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Las plantas son organismos sésiles que encuentran numerosos patógenos invasores como bacterias, hongos, virus, insectos y nematodos en todo su ciclo de vida. Entre los fitopatógenos, las bacterias patógenas Gram negativas como Pseudomonas spp. y Ralstonia spp., infecta sus plantas hospederas ingresando a través de heridas o aberturas naturales como las estomas y los hidatodos1. Colonizar con éxito plantas huésped, patógenos bacterianos han evolucionado para desarrollar una variedad de factores de virulencia2. Cuando las bacterias invaden una planta del anfitrión, inyectan una serie de proteínas de virulencia — conocidas como efectores, directamente en las células de la planta para promover su patogenicidad. Estos efectores suprimen o modulan la inmunidad innata de la planta y manipulan los procesos celulares del anfitrión para dar lugar a supervivencia bacteriana3.
Bacterias patógenas principalmente usan un T3SS para proporcionar proteínas efectoras directamente a host células4. El T3SS se asemeja a una jeringa molecular con un canal de aguja-como conectar desde una estructura de la proteína del andamio en el interior y el exteriores membranas bacterianas para el sitio de la inyección del anfitrión célula5. Este mecanismo de secreción de T3SS mediada por efectores (T3E) está bien conservado en varios patógenos bacterianos Gram negativos de la planta como humano. Uno de los patógenos de plantas representativas, la p. syringae pv. Tomate DC3000 CCDH mutante, que tiene típicamente una T3SS defectuoso, ha restringido el crecimiento de las plantas probablemente debido a la incapacidad de este mutante para suprimir completamente la planta inmunidad (mediante la inyección de proteínas efectoras)6. Sobre desplazamiento en las células hospedadoras, efectores dirigidos a diversas proteínas del huésped que son importantes para el sistema de célula de host, incluyendo respuestas de defensa de la planta, transcripción genética, muerte celular, proteasoma, tráfico de vesículas y hormona vías7 , 8 , 9 , 10. por lo tanto, el seguimiento de la localización celular de las proteínas efectoras de las células hospedadoras es un objetivo atractivo para comprender sus funciones con respecto a la modulación de la inmunidad de la planta.
La mayoría de los estudios de localización de la T3Es ha empleado Agrobacterium-mediada por sobreexpresión de una proteína grande de la fluorescencia en el host planta9. Sin embargo, el método de expresión heteróloga de genes que se introducen en otras especies se ha demostrado para ser mal localizado o en ocasiones no funcional11,12,13. Además, varios estudios revelaron que efectores bacterianas sufren modificación para apuntar correctamente en el host células14,15,16,17. Por lo tanto, transitorio expresó efectores en el citosol de la planta las células no pueden ser funcionalmente o cuantitativamente idénticas a los efectores que son entregados por el T3SS al patógeno infección18. Por otra parte, la fusión de grandes etiquetas fluorescentes a proteínas efectoras puede interrumpir la efectora adecuada entrega y visualización18,19. Por lo tanto, estos enfoques para analizar la función T3E no pueden reflejar plenamente la localización nativa de los efectores secretados de T3SS.
Una proteína fluorescente verde (GFP) se compone de un cadena de 11 β-barril que encierra un filamento central que incluye un cromóforo20. Waldo et al. informó un sistema split-GFP novela que consta de un pequeño componente (GFP β strand 11; GFP11) y un gran fragmento complementario (GFP β el filamento 1-10; GFP1-10)21. Los fragmentos no es fluorescente por sí mismos pero es fluorescente sobre su autoasociación cuando ambos fragmentos están muy cerca entre sí. Para la optimización de la eficiencia de proteína plegable robustas plegables variantes de la GFP, es decir, sfGFP y sfGFPOPT, posteriormente fueron desarrollados para el split GFP sistema20,21,22. Recientemente, solo aminoácido mutado variantes de sfGFP1-10OPT- sfYFP1-10OPT y sfCFP1-10OPT- que puede reconstituir con un fragmento de sfGFP11 y mostrar fluorescencia de color amarillo y cian, respectivamente, fueron generados23 . Por otra parte, sfCherry, un derivado de mCherry, puede ser dividida en fragmentos de 10 sfCherry1 y sfCherry11 de la misma manera que sfGFP23.
Este sistema ha sido adaptado para etiquetar y rastrear los efectores T3SS en células HeLa durante la infección con los efectores de Salmonella24. Sin embargo, que fue previamente no optimizado para el sistema planta-bacteriano patógeno. Recientemente, hemos optimizado el sistema GFP de split basado en el sfGFP1-10 mejoradoOPT para monitorear la localización subcelular de la T3Es entregada de p. syringae en plantas células25. Para facilitar los estudios de localización de T3Es a diferentes compartimentos subcelulares en las células de la planta, un conjunto de transgénicas de Arabidopsis thaliana se generaron plantas para expresar sfGFP1-10OPT en los distintos compartimientos subcelulares 25. Además, la plásmidos llevan una variedad de organelas-destinados a la sfGFP1-10OPT Agrobacterium-sobreexpresión transitoria mediada y los vectores con etiquetas sfGFP11 para la entrega de la base de T3SS efectoras se generaron también. Las semillas de varias líneas transgénicas de Arabidopsis y la plásmidos expresar T3Es de interés pueden obtenerse de fuentes mencionadas en la Tabla de materiales26,27.
En el siguiente protocolo, describimos un sistema optimizado para monitorear la dinámica de los efectores por las bacterias en las células hospedadoras mediante el sistema de sfGFP de split. La infección de plantas que expresan sfGFP1-10OPT con transgénicos Pseudomonas llevando el plásmido recombinante sfGFP11 resulta en una entrega del efector tagged sfGFP11 de Pseudomonas en la célula huésped. En consecuencia, estas proteínas se reconstituyen y translocan a la compartment(s) objetivo de efectores específicos. La Pseudomonas syringae pv. tomate CUCPB5500 cepa en la que 18 efectores se eliminan, se utilizó debido a que esta cepa mostró baja o no la muerte celular en a. thaliana y N. benthamianas28. Sin embargo, todos los materiales y pasos que se describen aquí pueden ser reemplazados o modificados para adaptar el sistema de sfGFP División de investigación de otras cuestiones biológicas o de optimización en las condiciones de laboratorio dado.