פרוטוקול זה מדגים כיצד להשתמש בצמח המארח כדי לזהות חלבוני רוק של חלבונים נגיפיים צמחיים וחלבונים נגיפיים צמחיים המשתחררים על ידי וקטורי עלים.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
פרוטוקול זה מדגים כיצד להשתמש בצמח המארח כדי לזהות חלבוני רוק של חלבונים נגיפיים צמחיים וחלבונים נגיפיים צמחיים המשתחררים על ידי וקטורי עלים.
וקטורי חרקים מעבירים אופקית וירוסים צמחיים רבים בעלי חשיבות חקלאית. יותר ממחצית הנגיפים הצמחיים מועברים על ידי חרקים המיפטרניים שיש להם חלקי פה מוצצים חודרים. במהלך העברה ויראלית, רוק החרק מגשר בין הנגיף-וקטור-מארח מכיוון שווקטורי הרוק נגיפים, וחלבוני החרקים, מעוררים או מדכאים את התגובה החיסונית של צמחים מחרקים לפונדקאים צמחיים. הזיהוי והניתוחים הפונקציונליים של חלבוני רוק הופכים לתחום חדש של התמקדות בתחום המחקר של אינטראקציות ארבו-וירוס-מארח. פרוטוקול זה מספק מערכת לזיהוי חלבונים ברוק של עלעלים באמצעות הצמח המארח. וקטור ההופר Nephotettix cincticeps הנגוע בנגיף ננס האורז (RDV) משמש כדוגמה. ויטלוגנין וחלבון הקפסיד החיצוני העיקרי P8 של RDV וקטור על ידי הרוק של N. cincticeps ניתן לזהות בו זמנית בצמח האורז כי N. cincticeps ניזון ממנו . שיטה זו ישימה לבדיקת חלבוני הרוק הנשמרים באופן זמני בצמח המארח לאחר הזנת חרקים. הוא האמין כי מערכת זו של זיהוי יועיל המחקר של hemipteran-virus-צמח או hemipteran-צמח אינטראקציות.
מצב השידור הווקטורי-מארח של ארבו-וירוסים, בעיה בסיסית, נמצא בחזית המדע הביולוגי. וירוסים צמחיים רבים בעלי חשיבות חקלאית מועברים אופקית על ידי וקטורים של חרקים1. יותר ממחצית הנגיפים הצמחיים הם וקטורים על ידי חרקים המיפטרניים, כולל כנימות, זבובים לבנים, עלים, פלנטהופרים ותריפס. לחרקים אלה תכונות ייחודיות המאפשרות להם להעביר ביעילות וירוסים צמחיים1. יש להם חלקי פה מוצצי פירסינג והם ניזונים מהלשד מפלואם ומקסילם, ומפרישים את הרוק שלהם 1,2,3,4. עם הפיתוח והשיפור של טכניקות, הזיהוי והניתוחים הפונקציונליים של מרכיבי הרוק הופכים למוקד חדש של מחקר אינטנסיבי. חלבוני הרוק הידועים ברוק כוללים אנזימים רבים, כגון פקטינאסטראז, צלולאז, פרוקסידאז, פוספטאז אלקליין, פוליפנול אוקסידאז וסוכראז, בין היתר 5,6,7,8,9,10,11,12,13 . החלבונים ברוק כוללים גם אליקטורים המפעילים את תגובת ההגנה של הפונדקאי, ובכך משנים את ביצועי החרקים, ומשפיעים המדכאים את הגנת הפונדקאי, המשפרים את כושר החרקים ורכיבים הגורמים לתגובות פתולוגיות של המארח14,15,16,17. לכן, חלבוני רוק הם חומרים חיוניים לתקשורת בין חרקים לפונדקאים. במהלך העברת הנגיפים, הרוק המופרש על ידי בלוטות הרוק של חרקים אלימים מוצצי פירסינג מכיל גם חלבונים נגיפיים. רכיבים נגיפיים מנצלים את זרימת הרוק כדי לשחרר אותם מהחרק לפונדקאי הצמח. לכן, רוק החרק מגשר על האינטראקציה הטריטרופית וירוס-וקטור-מארח. חקירת התפקוד הביולוגי של חלבוני רוק המופרשים על ידי חרקים אלימים מסייעת להבין את הקשר בין וירוס-וקטור-מארח.
עבור וירוסים של בעלי חיים, מדווח כי רוק של יתושים מתווך את ההעברה והפתוגניות של נגיף הנילוס המערבי (WNV) ונגיף דנגי (DENV). חלבון הרוק AaSG34 מקדם שכפול והעברה של נגיף דנגי-2, ואילו חלבון הרוק AaVA-1 מקדם העברת נגיף DENV וזיקה (ZIKV) על ידי הפעלת אוטופגיה18,19. חלבון הרוק D7 של יתושים יכול לעכב זיהום DENV במבחנה ו-in vivo באמצעות אינטראקציה ישירה עם נגיפים של DENV וחלבון מעטפת DENVרקומביננטי 20. בנגיפים צמחיים, וירוס תלתלי העלים הצהובים של עגבנייה (TYLCV) גורם לחלבון הרוק של הזבוב הלבן Bsp9, המדכא את החסינות בתיווך WRKY33 של מארח הצמח, להגביר את ההעדפה והביצועים של הזבובים הלבנים, ובסופו של דבר מגביר את העברת הנגיפים21. מאחר שמחקרים על התפקיד שממלאים חלבוני רוק של חרקים בפונדקאים של צמחים פיגרו אחרי אלה של פונדקאים של בעלי חיים, נדרשת בדחיפות מערכת יציבה ואמינה לזיהוי חלבוני הרוק בפונדקאים של צמחים.
נגיף הצמח המכונה וירוס ננס אורז (RDV) מועבר על ידי הופר Nephotettix cincticeps (Hemiptera: Cicadellidae) ביעילות גבוהה ובאופן מתפשט מתמשך22,23. RDV דווח לראשונה כמועבר על ידי וקטור חרקים וגורם למחלה קשה של אורז באסיה24,25. הנגיף הוא איקוסהדרלי ודו-שכבתי כדורי, והשכבה החיצונית מכילה את חלבון הקפסיד החיצוני P822. תקופת השידור במחזור הדם של RDV ב N. cincticeps היא 14 ימים 26,27,28,29,30. כאשר RDV מגיע לבלוטות הרוק, נגיפים משתחררים לחללים המאוחסנים ברוק בבלוטות הרוק באמצעות מנגנון דמוי אקסוציטוזה23. ויטלוגנין (Vg) הוא קודמן חלבון החלמון החיוני להתפתחות ביציות בנקבות חרקים31,32,33. לרוב מיני החרקים יש לפחות תעתיק Vg אחד של 6-7 קילובייט, המקודד חלבון מקדים של כ-220 kDa. מבשרי החלבון של Vg יכולים בדרך כלל להיבקע למקטעים גדולים (140 עד 190 kDa) וקטנים (<50 kDa) לפני הכניסה לשחלה18,19. ניתוח פרוטאומי קודם גילה את נוכחותם של הפפטידים שמקורם ב-Vg ברוק המופרש של העלה Recilia dorsalis, אם כי תפקידם אינו ידוע (נתונים שלא פורסמו). לאחרונה דווח כי Vg, המופרש דרך הפה מצמחים, מתפקד כגורם משפיע לפגיעה בהגנות של צמחים34. לא ידוע אם Vg של N. cincticeps יכול גם להשתחרר לצמח המארח עם זרימת רוק, ואז יכול לשחק תפקיד בצמח להפריע להגנה על הצמח. כדי לענות על השאלה האם N. cincticeps מנצל חלבוני רוק, כגון Vg, כדי לעכב או להפעיל את הגנות הצמח, הצעד הראשון הוא זיהוי חלבונים המשתחררים לצמח במהלך ההאכלה. הבנת השיטה לזיהוי חלבוני הרוק הנמצאים בצמח עשויה להיות חיונית כדי להסביר את תפקודם של חלבוני הרוק ואת יחסי הגומלין בין המיפטרה לצמחים.
בפרוטוקול המוצג כאן, N. cincticeps משמש כדוגמה כדי לספק שיטה לבחון את נוכחותם של חלבוני רוק בצמח המארח שהוכנסו באמצעות הזנת חרקים. הפרוטוקול מפרט בעיקר את האיסוף והזיהוי של חלבוני רוק והוא מועיל לחקירה נוספת על רוב ההמיפטרנים.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
העלעלים הבוגרים הלא-אלימים הופצו במרכז לחקר וירוסים הנישאים על ידי וקטורים באוניברסיטת פוג'יאן לחקלאות וייעור, סין.
1. גידול חרקים לא אלימים
2. רכישת וירוסים ואיסוף חרקים אלימים
3. איסוף חלבוני רוק באמצעות כלוב האכלה
4. הכנת מגיב
5. כתם מערבי לאיתור חלבוני הרוק והויראלי
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
איור 1 מדגים את כל השלבים בפרוטוקול הזה: גידול חרקים, רכישת וירוסים, איסוף חלבוני רוק באמצעות הזנת אורז והכתם המערבי. תוצאות הכתמים המערביים הראו כי רצועות ספציפיות וצפויות של כ -220 kDa נצפו בדגימות של בלוטות אורז ורוק של חרקים על הממברנה מודגרות עם נוגדנים נגד Vg. לעומת זאת, לא נצפתה להקה בדגימת האורז שאינה ניזונה. התוצאה באיור 2 מצביעה על כך ש-Vg שוחרר לצמח המארח כחלבון רוק. על הממברנה המודגרת עם נוגדנים נגד RDV P8, נצפתה רצועה ספציפ...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
הרוק המופרש ישירות על ידי בלוטות הרוק של החרקים המוצצים ממלא תפקיד מרכזי מכיוון שהוא מעכל מראש ומנקה רעלים מהרקמות המארחות ומהגורמים הביולוגיים חוצי הממלכות של הווקטורים לפונדקאים 1,3,4. הגורמים הביולוגיים חוצי הממלכות, כולל אליציטורים, משפיעים ורנ"א קטן, הם קריטיים לתקשורת בין חרקים למארחים14,15,16. לכן, חשיפת זנים ותפקודים נוספים של מ...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
למחברים אין מה לחשוף.
עבודה זו נתמכה על ידי מענקים מהקרן הלאומית למדעי הטבע של סין (31772124 ו -31972239) ואוניברסיטת פוג'יאן לחקלאות וייעור (מענק KSYLX014).
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| <חזק>ריאגנטים | |||
| טריס בסיס | רוש | D609K69032 | במשך 5 פעמים; בופר טריס-גליצין ו 10 פעמים; הכנת בופר TBS |
| גליצין | סיגמא-אולדריץ' | WXBD0677V | למשך 5 פעמים; הכנת חוצץ טריס-גליצין |
| SDS | Sigma-Aldrich | SLCB4394 | למשך 5 פעמים; הכנת חיץ טריס-גליצין |
| NaCl | סינופארם מגיב כימי ושות', בע"מ | 10019318 | במשך 10 פעמים; הכנת מאגר TBS |
| KCl | סינופארם ריאגנט כימי ושות', בע"מ | 10016318 | במשך 10 ופעמים; TBS הכנת מאגר |
| ß-מרקפטואתנול | Xiya Reagent | B14492 | עבור 4 & פעמים; הכנת מאגר דגימת חלבון |
| ברומופנול כחול | סיגמא-אולדריץ' | SHBL3668 | עבור 4 & פעמים; הכנת מאגר דגימת חלבון |
| גליצרול | סינופארם מגיב כימי ושות', בע"מ | 10010618 | עבור 4 & פעמים; הכנת מאגר דגימת חלבון |
| מתנול | Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd | 10014118 | להכנת מאגר העברה |
| Tween 20 | Coolaber SCIENCE& TeCHNoLoGY | CT30111220 | להכנת TBST |
| חלב יבש ללא שומן | Becton.Dickinso והחברה | 252038 | לחסימת ממברנה, דילול נוגדנים |
| עז אנטי ארנב IgG | Sangon Biotech | D110058-0001 | הכרה בערכה המערבית הראשונית |
| והגוף ECL | ThermoFisher Scientific | 32209 | מצע כימילומינסנט |
| ניטרוצלולוז ממברנה | Pall Corporation | 25312915 | לחלבונים העברה |
| <חזק>מאגרים ותמיסות | |||
| <חזק>בופר | <חזק>הרכב | <חזק>הערות/תיאור& | |
| nbsp; 5 ופעמים; טריס-גליצין בופר | 15.1 גרם Tris base 94 גרם גליצין 5 גרם SDS ב-1 ליטר מים | פתרון מלאי | |
| 1 ופעמים; בופר טריס-גליצין | 200 מ"ל של 5& פעמים; Tris-glycine buffer 800 מ"ל מים | פתרון עבודה, עבור SDS-PAGE | |
| 10& פעמים; חוצץ תמיסת מלח (TBS) | 80 גרם NaCl 30 גרם Tris base 2 גרם KCl ב-1 ליטר מים | תמיסת מלאי | |
| TBS עם תמיסת Tween 20 (TBST) | 100 מ"ל 10& פעמים; תמיסת TBS 3 מ"ל Tween 20 900 מ"ל מים | תמיסת עבודה | |
| 4&; מאגר דגימת חלבון | 8 גרם SDS 4 מ"ל ß-mercaptoethanol 0.02 גרם ברומופנול כחול 40 מ"ל גליצרול ב-40 מ"ל 0.1 M Tris-HCl (pH 6.8) | למיצוי חלבון | |
| מאגר העברה | 800 מ"ל מאגר טריס-גליצין 200 מ"ל מתנול | עבור העברת חלבון | |
| <חזק>מכשירים | |||
| ברומופנול כחול | סיגמא-אולדריץ' | SHBL3668 | להכנת מאגר דגימת חלבון 4x |
| חממה בטמפרטורה קבועה | Ningbo Saifu Experimental Instrument Co., Ltd. | PRX-1200B | לגידול עלים |
| Electrophoresis | Tanon Science & טכנולוגיה ושות', בע"מ | Tanon EP300 | עבור SDS-PAGE |
| מודול ליבת העברה אלקטרופורטית | BIO-RAD | 1703935 | עבור SDS-PAGE |
| גליצרול | סינופארם כימי ריאגנט ושות', בע"מ | 10010618 | עבור 4x חלבון מאגר מאגר |
| גליצין | סיגמא-אולדריץ' | WXBD0677V | עבור 5x Tris-glycine buffer הכנת |
| עז אנטי ארנב IgG | Sangon Biotech | D110058-0001 | הכרה במכשיר טחינת הרקמות העיקרי והגוף |
| הגבוה | שנחאי Jingxin פיתוח תעשייתי ושות 'בע"מ | JXFSIPRP-24 | לטחינת רקמות צמח |
| KCl | סינופארם כימי ריאגנט ושות', בע"מ | 10016318 עבור 10x TBS מאגר הכנת | |
| מתנול | סינופארם כימי ריאגנט ושות', בע"מ | 10014118 | להכנת מאגר העברה |
| מיני רטוב העברת חום שוקת | BIO-RAD | 1703930 | עבור SDS-PAGE |
| NaCl | סינופארם כימי ריאגנט ושות', בע"מ | 10019318 | להכנת חיץ ניטרוצלולוזה 10x TBS |
| קרום ניטרוצלולוזה | Pall Corporation | 25312915 | לחלבונים העברת |
| חלב יבש ללא שומן | Becton.Dickinso והחברה | 252038 | לחסימת ממברנה, דילול נוגדנים |
| Pierce ECL Western kit | ThermoFisher Scientific | 32209 | מצע כימילומינסנט |
| מכשיר צבע חלבון | GE מדעי הבריאות AB | Amersham lmager 600 | לגילוי חלבונים |
| SDS | Sigma-Aldrich | SLCB4394 | להכנת מאגר טריס-גליצין 5x |
| Tris בסיס | Roche | D609K69032 | עבור 5x Tris-glycine buffer ו-10× הכנת מאגר TBS |
| Tween 20 | Coolaber SCIENCE& TeCHNoLoGY | CT30111220 | להכנת TBST |
| טנק אלקטרופורזה צלחת אנכית | BIO-RAD | 1658001 | לאמבט מים SDS-PAGE |
| שנחאי Jinghong ציוד ניסיוני ושות', בע"מ | XMTD-8222 | להרתיח את דגימות החלבון | |
| &בטא;-מרקפטואתנול | Xiya Reagent | B14492 | להכנת מאגר דגימת חלבון פי 4 |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.