Method Article

Una pantalla genética para aislar Toxoplasma gondii Célula huésped-mutantes Egress

DOI:

10.3791/3807

February 8th, 2012

In This Article

Summary

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Adelante la genética es un poderoso método para desentrañar el nivel molecular de cómo Toxoplasma Egresados ​​de su célula huésped. Protocolos se proporcionan para mutagenizar químicamente parásitos, enriquecer a los mutantes con defectos en la salida inducida, y validar el fenotipo de los mutantes clonados.

Abstract

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La generalizada, intracelular obligado, protozoo parásito Toxoplasma gondii causa la enfermedad oportunista en pacientes inmunocomprometidos y causa defectos de nacimiento después de la infección congénita. El ciclo de replicación lítica se caracteriza por tres etapas: 1. invasión activa de una célula huésped nucleada; 2. replicación dentro de la célula huésped; 3. salida activa de la célula huésped. El mecanismo de salida está cada vez más apreciado como un proceso único, altamente regulado, lo que aún es poco conocido a nivel molecular. Las vías de señalización que subyacen salida se han caracterizado mediante el uso de agentes farmacológicos que actúan sobre los diferentes aspectos de las vías de 1-5. En este sentido, varios disparadores independientes de egreso se han identificado que todos convergen en la liberación de Ca 2 + intracelular, una señal de que también es crítico para la invasión de la célula huésped 6-8. Esta visión informó a un enfoque de genes candidatos que llevó a la identificacióncación de la planta como el calcio de la proteína quinasa dependiente (CDPK) que participan en salida 9. Además, varios avances recientes en la comprensión de salida se han realizado utilizando (química) los enfoques genéticos 10-12. Para combinar la riqueza de la información farmacológica con el aumento de la accesibilidad genética de Toxoplasma hemos establecido una pantalla que permite el enriquecimiento de los parásitos mutantes con un defecto en la salida de la célula huésped 13. Aunque mutagénesis química utilizando N-etil-N-nitrosourea (ENU) o metanosulfonato de etilo (EMS) se ha utilizado durante décadas en el estudio de la biología Toxoplasma 11,14,15, sólo recientemente se ha mapeo genético de las mutaciones que subyacen a los fenotipos convertido en una rutina 16 -18. Por otra parte, mediante la generación de mutantes sensibles a la temperatura, los procesos esenciales pueden ser analizados y los genes subyacentes identificados directamente. Estos mutantes se comportan como de tipo salvaje en la temperatura permisiva (35 º C), pero no proliferate a la temperatura restrictiva (40 ° C) como un resultado de la mutación en cuestión. Aquí se ilustra un nuevo método de cribado fenotípico para aislar mutantes con un fenotipo sensible a la temperatura de salida 13. El reto para las pantallas de egreso es separar egresados ​​de la no-egresados ​​parásitos, lo cual es complicado por la rápida re-invasión y la rigidez general de los parásitos de las células anfitrionas. Una pantalla de salida previamente establecida se basa en una serie de pasos engorrosos biotinilación para separar intracelular de parásitos extracelulares 11. Este método también no generar mutantes condicionales resultan en fenotipos débiles. El método descrito aquí supera la fuerte adhesión de egressing parásitos mediante la inclusión de un competidor glicano, sulfato de dextrano (DS), que impide que los parásitos se pegue a la célula huésped 19. Por otra parte, los parásitos extracelulares son específicamente exterminados por pirrolidina ditiocarbamato (PDTC), lo que deja los parásitos intracelularessanos y salvos 20. Por lo tanto, con una nueva pantalla fenotípica para aislar específicamente mutantes con defectos en el parásito de salida inducida por el poder de la genética ahora se puede estar totalmente desplegado para desentrañar los mecanismos moleculares subyacentes de salida de la célula huésped.

Protocol

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Información general

Protocolos se proporcionan para definir primero la dosificación de la mutágeno que conduce a una matanza 70% de los parásitos (protocolo 1). El siguiente procedimiento se ofrece para enriquecer los mutantes inducidos por el egreso de un grupo mutagenizado parásito (el protocolo 2, Figura 2). Esto es seguido por un protocolo para probar la incidencia de los mutantes de egreso en la piscina enriquecido, o para validar el fenotipo de salida en los mutantes individuales (protocolo 3). Finalmente, un protocolo se proporciona para generar clones individuales de parásitos de poblaciones enriquecidas por dilución limitante (proto....

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Discussion

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El protocolo descrito proporciona un método eficiente para aislar mutantes Toxoplasma con un defecto de salida. Hemos aislado con éxito mutantes a lo largo de diversas etapas de la vía de salida, algunos de los cuales tienen un fenotipo invasión de doble 13. Los efectos potenciales sobre la invasión se puede determinar utilizando el llamado ensayo de rojo-verde, que distingue invadido de no invadido por parásitos tinción diferencial anticuerpo 23,24. Para ambos ensayos de invasión y .......

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Disclosures

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No tenemos nada que revelar.

Acknowledgements

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Este trabajo fue financiado por la Asociación Americana del Corazón de Desarrollo Científico Grant 0635480N y los Institutos Nacionales de Salud de becas de investigación AI081220. BIC es apoyado por una Caballeros Templarios Eye Foundation beca de investigación.

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Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
Nombre del reactivo Empresa Número de catálogo Comentarios
ENU Sigma-Aldrich N3385 1 M en DMSO, almacenar a -20 ° C
EMS Sigma-Aldrich M0880 1 M en DMSO, almacenar a -20 ° C
El sulfato de dextrano Sigma-Aldrich D4911
PDTC Sigma-Aldrich P8765 100 mM de archivo en PBS
Diff Quick Merck Chemicals 65044-93
El soporte del filtro Cole-Parmer 540100
3 micras filtro de policarbonato WhatmanSchleicher y Schuell 110612
Hemocitómetro Hausser Científico 1475
Incubadoras de CO 2 Varios fabricantes CO humidificado, 5% 2, en 35, 37 y 40 ° C
Microscopio de fluorescencia Varios fabricantes Lo ideal sería invertido, de gran campo con el objetivo de aceite de 63x o 100x

HBSSc (de acuerdo con Negro et al 11.):

  • 98,0 ml de solución salina equilibrada de Hanks (número de catálogo SH30588 Hyclone)
  • 100 l de MgCl 1M 2 (100 mM final)
  • 100 l de CaCl 1M 2 (100 mM final)
  • 2,0 ml de Hepes 1 M pH 7,3 (20 mM final)
  • 84 mg de NaHCO 3 (10 mM final)

References

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  1. Carruthers, V. B., Moreno, S. N., Sibley, L. D. Ethanol and acetaldehyde elevate intracellular [Ca2+] and stimulate microneme discharge in Toxoplasma gondii. Biochem. J. 342 (Pt 2), 379-386 (1999).
  2. Moudy, R., Manning, T. J., Beckers, C. J.

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Toxoplasma gondiiHost Cell EgressTemperature Sensitive MutantsGenetic ScreenDextran SulfatePyrrolidine DithiocarbamateFlow CytometryPlaque AssayLimiting DilutionENU Mutagen

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