Al supervisar la autofagia y el citoesqueleto in vitro utilizando células de cultivo de tejidos, los protocolos descritos en las secciones 1 y 2 se pueden aplicar a una amplia variedad de tipos de células de cultivo de tejidos. Por otra parte, para seguir la autofagia (por ejemplo, Atg8 / LC3 + ve autofagosomas) y el citoesqueleto (por ejemplo., Colas de actina, jaulas septinas) dinámica, en tiempo real durante la infección por Shigella utilizando imágenes en vivo, las células de cultivo de tejido pueden ser transfectadas transitoriamente utilizando GFP, construcciones RFP- o CFP-etiquetado como anteriormente descritos 7,8. Para aumentar el porcentaje de células infectadas por Shigella (es decir, generalmente deseable para el análisis en tiempo real teniendo en cuenta que Shigella puede invadir 5-30% de las células HeLa en 100:. 1 MOI), añadir directamente 400 l de Shigella (OD 600 = 0,3 -0,6) a las células en 2 ml de MEM (suero de hambre) y esperar por lo menos 1,5 horas después de la infección para la entrada de bacterias suficiente, escapar del fagosoma, la replicación, aureconocimiento tophagy y enjaulamiento septina. Alternativamente, se puede utilizar la cepa de Shigella M90T AfaI que expresa la adhesina AfaE y han mucho más altas capacidades de invasión en las células epiteliales comparación con la cepa M90T 28. Es de destacar que la cepa M90T AfaI aún no se ha probado in vivo utilizando el pez cebra. Las placas de colonias de Shigella pueden mantenerse a 4 ° C durante 2-3 días y se utilizan para varios experimentos. Sin embargo, con el tiempo, las colonias de Shigella que han perdido el plásmido de virulencia también puede absorber el Rojo Congo y parece que han conservado su plásmido de virulencia. Por este motivo, se recomienda utilizar las cepas bacterianas frescos siempre que sea posible.
Cuando el control de la biología de las células de la infección in vivo, los protocolos descritos en las secciones 3 y 4 de tipo salvaje utilización AB línea de pez cebra. Para monitorizar las interacciones -leukocyte Shigella, líneas de pez cebra transgénico se pueden utilizar, por ejemplo, mpx: GFP o lyz: DsRed a Visualize neutrófilos 19,29,30 o MPEG1: mCherry visualizar macrófagos 19,31. Para visualizar la autofagia en vivo, la línea transgénica pez cebra-GFP Lc3 19,24 se puede utilizar como se describe en la sección 3.8.
Para perturbar la autofagia en vivo, la dosis efectiva oligonucleótido morfolino debe evaluarse experimentalmente en base a su eficacia para inhibir la transcripción de empalme o la traducción de proteínas. Es aconsejable llevar a cabo un experimento de valoración y para confirmar el agotamiento por RT-PCR (por oligonucleótido morfolino de empalme) o por SDS-PAGE (oligonucleótido de morfolino de traslación) 32. Aislamiento de ARN a partir de embriones de pez cebra o larvas se puede realizar mediante la extracción de tiocianato de guanidinio-fenol-cloroformo. Para extraer proteína a partir de larvas de pez cebra (8 a 15 larvas / tubo), homogeneizar mecánicamente usando una mano de mortero en 200 l de tampón de lisis (Tris 1 M, 5 M NaCl, 0,5 M EDTA, 0,01% octilfenol condensac óxido de etilenoe, y el inhibidor de la proteasa). Tubos centrífuga a 19.000 xga 4 ° C durante 15 min y transferir el sobrenadante a un nuevo tubo. Añadir tampón de Laemmli y se calienta la muestra a 95 ° C durante 15 min. Lisados pueden ser almacenadas a -80 ° C hasta que sea necesario, y pueden ser evaluadas por Western Blot como se describe en la sección 2.3.
El pez cebra es un modelo excelente para la aplicación del fármaco en vivo. Análisis utilizando oligonucleótidos de morfolino se puede complementar con fármacos establecidos para manipular la autofagia (por ejemplo, rapamicina y bafilomicina). Larvas no infectadas y / o infectados puede ser tratado con rapamicina (1,5 M) o bafilomicina (80 nM) diluido en E2 y el flujo de autofagia puede evaluarse mediante transferencia de Western como se describe en 25,33. La consecuencia de la manipulación de la autofagia en el resultado de la infección y la supervivencia de las larvas infectadas se puede evaluar como se describe en la sección 3.5.
Además de estudiar la célula huéspeddeterminantes, in vitro e in vivo protocolos pueden ser aplicados para evaluar determinantes bacterianas necesarias para el reconocimiento de la autofagia, utilizando cepas mutantes bacterianas que están diferencialmente reconocidos por la autofagia, por ejemplo., Shigella ΔicsA (la proteína Shigella ICSA recluta N-WASP y luego Arp2 / 3 de cola de actina y la formación septina jaula; en su ausencia no puede haber colas de actina, no hay jaulas septina) y ShigellaΔicsB (Shigella evita la respuesta autofagia mediante la proteína efectora bacteriana ICSB, lo que impide la contratación de maquinaria para la autofagia ICSA; en su ausencia no puede haber más jaulas septina, más autofagia) 7,8.
Shigella no es un patógeno natural de pez cebra y crece óptimamente a 37 ° C. Sin embargo, el trabajo ha demostrado que los factores de virulencia necesarios para la invasión Shigella, escapar de la vacuola fagocítica y la replicación en el CYTosol puede expresarse y son funcionales en larvas de pez cebra a 28 ° C 19. 28 ° C es la temperatura más comúnmente utilizado para la cría de pez cebra y la temperatura estándar para asegurar el desarrollo de pez cebra normal de 23. Sorprendentemente, los principales eventos patogénicos que conducen a la shigelosis en los seres humanos (es decir, la muerte celular de macrófagos, la invasión y multiplicación dentro de las células epiteliales, propagación de célula a célula, la destrucción inflamatoria del epitelio del huésped) se reproducen fielmente en el modelo de pez cebra de la infección por Shigella 19.
Genes autofagia y el citoesqueleto se expresan de forma ubicua y tienen una amplia gama de funciones biológicas. Estudios en ratones han demostrado que la eliminatoria de la autofagia esencial 26 o septina genes 5 son embriones letal, y es probable que algunos de estos genes también será esencial para el desarrollo del pez cebra (aunque este problema puede ser reducido por el hecho de que el pez cebra tiene múltiplesgenes paralogous 33). Si es así, hay varias alternativas para superar este problema, incluyendo (i) el uso de reactivos farmacológicos para regular la autofagia y el citoesqueleto, (ii) morfolinos se pueden valorar hacia abajo, (iii) knockout de los genes puede ser diseñado para sólo celda específica tipos, y / o (iv) los genes implicados en el reconocimiento autophagic que no son esenciales para el desarrollo animal (por ejemplo., p62) pueden ser el objetivo.
Mientras que el pez cebra es un sistema modelo ideal para investigar la autofagia y el citoesqueleto durante la infección por Shigella, herramientas moleculares actualidad se carece. El campo necesita para generar nuevas herramientas y expresión específica de células de accionamiento de las proteínas de interés. Para derribar expresión de genes autofagia / citoesqueleto, se requieren nuevas secuencias de morfolino, y nuevos métodos para la ingeniería del genoma (por ejemplo, TALEN, CRISPR / Cas9) también se pueden utilizar. Mientras tanto, varias herramientas generados anteriormente para los estudios de humanos o de ratónigualmente puede trabajar para el pez cebra.
Las bacterias intracelulares S. flexneri ha surgido como un organismo modelo excepcional para abordar las cuestiones clave en la biología, incluyendo la capacidad de las bacterias para ser reconocido por el sistema inmune 1,2. La célula hospedadora emplea septins para restringir la motilidad de S. flexneri y dirigirlos a la autofagia, un componente crítico de la inmunidad celular autónoma 7,8. Estas observaciones sugieren un nuevo marco molecular para estudiar la autofagia y su capacidad para degradar bacterias citosólicas. Una cuestión importante es ahora de descifrar completamente los eventos moleculares y celulares subyacentes, y para validar estos hechos analizados in vitro durante la infección bacteriana in vivo en modelos animales pertinentes. Para este fin, el pez cebra se ha establecido como un nuevo huésped valiosa para el análisis de S. infección flexneri 19. Las interacciones entre las bacterias y las células huésped se pueden obtener imágenes en alta resolución, yel modelo de pez cebra debería resultar útil para la comprensión de la biología celular de la infección por Shigella in vivo. Larvas de pez cebra se puede utilizar para investigar el papel de la autofagia bacteriana en la defensa del huésped, y el trabajo que ha demostrado que la perturbación de la autofagia puede afectar negativamente a la supervivencia de acogida en respuesta a la infección por Shigella 19.
Las observaciones generadas a partir de estudio de Shigella, septina enjaulamiento y autofagia in vitro utilizando células de cultivo de tejidos y en vivo utilizando larvas de pez cebra podría proporcionar avances fundamentales en la comprensión de la defensa del huésped. También podrían sugerir el desarrollo de nuevas estrategias para combatir las enfermedades infecciosas.
Un objetivo fundamental de este informe es dar sentido a los eventos moleculares y celulares analizados in vitro (es decir, la autofagia, las colas de actina, septina enjaular) durante la infección bacteriana in vivo en el contexto de una entIRE organismo, utilizando larvas de pez cebra. Si no está familiarizado con la biología del pez cebra y la manipulación, se puede hacer referencia a los protocolos de profundidad para la cría de pez cebra adecuada 23 y en el análisis in vivo de la infección por el pez cebra 19,35.