Lors de la surveillance et du cytosquelette autophagy in vitro en utilisant des cellules de culture tissulaire, les protocoles décrits dans les sections 1 et 2 peuvent être appliqués à une grande variété de types de cellules de culture tissulaire. De plus, pour suivre autophagy (par exemple, ATG8 / LC3 + ve autophagosomes) et du cytosquelette (par exemple,., Queues d'actine, des cages septines) dynamique, en temps réel au cours de l'infection à Shigella en utilisant l'imagerie en temps réel, des cellules de culture tissulaire peuvent être transfectées de manière transitoire en utilisant GFP, constructions RFP- ou CFP-marquées que précédemment décrits 7,8. Pour augmenter le pourcentage de cellules infectées par Shigella (par exemple, généralement souhaitable pour l'analyse en temps réel compte tenu de Shigella qui peut envahir 5-30% des cellules HeLa à 100: 1. MOI), ajouter 400 ul directement de Shigella (DO600 = 0,3 -0,6) pour les cellules dans 2 ml de MEM (privées de sérum) et attendre au moins 1,5 après l'infection h pour l'entrée bactérienne suffisante, échapper à la phagosome, la réplication, aureconnaissance tophagy et septin mise en cage. Alternativement, on peut utiliser la souche de Shigella M90T AfaI qui exprime l'adhésine AFAE et ont beaucoup plus élevés capacités d'invasion de cellules épithéliales par rapport à la souche M90T 28. Il faut noter que la souche M90T AfaI n'a pas encore été testée in vivo en utilisant le poisson zèbre. Les plaques de colonies de Shigella peuvent être conservés à 4 ° C pendant 2-3 jours et utilisées pour plusieurs expériences. Toutefois, au fil du temps, les colonies de Shigella qui ont perdu le plasmide de virulence peut aussi absorber le rouge Congo et semblent avoir conservé leur plasmide de virulence. Pour cette raison, nous recommandons d'utiliser les stocks bactériennes fraîches si possible.
Lors de la surveillance de la biologie cellulaire de l'infection in vivo, les protocoles décrits dans les sections 3 et 4 de type sauvage utilisation AB ligne le poisson zèbre. Pour surveiller les interactions -leukocyte Shigella, lignes de poisson zèbre transgénique peuvent être utilisés, par exemple, mpx: GFP ou lyz: DsRed de visueliser neutrophiles 19,29,30 ou MPEG1: mcherry de visualiser les macrophages 19,31. Pour visualiser l'autophagie in vivo, le poisson-zèbre transgénique ligne de GFP-Lc3 19,24 peut être utilisé tel que décrit dans la section 3.8.
Pour perturber autophagy in vivo, la dose efficace de l'oligonucléotide morpholino doit être évaluée expérimentalement sur la base de son efficacité à inhiber l'épissage de transcription ou une traduction en protéine. Il est conseillé de réaliser une expérience de titrage et pour confirmer l'épuisement par RT-PCR (par épissure oligonucléotide morpholino) ou par SDS-PAGE (par translation oligonucléotide morpholino) 32. isolement d'ARN à partir d'embryons de poisson zèbre ou de larves peut être réalisée en utilisant l'extraction thiocyanate de guanidinium-phénol-chloroforme. Pour extraire des protéines à partir de larves de poisson zèbre (8 à 15 larves / tube), homogénéiser mécaniquement à l'aide d'un pilon dans 200 ul de tampon de lyse (Tris 1 M, 5 M de NaCl, 0,5 M EDTA, 0,01% octylphénol oxyde d'éthylène condensate, et l'inhibiteur de protéase). Tubes à centrifuger à 19 000 g à 4 ° C pendant 15 min et transférer le surnageant dans un nouveau tube. Ajouter du tampon de Laemmli et on chauffe l'échantillon à 95 ° C pendant 15 min. Lysats peuvent être stockés à -80 ° C jusqu'à ce que nécessaire, et peuvent être évalués par Western blot comme décrit dans la section 2.3.
Le poisson zèbre est un excellent modèle pour l'application in vivo de médicaments. Analyse en utilisant des oligonucléotides morpholino peut être complétée avec des médicaments mis en place pour manipuler l'autophagie (par exemple, la rapamycine et bafilomycine). Les larves non infectées et / ou infecté peut être traitée avec de la rapamycine (1,5 uM) ou la bafilomycine (80 nM) dilués dans E2 et du flux autophagique peut être évaluée par Western blot comme décrit dans l'25,33. La conséquence de la manipulation de l'autophagie sur le résultat de l'infection et la survie des larves infectées peut être évaluée comme décrit dans la section 3.5.
En plus d'étudier cellule hôtedéterminants, in vitro et dans des protocoles in vivo peuvent être appliquées à évaluer les déterminants bactériens nécessaires à la reconnaissance de l'autophagie, en utilisant des souches mutantes de bactéries qui sont différentiellement reconnus par autophagy, par ex., Shigella ΔicsA (la protéine Shigella IcsA recrute N-WASP et Arp2 / 3 pour la queue de l'actine et la formation septin de la cage, en son absence, il ne peut y avoir la queue d'actine, pas de cages de septines) et ShigellaΔicsB (Shigella évite la réponse autophagique par la protéine d'effecteur bactérien CIPE, qui empêche le recrutement de la machinerie de l'autophagie ICSA; dans son absence il peut y avoir plusieurs cages de septines, plus autophagie) 7,8.
Shigella n'est pas un agent pathogène naturel de poisson-zèbre et une croissance optimale à 37 ° C. Cependant, des travaux ont montré que les facteurs de virulence nécessaires pour l'invasion de Shigella, échapper à la vacuole et la réplication dans le cyTosol peut être exprimé et sont fonctionnels chez les larves de poisson zèbre à 28 ° C 19. 28 ° C est la température la plus couramment utilisée pour l'élevage du poisson zèbre et de la température standard pour assurer le développement de poisson zèbre normale 23. Il est frappant, les grands événements pathogènes qui conduisent à la shigellose chez les humains (par exemple, la mort des cellules macrophages, l'invasion et la multiplication dans les cellules épithéliales, la propagation de cellule à cellule, la destruction inflammatoire de l'épithélium de l'hôte) sont fidèlement reproduits dans le modèle de poisson zèbre des infections à Shigella 19.
gènes de l'autophagie et du cytosquelette sont exprimé de façon ubiquitaire et avoir un large éventail de fonctions biologiques. Des études sur souris ont montré que l'autophagie essentiel huitièmes de finale de 26 ou septines gènes 5 sont embryonnaire mortelle, et il est probable que certains de ces gènes sera également essentielle pour le développement du poisson zèbre (bien que ce problème peut être réduit par le fait que le poisson zèbre ont plusieursgènes paralogues 33). Si c'est le cas, il existe plusieurs alternatives pour surmonter ce problème, y compris (i) l'utilisation de réactifs pharmacologiques pour réguler l'autophagie et le cytosquelette, (ii) morpholinos peuvent être titrés vers le bas, (iii) knock-out de gènes peut être conçu pour que cellule spécifique types, et / ou (iv) les gènes impliqués dans la reconnaissance autophagique qui ne sont pas essentiels pour le développement des animaux (par exemple., p62) peuvent être ciblés.
Alors que le poisson zèbre est un système modèle idéal pour étudier l'autophagie et le cytosquelette lors de l'infection à Shigella, outils moléculaires sont actuellement défaut. Le champ doit générer de nouveaux outils et de l'expression cellulaire spécifique d'entraînement des protéines d'intérêt. Pour abattre l'expression des gènes de l'autophagie / du cytosquelette, de nouvelles séquences morpholino sont nécessaires, et de nouvelles méthodes de l'ingénierie des génomes (par exemple, TALEN, CRISPR / Cas9) peuvent également être utilisés. Dans l'intervalle, plusieurs outils déjà générés pour les études humaines ou de sourispeut aussi travailler pour le poisson-zèbre.
Les bactéries intracellulaires S. flexneri a émergé comme un organisme modèle exceptionnel pour aborder les questions clés de la biologie, y compris la capacité des bactéries à être reconnu par le système immunitaire de 1,2. La cellule hôte emploie septines à limiter la mobilité de S. flexneri et les cibler à l'autophagie, une composante essentielle de la cellule immunité autonome 7,8. Ces observations suggèrent un nouveau cadre moléculaire pour étudier l'autophagie et sa capacité à dégrader les bactéries cytosoliques. Un problème majeur est maintenant de déchiffrer complètement les événements moléculaires et cellulaires sous-jacents, et de valider ces événements analysés in vitro lors de l'infection bactérienne in vivo sur des modèles animaux pertinents. A cette fin, le poisson-zèbre a été établi comme un nouvel hôte précieux pour l'analyse de S. infection flexneri 19. Les interactions entre les bactéries et les cellules hôtes peuvent être visualisés à haute résolution, etle modèle de poisson zèbre devrait se révéler utile pour la compréhension de la biologie cellulaire des infections à Shigella in vivo. Larves de poisson zèbre peut être utilisé pour étudier le rôle de l'autophagie des bactéries dans la défense de l'hôte, et le travail a montré que que la perturbation de l'autophagie peut nuire à la survie de l'hôte en réponse à l'infection à Shigella 19.
Les observations générées à partir de l'étude de Shigella, Septin mise en cage et l'autophagie in vitro en utilisant des cellules de culture de tissus et in vivo à l'aide de larves de poisson zèbre pourrait fournir des progrès fondamentaux dans la compréhension de défense de l'hôte. Ils pourraient également suggérer le développement de nouvelles stratégies visant à lutter contre les maladies infectieuses.
Un objectif essentiel de ce rapport est de donner un sens aux événements moléculaires et cellulaires analysés in vitro (c'est-à-autophagie, queues d'actine, Septin mise en cage) lors d'une infection bactérienne in vivo dans le cadre d'une entorganisme colère, en utilisant larves de poisson zèbre. Si ce n'est pas familier avec la biologie et la manipulation du poisson zèbre, on peut se référer à des protocoles de profondeur pour l'élevage du poisson zèbre bon 23 et analyse in vivo de l'infection poisson zèbre 19,35.