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Plásmidos extracromosómicos se utilizan para estudios de reportero, que tienen como objetivo identificar la localización de ciertas proteínas dentro de una celda o cambios en la estructura celular de las células mutantes. Para muchos enfoques, tales como control del ciclo celular, es crucial expresar dos periodistas al mismo tiempo. Esto es ahora posible usando nuestro sistema de plásmidos extracromosómicos de reportero dual (tabla 1). El día 1, las células fueron transfectadas antes de añadir el marcador seleccionable G418 después de 5 h (figura 1). En el ejemplo, NC4, DdB, Ax2 y los aislamientos salvajes independientemente derivados V12M2 y WS2162 (complementario tabla 1) fueron transfectadas con el plásmido pPI289, que codifica para GFP-TubulinA, un marcador de microtúbulos y mCherry-PCNA, una proteína que es utilizado para el control del ciclo celular (figura 2A). Después de 32 h, las células fueron observadas bajo el microscopio. La mayoría de células expresa dos proteínas de fusión marcado con fluorescente, consistente con anteriores informes de que la expresión de dos periodistas del mismo plásmido espectáculos similares niveles de expresión, que es casi imposible cuando se utiliza dos diferentes plásmidos 18,19. Una célula representativa para cada línea celular (NC4, DdB, Ax2, V12M2 y WS2162) expresando el reportero dual deseado se muestra en la figura 2B. Las eficacias de transfección se resumen en la figura2C. Líneas celulares derivadas de NC4 muestran las mejores eficacias de transfección. Sin embargo, las líneas celulares V12M2 y WS2162, se obtuvo un número considerablemente alto de transfectants.

Figura 2 : Expresión de un plásmido extracromosómico. (A) plásmidos extracromosómicos directamente son transfectadas en forma circular. Por ejemplo, se muestra el reportero doble pPI289. Los sitios MIV ONGindican inserción del segundo reportero en el plásmido de expresión Extracromosómica. (B) Z-proyección de una célula representativa expresando GFP-TubulinA (citoplasmática) y mCherry-PCNA (en gran parte nuclear) para cinco líneas de diferentes células de tipo salvaje utilizado (NC4, DdB, Ax2, V12M2, WS2162). Se calculó la eficiencia (C) la transfección de líneas cinco celulares en (B). Es el promedio de dos experimentos. Barras de error indican ± SD. haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Integración de un vector que apunta en un locus genómico especificado es más difícil y requiere un análisis más cuidadoso de la línea celular generada. En la figura 3, se trató de un act5- mCherry KI en NC4. En primer lugar, el plásmido debe ser linealizado para aumentar la frecuencia de eventos de recombinación tras la transfección. Para esto, se corta el plásmido pDM1514 con ONGMIV. Dos bandas se obtienen después de ejecuta el compendio en un gel de agarosa. La banda de 4127 bp contiene la estructura deseada (figura 3). Para la transfección, la DNA digerida debe extraerse el gel y purificada utilizando un kit de extracción de gel siguiendo las instrucciones del fabricante.

Figura 3 : Preparación de act5 knock y ADN para transfección. Se muestra un ejemplo del uso de un actuar5 golpes en el plásmido pDM1514. A continuación se enumeran los pasos para la preparación. (A) antes de la electroporación, alinear el plásmido usando los sitios indicados de MIV de ONG. (B, C) Ejecutar el plásmido cortado en un gel de agarosa hasta que las dos bandas que se separan correctamente. Cortar la banda de bp 4127 que contiene los brazos de recombinación, mCherry y los cassettes de resistencia, y extracto de gel de la DNA. El ADN está listo para la transfección. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
El ADN purificado se utilizó para la transfección de células NC4. Después de 5-6 días de la selección, se obtuvieron clones. Eficacias de transfección representativos y la cantidad de clones identificados positivos para act5 varios knock-en intentos se resumen en la tabla 3. Dos clones de la transfección de NC4 aleatoriamente elegidos y analizados por PCR (figura 4A), y demostró los patrones predichos banda espera que de un golpe y se validaron más con el análisis de Southern blot para asegurar una integración única evento de la construcción en el genoma20. La mancha muestra una integración clara sola en el lugar deseado act5 (figura 4B). La línea de celular NC4::act5-mCherry generada puede utilizarse ahora en experimentos.

Figura 4 : Validación de act5- mCherry KIs en NC4. (A) esquema y control PCRs para la validación de integración positiva en act5 locus. Los iniciadores indicados fueron utilizados para analizar dos clones independientes y el padre. Ambos clones muestran las bandas esperadas para la resistencia del cassette y aguas abajo (P1) o primer upstream (P2), que no están presentes en la cepa parental. La combinación de la cartilla (P1/P2) confirma la correcta integración de cassettes mCherry y resistencia en el locus act5 . El tipo salvaje NC4 muestra la esperada banda 2800 de bp, mientras que ambos clones KI carecen de esta banda y en su lugar mostrar un producto PCR sobre 1400 pares más grandes. (B) esquema para el Resumen de restricción utilizado y Southern blot. Ambos clones knock-en Mostrar la menor banda 3400 de bp, que es el resultado de la integración de la construcción en el lugar geométrico del acto5, específicamente el adicional Bclsitio en los cassettes de resistencia Higromicina. La muestra de control de tipo salvaje el kb 5,8 esperado resultantes de los dos situados aguas abajo Bclsitios. La mancha blanca /negra fue recortada y empalmada para mayor claridad. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
| construcción específica en el locus act5 | nombre de plásmido | número de pozos ocupados | número de clones facturados | Clones positivos | Clones correcto (%) | Dictyostelium cepa utilizada | eficiencia de transfección (transfectants / 2 x 10 ^ 6/1 μg ADN) |
| LifeAct-mCherry | pPI226 | 7 | 7 | 1 | 14.2 | AX2 | 3.5 x 10 ^ -6 |
| LifeAct-GFP | pPI227 | 12 | 12 | 5 | 41.6 | AX2 | 6 x 10 ^ -6 |
| GFP | pDM1513 | 3 | 3 | 2 | 66.6 | AX2 | 1.5 x 10 ^ -6 |
| mCherry | pDM1514 | 3 | 3 | 1 | 33.3 | AX2 | 1.5 x 10 ^ -6 |
| GFP | pDM1513 | 66 | 9 | 5 | 55.5 | AX2 | 3.3 x 10 ^ -5 |
| mCherry | pDM1514 | 221 | 12 | 10 | 83.3 | AX2 | 1.1 x 10 ^ -4 |
| H2B-mCherry | pPI420 | 3 | 3 | 1 | 33.3 | AX2 | 1.5 x 10 ^ -6 |
| H2B-mCherry | pPI420 | 7 | 7 | 6 | 85.7 | AX2 | 3.5 x 10 ^ -6 |
| mCherry | pDM1514 | 10 | 10 | 7 | 70 | DdB | 5 x 10 ^ -6 |
| mCherry | pDM1514 | 240 | 12 | 11 | 91.6 | DdB | 1.2 x 10 ^ -4 |
| mCherry | pDM1514 | 320 | 12 | 12 | 100 | NC4 | 1.6 x 10 ^ -4 |
Tabla 3: eficacia de transfección y la cantidad de obtengan transfectants positivo para la generación de Act5 KIs en fondos de cepa diferente 22 .
El lugar geométrico de actuar5 ofrece expresión relativamente homogénea de la reportera integrado21. Las células NC4::act5-mCherry generadas permiten experimentos de mezcla se realizará con otros act5 knock-ins utilizando una proteína fluorescente diferente como GFP. Para enfatizar la gran ventaja de este sistema, se muestran experimentos de mezcla con Ax2::act5-GFP . Debido a la incapacidad para transfectar las células de tipo salvaje no axénicos, este tipo de enfoque no podría realizarse antes. Experimentos de mezcla son una herramienta importante para analizar el comportamiento de la célula, ya que permiten una comparación directa entre diferentes líneas celulares experimentan idénticas condiciones experimentales. NC4 células crecen más rápido en el césped bacteriano que Ax2 las células (figura 5A). Esto puede ser debido a una mayor capacidad para fagocitar bacterias o mayor capacidad para mover y muestran quimiotaxis hacia una fuente de alimento. Mediante un ensayo de Quimiotaxis de folato bajo agar, comparación directa de una población de NC4::act5-mCherry y Ax2::act5-GFP fue realizada, demostrando que NC4::act5 mCherry son mucho más eficientes en la detección de ácido fólico. Después de 4 h, más células NC4::act5 mCherry pudieron arrastrarse por debajo de la agarosa de las células Ax2::act5-GFP (figura 5B). Analizar métricas estándar de Quimiotaxis de las células que migran en la agarosa reveló que las células NC4::act5-mCherry fueron más rápido y mostraron mayor respuesta quimiotáctica de las células Ax2::act5-GFP (figura 5C-E ).

Figura 5 : Usando KIs actuar5 para los experimentos de mezcla de quimiotaxis basada en imágenes. (A) NC4::act5-mCherry y Ax2::act5-GFP expresando la proteína fluorescente indicada desde el locus actúan5 se analizaron para que la capacidad de crecer sobre un césped bacteriano. Después de 4 días, se midió el diámetro de la placa de células de Dictyostelium plateadas solitarias. No axénicos act5:: NC4 células hacen placas significativamente mayores que las células de Ax2::act5-GFP axénicos (media ± SD, *** p < 0.0001, n = 3, la escala de la barra 5 mm). (B) para uso de los chemotaxis de folato bajo agarosa ensayo22 comparar directamente las capacidades quimiotácticas del mCherry NC4::act5 y Ax2::act5-GFP en (A), bacterias-crecido amebas de ambas cepas se mezclaron en una proporción de 50: 50. Las células podían arrastrarse por debajo de la agarosa. Después de 4 h, las células que fueron migrando hacia arriba el gradiente de folato fueron fotografiadas utilizando un microscopio confocal. Luego se determinó el número de células NC4::act5-mCherry y Ax2::act5-GFP . NC4::Act5-mCherry células eran más eficientes en la detección de ácido fólico. Sobre 10 veces más NC4::act5 mCherry se encontraron células en comparación con las células Ax2::act5-GFP (media ± SD, *** p < 0.0001, n = 6, escala de la barra 100 μm). (C, D) Las células fueron filmadas durante 60 min, y se calcularon su velocidad e índice quimiotáctico. Después de la preselección de las células más chemotactically sensibles (sólo los que emigraron bajo el agarosa), Ax2::act5-GFP células mostraron valores más bajos para la velocidad del celular y la quimiotaxis. Se analizaron cincuenta células por línea celular. (media ± SD, * p < 0.01, n = 3). (E) las pistas de NC4::act5-mCherry y Ax2::act5-GFPact5 knock-ins se trazan sobre 60 minutos, mostrando el movimiento más dirigido hacia la fuente de chemoattractent de las células NC4::act5-mCherry (media ± SD, ** * p < 0.0001, n = 6). Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Las líneas de precipitación en celulares act5 pueden también usarse para citometría de flujo. Como con el crecimiento de bacterias, existen grandes diferencias de desarrollo entre axénicos cepas y wild-tipos no axénicos. Después del desarrollo, la fructificación de NC4 células son aproximadamente dos veces tan grande como los derivados de células Ax2. Si las células se mezclan, se obtiene un cuerpo fructífero tamaño intermedio. Para analizar la contribución de las dos líneas celulares más cuantitativo, se utilizó la citometría de flujo. Estos análisis demostraron claramente que la fructificación de tamaño intermedio son debido a los diferentes niveles de contribución de ambas líneas celulares. Mientras que las células NC4::act5-mCherry compone alrededor del 75% de las esporas medidos, Ax2::act5-GFP contribuyó sólo el 25%, mostrando una ventaja de aptitud potencial para cepas no axénicos (figura 6). Puesto que el análisis no controlar la población de célula de tallo, hay dos posibilidades para explicar el desequilibrio en desarrollo entre Ax2 y NC4. Una posibilidad es que las células Ax2 contribuyen principalmente a la población de célula de tallo, en lugar de entrar en la población de la célula de la espora. Alternativamente, más NC4 células entren en el ciclo de desarrollo, con Ax2 relativamente retrasada, y en consecuencia no pueden contribuir a la Asamblea de un cuerpo fructífero. La posibilidad de transfectar las células de tipo salvaje no axénicos desarrolla además otros enfoques y simplifica enormemente los procedimientos experimentales.

Figura 6: ley5 KIs permite análisis de experimentos de mezcla usando el flujo cytometry. (A) NC4::act5-mCherry y Ax2::act5-GFP se desarrollaron por separado o en una mezcla de 50: 50 en placas de agar del no-alimento. NC4::Act5 mCherry células formar grandes cuerpos fructíferos que Ax2::act5-GFP. La mezcla en su lugar muestra un tamaño intermedio (escala de la barra 5 mm). Microscopía confocal de fluorescencia indica una mayor cantidad de esporas NC4::act5 mCherry en las cabezas de espora derivadas de mezclas. (B) para cuantificar esta observación, las cantidades de esporas esporas recolectadas cabezas del experimento mezcla en (A) se analizaron por citometría de flujo. Alrededor del 75% de las esporas originado de las células NC4::act5-mCherry , con sólo el 25% de las células Ax2::act5-GFP . (C) distribución representativa de esporas de ambas líneas celulares que se muestra en una dispersión de citometría de flujo. Aproximadamente 0.05% muestran positivo señales mCherry y GFP, lo que sugiere que se han producido procesos de fusion parasexual o que las esporas están pegando uno al otro. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
| Línea celular | Fondo genético | Número de referencia | Publicado antes de | Tipo |
| Ax2 (Ka) | | DBS0235521 | Bloomfield et al., 2008 | tipo salvaje |
| NC4 (S) | | | Bloomfield et al., 2008 | tipo salvaje |
| Act5::mCherry 5 clon | NC4 | HM1912 | Paschke et al., 2018 | Act5 knock-in |
| Act5::GFP clon 2 | AX2 | HM1930 | Paschke et al., 2018 | Act5 knock-in |
| V12M2 | | | Bloomfield et al., 2008 | tipo salvaje |
| WS2162 | | | Bloomfield et al., 2008 | tipo salvaje |
Complementario tabla 1: diferentes cepas de Dictyostelium estudiado.