Après isolement de mutants de transposons, colonie unique d'amorces de PCR est une méthode à haut débit robuste pour identifier le site d'insertion du transposon pour chaque mutant. Cette approche découle d'un protocole typique PCR nichée, mais ici une seule amorce hybridant spécifiquement et / ou de manière non spécifique à l'ADN de matrice en fonction de la stringence de la température de recuit (figure 1A). Les produits de PCR typiques sont constitués de multiples fragments d'ADN, dont la plupart sont spécifiques (figure 1B). L'utilisation d'une amorce de séquençage différent qui apparie droit en amont de l'ITR du transposon, et en aval de la séquence reconnue par l'amorce d'amplification fournit une spécificité pour l'étape de mise en séquence (figure 1C). Logiciel automatisé pour l'analyse de séquence permet d'aligner les séquences obtenues dans le génome de Coxiella fournir l'emplacement exact des insertions de transposons (figure 1c). Toutes les insertions de transposons peuvent être ensuite annotated sur le génome de Coxiella (Figure 1D).
Chaque mutant Coxiella est isolé et amplifié dans des conditions axéniques-2 ACCM milieu soit avant le stockage ou le criblage. La figure 2 illustre un exemple de mutants de transposons 38 à 16 points / ICM Coxiella gènes (figure 2A). Pour évaluer la viabilité des mutants Coxiella, courbes de croissance axéniques sont obtenues par échantillonnage cultures bactériennes pendant 7 jours après l'inoculation et l'application de l'analyse de la concentration bactérienne décrit dans 1.5 (Figurie 2B). Mutants amplifiés sont ensuite incubées avec les cellules épithéliales, en triplicata plaques de 96 puits pendant 7 jours. Tous les mutants générés étant Coxiella GFP-étiqueté, les courbes de croissance intracellulaires sont obtenus en mesurant l'intensité de fluorescence de la GFP de chaque puits, chaque 24 h, et le tracé des valeurs mesurées en fonction du temps (figure 2C).
Intrles courbes de croissance acellulaires fournissent une analyse quantitative des phénotypes associés à chaque insertion de transposon dans le génome de Coxiella. Pour ajouter des informations qualitatives sur les mêmes mutants de transposons, nous avons opté pour l'acquisition d'image automatisé et d'analyse. Sept jours après l'infection, les plaques sont fixées, traitées pour immunofluorescence comme décrit à 4 et analysés en utilisant un système automatisé, tel que décrit microscope à épifluorescence en 5. logiciel d'analyse d'image automatisée comme CellProfiler (Broad Institute, www.cellprofiler.com ) traite les canaux acquis et indépendamment des segments identifiés des objets d'analyse comparative (figure 3). Ceci permet l'identification et la caractérisation morphologique des noyaux de cellules hôtes, des contours de cellules, des lysosomes et Coxiella colonies (figure 3 panneaux supérieurs). Corréler colonies Coxiella avec les cellules et permet aux lysosomes identificatiet une analyse morphologique spécifique de vacuoles contenant Coxiella (qui sont LAMP1 positif, Figure 3 du panneau en bas à gauche). Corréler colonies Coxiella avec des contours de la cellule hôte permet l'identification et l'analyse morphologique spécifique des cellules infectées (Figure 3 en bas du panneau de centre). Enfin, les 4 canaux sont fusionnés pour l'illustration et à des fins de contrôle de qualité (Figure 3 du panneau en bas à droite).
Les données obtenues par analyse d'image automatisée peuvent être tracées uns contre les autres pour obtenir des «nuages de points multi-phénotypiques". A titre d'exemple, sur la figure 4A la superficie moyenne (en um 2) de colonies Coxiella est tracée en fonction du nombre de colonies par cellule (figure 4a), afin d'identifier des mutations qui affectent la réplication intracellulaire de Coxiella (phénotype de replication) et / ou la capacité des bactéries d'envahir les cellules hôtes (internalisation phénotype). L'analyse statistique a été utilisé pour définir les régions dans le nuage de points résultant correspondant aux douces (-4 (figure 4A, rose et points rouges); mutations qui ont affecté Coxiella internalisation dans les cellules ont été regroupés dans la partie inférieure de la parcelle (figure 4A, bleu clair et bleu foncé points) et enfin, des points verts dans la région la plus à droite de la parcelle correspondent aux mutations résultant de phénotypes non significatifs ( Z-score> -2). Fait important, les mutants qui ne parviennent pas à se répliquer mais sont encore capables d'envahir les cellules hôtes, sont détectés après 7 jours d'infection que des bactéries ou des simples, de petites colonies, adjacentes à accueillir les noyaux des cellules (figure 4C, panneau secondes). Par conséquent, la taille de Coxiella "coloentre- "sera affectée de façon significative, mais le nombre de cellules infectées ne varie pas par rapport à des cellules infectées par le WT Coxiella. Au contraire, des mutations qui affectent la capacité de Coxiella à envahir les cellules hôtes se traduisent par une diminution du nombre de colonies / cellule. Lorsque ce nombre est nettement inférieur à 1, cela signifie que, en moyenne, on constate une diminution du nombre total de cellules infectées. En variante, la superficie moyenne (en um 2) de colonies Coxiella peut être tracée en fonction du nombre de cellules hôtes qui survivent infection (figure 4B), pour identifier les mutations qui confèrent une cytotoxicité à Coxiella (phénotype cytotoxique). Comme ci-dessus, l'analyse statistique a été utilisé pour définir les régions dans le nuage de points résultant correspondant aux douces (-4 (figure 3B points verts). 37 mutations survie de la cellule hôte légèrement affectée (figure 3B, les points rouges légers), et 7 mutations étaient particulièrement préjudiciable pour accueillir la survie des cellules (figure 3B, points rouges sombres). S'il vous plaît noter que les paramètres supplémentaires obtenus par l'image procédure d'analyse automatisé peuvent être utilisés pour tirer d'autres cartes, en fonction des besoins expérimentaux.

Figure 1:. Séquençage et annotation de mutants de transposon Coxiella (A) à l'unité primaire colonie PCR est utilisée pour amplifier des fragments d'ADN contenant le site d'insertion du transposon. Une amorce d'amplification (Amp) est utilisé à la fois comme amorce spécifique et non-spécifique en fonction de la stringence de la température de recuit. (B) de résultat typique de colonie seule amorce PCR. Chaque Reactile produit un certain nombre de fragments de taille variable, dont certaines contiennent le site d'insertion du transposon; certains autres sont amplifiés de manière aléatoire en tant que sous-produits du cycle de PCR à faible stringence. (C) L'utilisation d'une amorce de séquençage (SEQ) qui hybride à la séquence du transposon permet le séquençage des fragments d'intérêt. Logiciel (D) d'analyse de séquence permet l'annotation automatique des insertions de transposons sur le génome bactérien. S'il vous plaît cliquez ici pour voir une version plus grande de cette figure.

Figure 2:. Axénique et la croissance intracellulaire de mutants de transposons Coxiella (A) Dans l'écran de pilote, nous avons isolé, séquencé et projeté 38 mutants de transposons dans 16 g de baseEnes du système dot / ICM sécrétion Coxiella (indiqués en rouge). (B) Afin d'évaluer la viabilité de chaque mutant de transposon, la croissance de chaque isoler dans un milieu de culture axénique est surveillé de plus de 8 jours à l'aide d'un agent de fluorescence taggés intercalant d'ADN. (C) Pour chaque mutant est ensuite utilisé pour infecter des cellules épithéliales. Comme le transposon possède une cassette de la GFP, la croissance bactérienne intracellulaire est surveillé de plus de 7 jours de l'infection en suivant les variations de fluorescence de la GFP associé à la réplication Coxiella, en utilisant un lecteur de microplaques. S'il vous plaît cliquez ici pour voir une version plus grande de cette figure.

Figure 3: analyse d'image automatisée des infections Coxiella Une auto.accouplée microscope à épifluorescence est utilisé pour l'image 21 positions par puits en triple de plaques à 96 puits. Les segments de logiciels d'analyse d'images objets dans chaque canaux acquis pour la quantification et l'analyse. Dans tous les cas, les objets touchant la frontière des images sont exclus. (A) Le canal Hoechst est utilisé pour identifier les noyaux des cellules de l'hôte (entouré en vert). (B) Ceux-ci sont utilisés comme semences pour identifier les contours de la cellule hôte dans le canal Cy3 (la position des noyaux est entouré en bleu, les contours de cellules sont en vert). (C) Le canal Cy5 est utilisé pour identifier les compartiments de LAMPE1-positive (dans le cercle vert); seulement les objets inclus dans les contours de cellules identifiées précédemment (en rouge) sont retenus pour l'analyse d'image. (D) Le canal de la GFP est utilisé pour identifier les colonies de Coxiella (entouré en vert). (E) corrélation colonies Coxiella avec des compartiments de LAMPE1 positif permet l'identification de Coxiella vacuoles contenant (CCVS); seulement les objets inclus dans les contours de cellules identifiées précédemment (en vert) sont retenus pour l'analyse d'image. (F) en corrélation avec des contours Coxiella colonies de cellules permet l'identification de cellules infectées (de pseudocolored). (G) Les images acquises dans les 4 canaux de fluorescence (correspondant à colonies Coxiella (vert), des noyaux de la cellule hôte (bleu), la membrane de la cellule hôte plasma (gris), les compartiments de LAMPE1-positif (rouge)) sont fusionnés et utilisée pour l'illustration et de la qualité contrôle. Échelle barres 10 um. S'il vous plaît cliquez ici pour voir une version plus grande de cette figure.

Figure 4: l'identification à grande échelle des facteurs impliqués dans Coxiella hôte / pathogène interagissentions. (A) Le Quartier moyenne (en pm 2) des colonies Coxiella est tracée contre le nombre relatif de colonies par cellule, afin d'identifier et de réplication internalisation phénotypes d'intérêt. Les points verts représentent phénotypes qui dévient de WT Coxiella par un Z-score> -2 (non significatif). Points roses et bleu clair représentent réplication et de l'internalisation des phénotypes respectivement, avec un Z-score entre -2 et -4 (phénotypes bénins). Points bleu foncé Rouge et représentent phénotypes avec un Z-score ≤ -4 (phénotypes forts). (B) La surface moyenne (en um 2) de Coxiella colonies a été tracée en fonction du nombre total de cellules (infectées et non infectées) qui ont survécu 7 jours suivant l'infection pour estimer l'effet cytotoxique résultant de la insertions de transposons. Les points verts représentent phénotypes qui dévient de WT Coxiella par un Z-score> -2 (non significatif). Points roses représentent cytotoxique phenotypes avec un Z-score entre -2 et -4 (phénotypes bénins). Les points rouges représentent les phénotypes cytotoxiques avec un Z-score ≤ -4 (phénotypes forts). Les flèches indiquent mutants illustrés par la lettre minuscule correspondante de C (C) des images représentatives de la réplication, l'internalisation et phénotypes cytotoxiques. Dans tous les cas, les noyaux de cellules hôtes sont en rouge, les colonies sont Coxiella en vert. Échelle barres 50 um. S'il vous plaît cliquez ici pour voir une version plus grande de cette figure.