נמטודות אנטומופתוגניות חיות בסימביוזה עם חיידקים ויחד הן מדביקות בהצלחה חרקים על ידי ערעור מערכת החיסון המולדת שלהן. כדי לקדם את המחקר על הבסיס הגנטי של זיהום נמטודות, מתוארות שיטות לשמירה ומניפולציה גנטית של נמטודות אנטומופתוגניות.
מאמר שיטה
נמטודות אנטומופתוגניות חיות בסימביוזה עם חיידקים ויחד הן מדביקות בהצלחה חרקים על ידי ערעור מערכת החיסון המולדת שלהן. כדי לקדם את המחקר על הבסיס הגנטי של זיהום נמטודות, מתוארות שיטות לשמירה ומניפולציה גנטית של נמטודות אנטומופתוגניות.
נמטודות אנטומופתוגניות בסוגים Heterorhabditis ו - Steinernema הם טפילים מחייבים של חרקים שחיים באדמה. המאפיין העיקרי של מחזור החיים שלהם הוא הקשר ההדדי עם החיידקים Photorhabdus ו Xenorhabdus, בהתאמה. טפילי הנמטודה מסוגלים לאתר ולהיכנס לפונדקאים מתאימים של חרקים, לחתור תחת התגובה החיסונית של החרקים ולהתרבות ביעילות כדי לייצר את הדור הבא שיצוד באופן פעיל טרף חרקים חדש להדבקה. בשל התכונות של מחזור החיים שלהם, נמטודות אנטומופתוגניות הן סוכני הדברה ביולוגית פופולריים, המשמשים בשילוב עם קוטלי חרקים להדברת מזיקים חקלאיים הרסניים. במקביל, נמטודות טפיליות אלה מייצגות כלי מחקר לניתוח פתוגניות של נמטודות ותגובות אנטי-נמטודיות מארחות. מחקר זה נעזר בפיתוח לאחרונה של טכניקות גנטיות וגישות תעתיק להבנת תפקידן של מולקולות מופרשות נמטודה במהלך זיהום. כאן, פרוטוקול מפורט על שמירה על נמטודות אנטומופתוגניות ושימוש בהליך פירוק גנים מסופק. מתודולוגיות אלה מקדמות עוד יותר את האפיון הפונקציונלי של גורמי זיהום נמטודות אנטומופתוגניים.
המחקר על נמטודות אנטומופתוגניות (EPN) התעצם בשנים האחרונות בעיקר בשל התועלת של טפילים אלה באסטרטגיות משולבות של הדברה ומעורבותם במחקר ביו-רפואי בסיסי 1,2. מחקרים אחרונים ביססו את EPN כאורגניזמי מודל שבהם ניתן לבחון את המרכיבים הגנטיים של הנמטודה המופעלים בשלבים השונים של תהליך ההדבקה. מידע זה מספק רמזים קריטיים על טבען ומספר המולקולות המופרשות על ידי הטפילים כדי לשנות את הפיזיולוגיה של המארח ולערער את התגובה החיסונית המולדת של החרק 3,4. במקביל, ידע זה מתווספים בדרך כלל על ידי פרטים חדשים על סוג מסלולי האיתות החיסוניים של מארח החרקים ועל הפונקציות שהם מווסתים כדי להגביל את הכניסה וההתפשטות של הפתוגנים 5,6. הבנת התהליכים האלה חיונית כדי לדמיין את שני הצדדים של יחסי הגומלין הדינמיים בין EPN לבין מארחי החרקים שלהם. הערכה טובה יותר של הקשר בין EPN לחרקים מארחים תאפשר ללא ספק מחקרים דומים עם נמטודות טפיליות של יונקים, מה שעלול להוביל לזיהוי ואפיון של גורמי זיהום המפריעים למערכת החיסון האנושית.
נמטודות ה-EPN Heterorhabditis sp. ו-Steinernema sp. יכולות להדביק מגוון רחב של חרקים, והביולוגיה שלהם נחקרה באינטנסיביות בעבר. שני טפילי הנמטודה נבדלים זה מזה באופן הרבייה שלהם כאשר ההטרורהבדיטיס מופרה בעצמה ושטיינרנמה עוברת רבייה אמפימיקטית, אם כי לאחרונה הודגם כי S. hermaphroditum מתרבה על ידי הפריה עצמית של הרמפרודיטים או באמצעות פרתנוגנזה 7,8,9. הבדל נוסף בין הנמטודות ההטרורהבדיטיס לשטיינרנמה הוא ההדדיות הסימביוטית שלהם עם שני סוגים נפרדים של חיידקים גראם שליליים, פוטורהבדוס וקסנורהבדוס, בהתאמה, ששניהם פתוגנים חזקים של חרקים. חיידקים אלה נמצאים בשלב הצעירים הנגועים (IJ) של ה-EPN, אשר מזהים פונדקאים רגישים, מקבלים גישה להמוקול החרקים, שם הם משחררים את החיידקים הקשורים אליהם שמשתכפלים במהירות, ומיישבים רקמות חרקים. גם ה-EPN וגם החיידקים שלהם מייצרים גורמי אלימות שמפרקים את הגנות החרקים מנשקם ופוגעים בהומאוסטזיס. לאחר מות החרקים, הנמטודות IJs מתפתחות כדי להפוך ל-EPN בוגר ולהשלים את מחזור החיים שלהן. קבוצה חדשה של IJs שנוצרה בתגובה לחסך מזון וצפיפות יתר בתוך ציד החרקים סוף סוף מגיחה באדמה כדי לצוד פונדקאים מתאימים 9,10,11,12.
כאן מתואר פרוטוקול יעיל לשמירה, הגברה ומניפולציה גנטית של נמטודות EPN. בפרט, הפרוטוקול מתאר את השכפול של ה- H. bacteriophora ו- S. carpocapsae IJs הסימביוטיים, את הדור של נמטודה אקסנית IJs, את הייצור של H. bacteriophora hermaphrodites עבור microinjection, הכנת dsRNA, ואת טכניקת microinjection. שיטות אלה חיוניות להבנת הבסיס המולקולרי של פתוגניות נמטודה וחסינות מארחת נגד נמטודה.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
1. ייצור של נמטודה סימביוטית מדביקה צעירים
2. ייצור נמטודה אקסנית מדביקה צעירים
הערה: נמטודות אקסניות משמשות מכיוון שלאחר דיסוציאטים מורכבים של חיידקי נמטודה בתוך החרק, כל אחד מבני הזוג ההדדיים מעורר תגובה חיסונית מארחת מובהקת5. הזן המוטנטי Ret16 של Photorhabdus temperata משמש מכיוון שחיידקים אלה תומכים בצמיחה של H. בקטריופורה אך אינם מצליחים ליישב את המעיים הנמטודתיים13,14.
3. גידול H. בקטריופורה הרמפרודיטים למיקרו-איניג'קציה
4. הכנת dsRNA
5. מיקרו-איניג'קציה
הערה: משטח הזרקה הוא כיסוי זכוכית עם שכבה של 2% (w/v) אגרוז על המרכז. כאשר התולעים שיש להזריק מועברות לפדים אלה, שכבת האגרוז תשתק אותם לצורך ההליך. בדרך כלל, רפידות נוספות נשמרות ליד המיקרוסקופ לשימוש כללי.
6. מיקרו-איניג'קציה
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
כדי להעריך את מצבם של נמטודות H. bacteriophora שעברו את האקסניזציה, נקבעה נוכחותן או היעדרן של מושבות חיידקים מסוג P. luminescens ב- IJs. לשם כך נאסף כדור של כ-500 התקנים תוך-גזעיים שעברו קודם לכן עיקור והומוגני ב-PBS. טיפול הבקרה החיובית כלל כדור של כ-500 IJs מתרבית הנמטודה שהכיל חיידקים סימביוטיים מסוג P. luminescens . הכדורים של נמטודות בקרה אקסניזציה וחיוביות היו הומוגניים ב-1x PBS. ההומוגנאטים הודבקו על אגר והתפשטו כדי להקל על צמיחתן של מושבות בודדות. לוחות האגר דוגרו בטמפרטורה של 28 מעלות...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
הבנת הבסיס המולקולרי של זיהום נמטודות אנטומופתוגניות וחסינות חרקים נגד נמטודה דורשת הפרדת הטפילים מהחיידקים הקשורים הדדית 13,15,16. הנמטודות האנטומופתוגניות H. bacteriophora ו- S. carpocapsae חיות יחד עם החיידקים הגראם-שליליים P. luminescens ו- X. nematophila, בהתאמה17. שני מיני החיידקים הוכחו בעבר כמקודדים גורמים המעניקים פתוגניות על ידי התמקדות ברקמות חרקים ונטרול מער...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
המחברים מצהירים שאין להם אינטרסים מתחרים.
אנו מודים לחברי המחלקה למדעי הביולוגיה באוניברסיטת ג'ורג' וושינגטון על הקריאה הביקורתית בכתב היד. כל הדמויות הגרפיות נעשו באמצעות BioRender. מחקר ב- I. E., J. H., ו- D. O'H. מעבדות נתמכו על ידי אוניברסיטת ג'ורג ' וושינגטון והמכללה הקולומביאנית לאמנויות ומדעים המסייעים לקרנות וקרנות מחקר בין-תחומיות.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| Agarose | VWR | 97062-244 | |
| ערכת Ambion Megascript T7 Thermo | Fisher Scientific | AM1333 | |
| Ampicillin | Fisher Scientific | 611770250 | |
| בקבוק תרבית תאים T25 | Fisher Scientific | 156367 | |
| בקבוק תרבית תאים T75 | Fisher Scientific | 156499 | |
| ChoiceTaq Mastermix | דנוויל סיינטיפיק | C775Y42 | |
| VWR | 470200-112 | ||
| סירופ תירס | MP ביומדיקלס / VWR | צינור | |
| 10 מ"ל | פישר סיינטיפיק | 14-959-14 | |
| אפנדורף פמטוטיפים טיפים מיקרו-מעמיס | אפנדורף | E5242956003 | |
| אתנול | Millipore-Sigma | E7023 | |
| פלקון שפופרת 50 מ"ל | פישר סיינטיפיק | 14-432-22 | |
| Femtojet Microinjector | Eppendorf | 5252000021 | |
| נייר סינון | VWR | 28320-100 | |
| Galleria mellonella waxorms | Petco-Glass | ||
| coverslip | פישר סיינטיפיק | 12-553-464 | 50 x 24 מ"מ |
| שמן הלוקרבון 700 | Sigma | H8898 | |
| לולאת חיסון | VWR | 12000-806 | |
| Kanamycin | VWR | 97062-956 | |
| Kwik-Fil נימי זכוכית בורוסיליקט | World Precision Instruments | 1B100F-3 | 1.0 מ"מ |
| LB אגר | פישר סיינטיפיק | BP1425-500 | LB אבקת טוחן אגר 500 גרם |
| LB מרק | פישר סיינטיפיק | BP1426-500 | LB מרק מילר אבקת 500 גרם |
| Leica DM IRB מיקרוסקופ מחקר הפוך | מיקרוסקופ סנטרל-מקונקי | ||
| בינוני | Millipore-Sigma | M7408-250G | |
| MEGAclear ערכת ניקוי שעתוק | תרמו פישר מדעי | AM1908 | |
| צינור מיקרוצנטריפוגה | VWR | 76332-064 | 1.5 מ"ל |
| NanoDrop 2000 ספקטרופוטומטר | תרמו פישר מדעי | ND-2000 | |
| מזרק מחט | VWR | BD305155 | 22 גרם |
| מרק תזונתי | Millipore-Sigma | 70122-100G | |
| Parafilm | VWR | 52858-076 | |
| צלחת פטרי מחולקת | VWR | 490005-212 | |
| PBS | VWR | 97062-732 | טבליות PBS מאגר ביוטק כיתה 200 כרטיסיות |
| PCR פריימרים | Azenta-Pestle | ||
| Millipore-Sigma | BAF199230001 | Bel-Art צלחת פטרי חד פעמית | |
| ס"מ | VWR | 25384-092 | 60 x 15 מ"מ |
| צלחת פטרי 10 מ"מ | VWR | 10799-192 | 35 x 10 מ"מ |
| פרוטאוז פפטון #3 | תרמו פישר 211693 | ||
| שמרים תמצית | Millipore-Sigma | Y1625 |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה
בקש הרשאה