يستخدم هذا البروتوكول المروج الفلورسنت المراسلين، والمجهر الخلية الحية، واستخراج إدراج الفردية في نهج توجيهها إلى الأمام الجينية لتحديد وعزل المسوخ التنموية من التراسماتية الكلاميديا.
مقالة منهجية
يستخدم هذا البروتوكول المروج الفلورسنت المراسلين، والمجهر الخلية الحية، واستخراج إدراج الفردية في نهج توجيهها إلى الأمام الجينية لتحديد وعزل المسوخ التنموية من التراسماتية الكلاميديا.
يخضع مسببات الأمراض البكتيرية داخل الخلايا Chlamydia trachomatis لدورة تنموية تتكون من شكلين من أشكال النمو المنفصلة من الناحية الشكلية. الجسم الابتدائي غير replicative (EB) يبدأ العدوى من المضيف. مرة واحدة داخل, EB يفرق في الجسم التشنجي (RB). يخضع RB بعد ذلك لجولات متعددة من النسخ المتماثل، قبل التمييز مرة أخرى إلى شكل EB المعدية. هذه الدورة ضرورية لبقاء الكلاميديا حيث أن الفشل في التبديل بين أنواع الخلايا يمنع غزو المضيف أو النسخ المتماثل.
وقد أعاقت القيود في التقنيات الوراثية بسبب الطبيعة الملزمة داخل الخلايا من الكلاميديا تحديد الآليات الجزيئية المشاركة في تطوير نوع الخلية. لقد صممنا نظامًا جديدًا مزدوجًا للمروج والمراسل الذي يسمح ، بالاقتران مع المجهر الحي للخلايا ، بالتصور من نوع الخلية في الوقت الحقيقي. ولتحديد الجينات المشاركة في تنظيم تطوير نوع الخلية، تم الاستفادة من نظام المراسلات -المراسلات الحية لتطوير نهج وراثي أمامي من خلال الجمع بين الطفرات الكيميائية من سلالة المراسلين المزدوجين، والتصوير وتتبع الكلاميديا مع الحركية التنموية المتغيرة، تليها العزلة الزناة من المسوخ. هذا سير العمل الجيني المتقدم هو أداة مرنة يمكن تعديلها لاستجوابات موجهة إلى مجموعة واسعة من المسارات الوراثية.
الكلاميديا تراشوماتيس (Ctr) هو عامل أمراض داخل الخلايا ملزم يتقدم من خلال دورة تنموية ثنائية الطور ضرورية لبقائهاوانتشارها 1. تتكون هذه الدورة من شكلين من أشكال النمو، الجسم الابتدائي (EB) والجسم الـ reticulate (RB). EB هو غير كفء النسخ المتماثل ولكن يتوسط غزو الخلية من خلال endocytosis الناجم عن المفعول2. مرة واحدة في المضيف، وEB ينضج إلى RB النسخ المتماثل. يقوم RB بإجراء جولات متعددة من النسخ قبل التحويل مرة أخرى إلى EB من أجل بدء جولات لاحقة من العدوى.
وقد حصرت مجموعة محدودة من الأدوات الوراثية معظم البحوث الكلاميدية للدراسات الكيميائية الحيوية أو استخدام أنظمة بديلة. ونتيجة لذلك، كان توضيح تنظيم الجينات والسيطرة على دورة النمو صعبة3،4. أحد أهم التحديات في مجال الكلاميديا هو التتبع الزمني عالي الدقة للدورة التنموية الكلاميدية وتحديد البروتينات المشاركة في تنظيمها. وقد تم عادة التعبير الجيني خلال الدورة التنموية الكلاميدية التي أجريت بطرق "نقطة النهاية" المدمرة بما في ذلك RNAseq، qPCR، والمجهر الخلية الثابتة5،6. على الرغم من أن هذه الأساليب قد وفرت معلومات لا تقدر بثمن ، والأساليب المستخدمة شاقة ولها دقة زمنية منخفضة5،6.
خلال العقد الماضي، وقد تقدمت التلاعب الجينية من Ctr مع إدخال التحول plasmid وأساليب لطفرات7،8،9. لهذه الدراسة، تم تطوير نظام قائم على البلازميد لرصد التطور الكلاميدي في التضمينات الفردية في الوقت الحقيقي على مدار العدوى. تم إنشاء محول الكلاميدي الذي أعرب عن كل من RB وEB خلية نوع محددة المروج مراسل. تم بناء مراسل RB محددة عن طريق دمج المروج من أوائل جين RB يوو المنبع من بروتين الفلورسنت كلوفر. EUO هو منظم النسخ الذي يقمع مجموعة فرعية من الجينات المرتبطة EBالمتأخرة 10. المروج من hctB، الذي يشفّر بروتين يشبه هيستون المشاركة في التكثيف النوكلويد EB ، تم استنساخه مباشرة من المنبع mKate2 (RFP) لإنشاء مراسل EB محددة11. وكان العمود الفقري للهركتبحفلة موسيقية- mKate2 /أووحفلة موسيقية-كلوفر p2TK2SW27. تم تضخيم المروجين hctB ويوو من الحمض النووي الجينوم Ctr-L2. وتألفت كل تسلسل المروج من ~ 100 أزواج قاعدة المنبع من موقع بدء النسخ المتوقع للجين الكلاميديال المحدد بالإضافة إلى أول 30 نووكليوتيد (10 الأحماض الأمينية) من ORF المعنية. تم الحصول على متغيرات FP الفلورسنت تجاريا كتل الجينات Codon Codon الأمثل و المستنسخة في الإطار مع أول 30 نوى كل الجينات الكلاميدية والمروج. تم استنساخ المدمر incD مباشرة المصب mKate2. تم إدراج المروج الثاني - مراسل المصب من فاصل incD. تم استبدال الجين مقاومة الأمبيسيلين(bla)في p2TK2SW2 مع الجين aadA (مقاومة سبيتينوميسين) من pBam4. وأدى ذلك إلى بناء النهائي P2TK2 -hctBحفلة موسيقية - mKate2 /أووحفلة موسيقية - كلوفر(الشكل 1A)التي تحولت إلى Ctr - L27. هذا RB / EB سلالة مراسل يسمح لمراقبة دورة النمو داخل إدراج واحد باستخدام المجهر الخلية الحية(الشكل 1B, C).
توظيف لدينا المروج مراسل بناء في تركيبة مع الطفرات الكيميائية، تم وضع بروتوكول لتتبع وعزل المستنسخين الفردية التي أظهرت تشوهات النمو من السكان المطفرة من Ctr serovar L2. يسمح هذا البروتوكول بالرصد المباشر للتضمينات الكلاميدية الفردية ، وتتبع ملامح التعبير الجيني بمرور الوقت ، وتحديد المستنسخات الكلاميدية التي تعبر عن نمط تعبير جيني تنموي معدل ، والعزلة الزناة من الكلاميديا من الشوائب الفردية.
على الرغم من أن هذا البروتوكول قد تم إنشاؤه خصيصا لتحديد الجينات المشاركة في التنمية الكلاميدية، فإنه يمكن تكييفها بسهولة لاستجواب أي عدد من المسارات الوراثية الكلاميدية.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
تتوفر جميع البرامج النصية Python المستخدمة في هذا البروتوكول على Github https://github.com/SGrasshopper/Live-cell-data-processing
1. موتاجنيز مراسل الكلاميديا
ملاحظة: كان منشطاً مباشرة Ctr-L2-hctBprom-mKate2/euoprom-Clover EBs باستخدام الإيثيل الميثانية (EMS) في وسائل الإعلام axenic CIP-1 حيث أن هذه الوسائط تدعم عملية التمثيل الغذائي EB والحفاظ على12.
2. التصوير من طفرات Ctr
3. تحديد وعزل الكلاميديا المطفرة مع الأنماط الظاهرية التنموية المتغيرة
4. التحقق من المتحولة عزل الأنماط الظاهرية
5 - تحليل البيانات من أجل عزل التحقق
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
نتج عن حدوث مطفرة EMS المباشر من سلالةنا الكلاميدية المروجة - المراسلة انخفاضًا بنسبة 75٪ تقريبًا في الإصابة. باستخدام بروتوكول التصوير في الخلايا الحية الموصوفة، تم تصوير 600 إدراج تقريبًا وتتبعها على مدار فترة 24 ساعة. تم تصور حركية التعبير الفلورسنت لكلا المراسلين في كل إدراج باستخدام نصوص دفتر ملاحظات Python المخصصة. وقد تم تنفيذ نهجين التصور لتحديد Chlamydia المرشحين المُجَوَّعِيَّين من أجل العزلة. المنهجية الأولى (الخطوة 3.3.8) تصور الوقت إلى التعبير نصف القصوى من المروجين euo وhctB من ال...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
وقد أعاقت القيود المفروضة على الأدوات الوراثية المتاحة حالياً تشريح الآليات التي تتحكم في دورة التطور الكلاميدية. توظيفنا لدينا المروج مراسل Chlamydia بالتعاون مع المجهر الآلي الخلية الحية، تم بناء نظام الذي يتيح رصد التنمية من نوع الخلية في إدراج الفردية على مدى فترة 24 ساعة. وقد أنشأ هذا النظام، بالاقتران مع الطفرات الكيميائية وعزلة الإدماج المباشر طريقة لتحديد الكلاميديا بسرعة وبشكل كلي التعبير عن الملامح التنموية المتغيرة(الشكل 5).
إنّ الـ(تا...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
ليس لدى أصحاب البلاغ ما يكشفون عنه.
نشكر الدكتور أندرس أومسلاند في جامعة ولاية واشنطن على تزويده وسائل الإعلام CIP-1 axenic. وقد دعم هذا العمل منحة المعاهد القومية للصحة R01AI130072، R21AI135691 وR21AI113617. تم تقديم دعم إضافي من خلال أموال الشركات الناشئة من جامعة أيداهو ومركز التفاعلات المعقدة للعارضات من خلال منحة المعاهد القومية للصحة P20GM104420.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| 24 بئر ألواح البوليسترين | Corning | 3524 | نمو زراعة الخلايا لإعادة إصابة العزلات 6 |
| آبار ألواح سفلية زجاجية | Cellvis | P06-1.5H-N | نمو ثقافة الخلايا لتصوير |
| 96 بئر ألواح سفلية زجاجية | Nunc | 165305 | ثقافة الخلايا للتصوير |
| خط غامق CO2 وحدة | مختبرات OKO | وحدة CO2 وحدة BL | مرحلة حاضنة CO2 التحكم في ثاني أكسيد |
| خط جريء T وحدة | OKO Labs | H301-T-UNIT-BL-PLUS | حاضنة المرحلة التحكم في درجة حرارة |
| الأنابيب الشعرية الزجاجية البورسليكات أداة | Sutter | B1005010 | الأنابيب الشعرية |
| مرشح انبعاثات ممر النطاق الترددي BrightLine (514 / 30nm) | Semrock | FF01-514 / 30-25 | مكعب مرشح فلتر Fluoescent |
| مرشح انبعاثات ممر النطاق الترددي BrightLine (641/75 نانومتر) | Semrock | FF02-641 / 75-25 | مكعب مرشح فلوسنت |
| CellTram Vario | Eppendorf | 5196000030 | حاقن دقيق |
| الكلاميديا القصبية المصلية L2 | ATCC | VR-577 | الكلاميديا الحثرية |
| CIP-1 وسائل الإعلام | في المنزل | NA | Axenic الوسائط. IPB مكمل بنسبة 1٪ FBS و 25 مو ؛ الأحماض الأمينية M ، 0.5 mM G6P ، 1.0 ملي مولار ATP ، 0.5 ملي مولار DTT ، و 50 مو ؛ M GTP ، UTP ، و CTP. (Omsland، A. 2012) صنع داخليا. |
| خلايا Cos-7 (ATCC) | ATCC | CRL-1651 | خلية الكلى الأخضر الأفريقي (الخلايا المضيفة) |
| Cycloheximide | MP Biomedicals | 194527 | مثبط نمو الخلايا المضيفة |
| إيثيل ميثان سولفونات ، 99٪ | Acros Organics | AC205260100 | Mutagen |
| Fetal Plex | Gemini Bio-Products | 100-602 | مكمل لوسائط النمو الأساسية |
| فيجي / ImageJ | https://imagej.net/Fiji< / u> | NA | برنامج تحليل الصور مفتوح المصدر. حاضنة https://imagej.net/Fiji |
| Galaxy 170 S CO2 | Eppendorf | CO1700100X | حضانة ثقافة الخلايا |
| gblocks (متغيرات FP الفلورية: Clover و mKate2) | تقنيات الحمض النووي المتكاملة | NA | gblock ORFs من متغيرات FP المحسنة Ctr للاستنساخ في p2TK2SW2 |
| Gentamycin 10mg / ml | Gibco | 15710-064 | مضاد حيوي لوسائط النمو |
| HBSS (محلول الملح المتوازن من هانك) | Corning | 21-020-CM | شطف الخلايا المضيفة |
| هيبارين الصوديوم | Amersham Life Science | 16920 | يثبط ويعكس التفاعلات الكهروستاتيكية المبكرة بين الخلية المضيفة و EBs |
| HEPES 1M | GE Life Sciences | SH30237.01 | المخزن المؤقت لدرجة الحموضة لوسائط |
| النمو InjectMan | Eppendorf | 5179 000.018 | Micromanipulator |
| Jupyter Notebook | https://jupyter.org/< / u> | NA | تصور آثار التضمين. |
| https://jupyter.org/ Lambda 10-3 | Sutter Instrument | LB10-3 | جهاز التحكم في عجلة المرشح |
| Oko Touch | OKO Labs | Oko | Touch Interface للتحكم في الخط الغامق T و CO2 |
| المرحلة السابقة من XY | السابق | H107 | المرحلة المجهرية الآلية XY |
| PrismR جهاز الطرد المركزي | Labnet | C2500-R | جهاز طرد مركزي دقيق يتم التحكم في درجة |
| حرارته فرن تهجين Problot | Labnet | H1200A | حاضنة هزاز للإصابة بالكلاميديا |
| Proscan II | السابق | H30V4 | XYZ مجهر التحكم في المرحلة |
| جهاز تنقية الفئة 2 خزانة السلامة الحيوية | Labconco | 362804 | عمل زراعة الخلايا |
| RPMI-1640 (بدون فينول أحمر) | Gibco | 11835-030 | وسائط النمو الأساسية للتصوير |
| RPMI-1640 (أحمر الفينول) | GE Life Sciences | SH30027.01 | وسائط النمو |
| الأساسي LED للإثارة (470 نانومتر ، 595 نانومتر) | نطاقLED | F140 | ضوء الإثارة |
| سونيك ديسمبراتور موديل 500 | فيشر ساینتفيك | 15-338-550 | Sonicator ، إعادة تعليق حاضنة مرحلة بيليه الكلاميديا |
| OKO Labs | H301-K-FRAME | غرفة حضانة لوحة البئر العنقودية | |
| عازلة السكروز والفوسفات والغلوتامات 1X (SPG) | في المنزل | NA Chlamydial تخزين المخزن المؤقت. (10 ملي مولار فوسفات الصوديوم [8 ملي مولار K 2HPO 4 ، 2 ملي مولار KH 2PO 4] ، 220 ملي مولار سكروز ، 0.50 ملي مولار حمض الجلوتاميك ؛ الرقم الهيدروجيني 7.4) | |
| T-75 قوارير | 156499 حراري علمي | نمو ثقافة الخلايا | |
| TE 300 مجهر مقلوب | نيكون | 16724 | مجهر |
| THOR LED | Thor Labs | LEDD1B | ضوء أبيض |
| Trypsin | Corning | 25-052-CI | يزيح الخلايا المضيفة من قارورة للبذر في لوحات |
| Zyla sCMOS | Andor | ZYLA-5.5-USB3 | |
| ومايكرو. مدير 2.0gamma | https://github.com/micro-manager/micro-manager< / u> | NA | حزمة برامج التحكم في المجهر الآلي المصدر المفتوح |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه
طلب إذن