات ثبت كذلك نهج لتحديد البروتينات المستجيب من مجموعة واسعة من مختلف البكتيريا داخل الخلايا وخارج الخلية، بما في ذلك جيم البورنيتية، L. المستروحة، L. اللونغبيشية، الكلاميديا، ممرض للأمعاء E. القولونية والسالمونيلا والبروسيلا 17،30-35.
لتحديد دور العوامل المضيفة محددة بشأن الكوكسيلا المستجيب النبات نحن نستخدم طريقة راسخة لإسكات الجينات المعروفة تدخل الحمض النووي الريبي، وخاصة الحمض النووي الريبي التدخل الصغيرة (سيرنا). حددت أصلا في ايليجانس انواع معينة، تدخل الحمض النووي الريبي هو عملية الخلوية الذاتية الحفظ المستخدمة لdefe الفطريةNSE ضد الفيروسات وكذلك الجين تنظيم 36،37. بعد ربط تسلسل معين سيرنا، وتدهور مرنا يحدث من خلال RISC (الناجم عن الحمض النووي الريبي مجمع إسكات) مما أدى إلى إسكات الجينات المحددة أو ضربة قاضية 38. في هذه الدراسة، تم استخدام سيرنا لاستهداف اثنين من البروتينات المضيفة، Rab5A وRab7A، وهي منظمات هامة لمسار التقامي. تم التأكد من تأثير إسكات Rab5A وRab7A على النبات المستجيب باستخدام C. البورنيتية pBlaM-CBU0077. وقد تم اختيار CBU0077 كما تبين أنه سبق أن translocated من قبل النظام إفراز نقطة / آي سي إم من الكوكسيلا 17.
الاستفادة من كل سيرنا إسكات الجينات وفحص النبات fluorescencebased الموصوفة هنا، بدأنا في إنشاء دور للعوامل المضيف في النبات البروتينات المستجيب من الكوكسيلا. ويمكن تطبيق هذا النهج إلى مجموعة واسعة من كل من البكتيريا داخل الخلايا وخارج الخلية التي تمتلك secretio مماثلأنظمة ن المسؤولة عن النبات من البروتينات المستجيب.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
ملاحظة: يجب أن يتم تنفيذ جميع الإجراءات التي تنطوي على النمو أو التلاعب الكوكسيلا البورنيتية RSA439 NMII في مستوى الاحتواء الجسدي 2 مختبر وداخل مجلس الوزراء السلامة البيولوجية في الامتثال للمبادئ التوجيهية المحلية. ويرد رسم تخطيطي للالعكسي ترنسفكأيشن والفحص النبات سير العمل هو موضح أدناه في الشكل 2.
1. إعداد C. البورنيتية الثقافة تعرب عن CBU0077 تنصهر لبيتا لاكتاماز (pBlaM-CBU0077) (DAY 1)
2. عكسي ترنسفكأيشن سيرنا والبذر من هيلا 229 خلايا (DAY 4)
3. تغيير وسائل الإعلام (DAY 5)
4. الكمي لالكوكسيلا البورنيتية pBlaM-CBU0077 سلالة باستخدام QPCR (DAY 7)

5. إصابة عكسي Transfected الخلايا (DAY 7)
6. إضافة BlaM الركيزة لتحديد مستوى من إزفاء (DAY 8)
7. تحليل النتائج:
8. إضافة نوى وصمة عار لتحديد ما عدد الخلايا بعد إزفاء الفحص (DAY 8)
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
لهذه الدراسة، وC. تم اختيار البورنيتية pBlaM-CBU0077 سلالة كما CBU0077 ثبت سابقا أن يكون المستجيب translocated من نظام إفراز الكوكسيلا نقطة / آي سي إم 17. قبل الإصابة، فإن العدد الإجمالي للجينوم / مل في سبعة أيام C. وقد عددت ثقافة البورنيتية pBlaM-CBU0077 باستخدام QPCR الشكل 4 يوضح مثال على عتبة دورة (CT) القيم المتوقعة من كل من معايير ونماذج التالية QPCR. تم تصدير القيم ط (تم...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
نظم إفراز، والبروتينات المستجيب البكتيرية هذه أنظمة النقل في سيتوبلازم الخلايا المضيفة، هي عنصر الفوعة المهم أن تستخدم العديد من أنواع البكتيريا المسببة للأمراض إنشاء العدوى داخل محاريب تنسخي فريدة من نوعها. وكانت محورا للعديد من المجموعات البحثية لتحقيق التفاعل بين المؤثرات البكتيرية والبروتينات المضيف وتأثير هذه المؤثرات لها على مسارات الخلوية المضيف. بحوث محدودة جدا، إن وجدت، وبحث إمكانية بروتينات المضيف ليكون من الضروري لنجاح النبات المستجيب البكتيرية.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
ليس لدى المؤلفين ما يكشفون عنه.
تم دعم هذا العمل من خلال منح المجلس الوطني للصحة والبحوث الطبية (NHMRC) (معرف المنحة 1062383 و 1063646) الممنوحة ل HJN. يتم دعم EAL من خلال جائزة الدراسات العليا الأسترالية.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| <قوي > كواشف < / قوي > | |||
| حامض الستريك | سيجما | C0759 | ACCM-2 مكون متوسط |
| سترات الصوديوم | سيجما | S4641 | ACCM-2 مكون متوسط |
| فوسفات البوتاسيوم | سيجما | 60218 | ACCM-2 مكون متوسط |
| كلوريد المغنيسيوم | كالبيوكيم | 442611 | ACCM-2 متوسط مكون |
| كلوريد الكالسيوم | Sigma | C5080 | ACCM-2 مكون متوسط |
| كبريتات الحديد | فيشر | S93248 | ACCM-2 مكون متوسط |
| كلوريد الصوديوم | Sigma | S9625 | ACCM-2 مكون متوسط |
| L-cysteine | Sigma | C6852 | ACCM-2 مكون متوسط |
| Bacto-neopeptone | BD | 211681 | ACCM-2 متوسط مكون |
| أحماض الكازامينو | فيشر | BP1424 | ACCM-2 مكون متوسط |
| ميثيل بيتا سيكلودكسترين | سيجما | C4555 | ACCM-2 مكون متوسط |
| RPMI + غلوتاماكس | ثيرموفيشر Scientific | 61870-036 | ACCM-2 مكون متوسط |
| الكلورامفينيكول | سيجما | C0378 | للثقافة البكتيرية |
| ON-TARGETplus التحكم في عدم الاستهداف تجمع (OTP) | دارماكون | D-001810-10-05 | التحكم غير المستهدف |
| siGENOME Human PLK1 (5347) siRNA - SMARTpool | Dharmacon | M-003290-01-005 | يسبب موت الخلايا ؛ قياس كفاءة التعداء |
| siGENOME Human RAB5A (5968) siRNA - SMARTpool | Dharmacon | M-004009-00-0005 | |
| siGENOME Human RAB7A (7879) siRNA - SMARTpool | Dharmacon | M-010388-00-0005 | |
| 5x siRNA buffer | Dharmacon | B-002000-UB-100 | استخدم الماء المعقم الخالي من RNase لتخفيف 5x siRNA buffer إلى 1x siRNA buffer |
| DharmaFECT-1 كاشف التعداء | Dharmacon | T-2001-01 | للتعداء |
| Opti-MEM + GlutaMAX | ThermoFisher Scientific | 51985-034 | وسط مصل منخفض يستخدم في التعداء |
| DMEM + GlutaMAX | ThermoFisher Scientific | 10567-014 | لزراعة الخلايا والعدوى |
| مصل ربلة الساق الجنينية المعطلة بالحرارة (FCS) | Thermo Scientific | SH30071.03 | يمكن استخدام منتج مكافئ بديل |
| DMSO | Sigma | D8418 | لتخزين سلالة Coxiella |
| PBS | لزراعة الخلايا | ||
| 0.05٪ Trypsin + EDTA | ThermoFisher Scientific | 25300-054 | لزراعة الخلايا |
| dH2< / sub>O | لتخفيف العينات والمعايير الخاصة ب qPCR | ||
| Quick-gDNA Mini Prep | ZYMO Research | D3007 | يمكن استخدام منتج مكافئ بديل لاستخراج gDNA |
| SensiFAST SYBR No-ROX Kit | Bioline | BIO-98020 | يمكن استخدام منتج مزيج qPCR الرئيسي المكافئ البديل لتفاعل qPCR |
| طقم تحميل LiveBLAzer FRET-B / G مع CCF2-AM | Invitrogen | K1032 | لقياس الإزاحة باستخدام التألق وتوليد محلول التحميل 6X (يحتوي على الحل A و B و C و DMSO) |
| هيدروكسيد الصوديوم | Merck | 106469 | مكون محلول Probenicid |
| فوسفات الصوديوم أحادي القاعدة | Sigma | 71505 | مكون محلول Probenicid |
| ثنائي الصوديوم هيدروجين أورثوفوسفات | Merck | 106586 | محلول Probenicid مكون |
| Probenicid | Sigma | P8761 | الحل المضاد |
| DRAQ5 محلول مسبار الفلورسنت (5 ملم) | النوى ThermoFisher Scientific | 62251 | لتحديد حيوية الخلية. استخدم 1: 4000 مخفف في PBS. |
| محلول 4٪ PFA (بارافورمالدهايد) في PBS | Sigma | P6148 | محلول تثبيت لخلايا HeLa 229 |
| 25 سم 2< / sup> قارورة زراعة الأنسجة بغطاء تنفيس | Corning | 430639 | لنمو السلالة البكتيرية |
| 96 ألواح دقيقة معالجة بالبوليسترين الأسود TC ذات القاع المسطح بشكل جيد ، ملفوفة بشكل فردي ، مع غطاء ، معقمة | Corning | 3603 | |
| 75 سم 2< / sup> قارورة لزراعة الأنسجة مع غطاء تنفيس | Corning | 430641 | لنمو HeLa 229 خلية |
| 175 سم 2< / sup> قارورة زراعة الأنسجة بغطاء تنفيس | Corning | 431080 | لنمو HeLa 229 خلية |
| الدم | لقياس خلايا HeLa 229 | ||
| Tear-A-Way 96 Well PCR | لوحات 4titude | 4ti-0750 / TA | ل qPCR سلسلة تفاعل |
| 8 أغطية ، مسطحة | Sarstedt | 65.989.002 | لتفاعل qPCR |
| Name< / strong> | Company< / strong> | Catalog Number< / strong> | Comments |
| Equipment | |||
| bench top microfuge | |||
| مقعد أعلى دوامة | |||
| خلاط | |||
| الطرد المركزي | Eppendorf | 5810 R | لتكوير الثقافة البكتيرية |
| Nanodrop | لقياس gDNA | ||
| Mx3005P QPCR آلة | Aligent Technologies | 401456 | لتقدير جينومات Coxiella في ثقافة 7 أيام |
| ClarioSTAR microplate القارئ | BMG LabTech | لقياس التألق |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.