אלקטרופורציה היא שיטה מהירה שאומצה באופן נרחב להחדרת דנ"א אקסוגני לסוג ריקטסיה. פרוטוקול זה מספק שיטת אלקטרופורציה שימושית לטרנספורמציה של חיידקים תוך תאיים מהסוג Rickettsia.
מאמר שיטה
אלקטרופורציה היא שיטה מהירה שאומצה באופן נרחב להחדרת דנ"א אקסוגני לסוג ריקטסיה. פרוטוקול זה מספק שיטת אלקטרופורציה שימושית לטרנספורמציה של חיידקים תוך תאיים מהסוג Rickettsia.
Rickettsioses נגרמים על ידי מגוון רחב של חיידקים תוך תאיים חובה השייכים לסוג Rickettsia שיכולים להיות מועברים למארחים בעלי חוליות באמצעות נשיכה של וקטורים פרוקי רגליים נגועים. נכון להיום, מגפות מתעוררות או מתעוררות מחדש נותרו סיכון לבריאות הציבור בשל הקושי באבחון, שכן שיטות האבחון מוגבלות ואינן סטנדרטיות או נגישות אוניברסלית. אבחנה שגויה הנובעת מחוסר הכרה של הסימנים והתסמינים עלולה לגרום לעיכוב בטיפול האנטיביוטי ולתוצאות בריאותיות לקויות. הבנה מקיפה של מאפייני ריקטסיה תשפר בסופו של דבר את האבחון, ההערכה והטיפול הקליניים עם שליטה ומניעה משופרות של המחלה.
מחקרים פונקציונליים של גנים ריקטסיאליים חיוניים להבנת תפקידם בפתוגנזה. מאמר זה מתאר הליך לאלקטרופורציה של זן ריקטסיה פארקרי טייט'ס גיהנום עם וקטור המעבורת pRAM18dSFA ובחירת R. parkeri מותמר בתרבית תאי קרציות עם אנטיביוטיקה (ספקטינומיצין וסטרפטומיצין). שיטה מתוארת גם ללוקליזציה של R. parkeri מותמר בתאי קרציות באמצעות מיקרוסקופיה אימונופלואורסצנטית קונפוקלית, טכניקה שימושית לבדיקת טרנספורמציה בקווי תאים וקטוריים. גישות דומות מתאימות גם לטרנספורמציה של ריקטסיות אחרות.
ריקטסיוזות נגרמות על ידי מגוון רחב של חיידקים תוך-תאיים השייכים לסוג Rickettsia (משפחה Rickettsiaceae, סדר Rickettsiales). הסוג Rickettsia מסווג לארבע קבוצות עיקריות בהתבסס על מאפיינים פילוגנטיים1,2: קבוצת קדחת מנומרת (SFG), המכילה את הריקטזיה הגורמת לריקטזיוזות החמורות והקטלניות ביותר (למשל, Rickettsia rickettsii, הסוכן הסיבתי של קדחת הרוקי מאונטיין), קבוצת הטיפוס (TG, למשל, Rickettsia prowazekii, הסוכן של טיפוס מגיפה), קבוצת המעבר (TRG, למשל, Rickettsia felis, הגורם הסיבתי של קדחת מנומרת המועברת על ידי פרעושים), וקבוצת האבות (AG, למשל, Rickettsia bellii).
בין המחלות העתיקות ביותר הידועות המועברות על ידי וקטורים, ריקטסיוזים נרכשים בעיקר בעקבות העברת הפתוגנים דרך עקיצות של וקטורים של פרוקי רגליים נגועים, כולל קרציות, פרעושים, כינים וקרדיות 3,4. אף על פי שהגילוי של אנטיביוטיקה יעילה שיפר את תוצאות הטיפול, ריקטסיוזים של מגפות מתעוררות ומתעוררות מחדש ממשיכים לאתגר את אסטרטגיות המניעה והבקרה המסורתיות. לפיכך, הבנה מקיפה של אינטראקציות ריקטסיה/מארח/וקטור תיצור בסופו של דבר בסיס איתן לפיתוח גישות חדשות למניעה ולריפוי של מחלות עתיקות אלה.
בטבע, העברת גנים אופקית (HGT) בחיידקים מתרחשת באמצעות הצמדה, התמרה וטרנספורמציה5. טרנספורמציה של חיידקים במבחנה משתמשת במושגי HGT אלה, אם כי האופי התוך-תאי של ריקטסיה מציב כמה אתגרים. תנאי הגידול המוגבלים ומערכות ההצמדה וההתמרות שלא הובנו כהלכה במינים שונים של ריקטסיה מנעו את היישום של שיטות הצמדה והתמרות ב-rickettsiae 6,7,8. בהשוואה לסוגים אחרים של חיידקים תוך-תאיים (למשל, כלמידיה, קוקסיאלה, אנאפלזמה וארליכיה), הסוג ריקטסיה שונה בכל הנוגע לאסטרטגיות הגדילה והשכפול בתוך הציטופלסמה התאית, מה שמטיל אתגרים ספציפיים לשינוי הגנטי של ריקטסיה בשל תכונות אורח החיים הייחודיות שלהם9.
המכשול הראשוני שיש להתגבר עליו כאשר מנסים לבצע את השינוי הגנטי של rickettsiae הוא להשיג טרנספורמציה מוצלחת. לפיכך, תכנון גישה ישימה עם יעילות טרנספורמציה גבוהה יהיה בעל ערך רב לפיתוח כלים גנטיים עבור rickettsiae. כאן אנו מתמקדים באלקטרופורציה, שיטת טרנספורמציה מוכרת באופן נרחב ששימשה להחדרת דנ"א אקסוגני בהצלחה למספר מינים של ריקטסיה, כולל ריקטסיה פרוואזקי, ריקטסיה טיפי, ריקטסיה קונורי, ריקטסיה פרקרי, ריקטסיה מונטננסיס, ריקטסיה בלי, ריקטסיה טווסי, וריקטסיה בוכנרי10,11,12 ,13,14,15,16.
מאמר זה מתאר הליך לאלקטרופורציה של זן R. parkeri Tate's Hell (הצטרפות: GCA_000965145.1) עם וקטור המעבורת pRAM18dSFA שמקורו בזן Rickettsia amblyommatis AaR/SC פלסמיד pRAM18 שתוכנן לקודד mKATE, חלבון פלואורסצנטי אדום רחוק, ו- aadA, המקנה עמידות לספקטינומיצין וסטרפטומיצין 13,15,20. R. parkeri שעברו טרנספורמציה הם ברי קיימא ומתוחזקים ביציבות תחת ברירה אנטיביוטית בקווי תאי הקרציות. בנוסף, אנו מראים כי לוקליזציה של R. parkeri מותמר בתאי קרציות חיות באמצעות מיקרוסקופיה קונפוקלית יכולה לשמש להערכת איכות קצבי הטרנספורמציה בקווי תאים וקטוריים.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
1. התפשטות וטיהור של R. parkeri מתרבית תאי קרציות
הערה: כל הליכי תרבית התאים יבוצעו בארון בטיחות ביולוגית מדרגה II.
2. טרנספורמציה של R. parkeri עם פלסמיד pRAM18dSFA
3. תצפית על ר' פרקרי שעבר טרנספורמציה
הערה: השתמש במיקרוסקופ אפיפלואורסצנטי עם מסנני רודמין/TRITC כדי לצפות בצלוחיות שהוכנו בשלב 2.11 לאחר 3-7 ימים. ברגע שהפלאקים ניכרים בתרביות (5-14 ימים), ניתן לראות את R. parkeri שעבר טרנספורמציה המבטאת את החלבון הפלואורסצנטי האדום mKATE, המקודד על פלסמיד pRAM18dSFA.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
המורפולוגיה של R. parkeri בתאי ISE6 תחת מיקרוסקופ אור לאחר צביעת גימסה מוצגת באיור 1. באיור 2, R. parkeri שעבר טרנספורמציה המבטא חלבון פלואורסצנטי אדום בתאי ISE6 מוצג באמצעות מיקרוסקופיה קונפוקלית. ישנה עלייה משמעותית בשיעור ההדבקה של R. parkeri (אדום) מותמר בתאי ISE6 (כחול, מתאים לגרעינים) מ (A) יום 7 עד (B) יום 10 של הדגירה.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
כאן, אנו מדגימים שיטה להחדרת דנ"א אקסוגני המקודד על פלסמיד pRAM18dSFA לתוך ריקטסיה באמצעות אלקטרופורציה. בהליך זה, ריקטסיה נטולת תאים טוהרה מתאים מארחים, הומרה עם וקטור מעבורת ריקטסיאלית, ושוחררה לתאי קרציות לצורך זיהום. כמו כן מתואר הליך אימונופלואורסצנטי קונפוקלי לאיתור חלבון פלואורסצנטי אדום המבטא R. parkeri בתאי קרציות. שיטות דומות ישימות למינים אחרים של Rickettsia ועם שינויים נוספים עשויות להיות ניתנות להתאמה לחיידקים תוך-תאיים אחרים המסוגלים לשמור על פלסמיד.
טרנספורמציה...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
לא מוצהרים ניגודי עניינים.
אנו מודים לטימותי ג'יי קורטי ובנג'מין קול על הדיונים וההצעות התובנות שלהם. מחקר זה נתמך כספית על ידי מענק ל- U.G.M. מה- NIH (2R01AI049424) ומענק ל- U.G.M. מתחנת הניסויים החקלאיים של מינסוטה (MIN-17-078).
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| 0.1 ס"מ פער גן פולסר אלקטרופורציה קובטה | Bio-Rad | 1652083 | |
| 2 μ מסנן גודל נקבוביות M | GE Healthcare Life Sciences Whatman | 6783-2520 | |
| 5 מ"ל מזרק Luer-lock | BD | 309646 | |
| 60-90 חצץ סיליקון קרביד | לורטון, בע"מ | 591-056 | |
| מתנול מוחלט | פישר סיינטיפיק | A457-4 | |
| בקטו טריפטוז פוספט מרק | BD | 260300 | |
| צנטריפוגה ציטוספין Cytospin4 | Thermo Fisher Scientific | A78300003 | הרוטור ניתן להסרה כך שניתן להכניס את כל הרוטור למכסה המנוע כדי לטעון דגימות זיהומיות |
| ערכת מקסי פלסמיד EndoFree (10) | QIAGEN | 12362 | מורחב pRAM18dSFA ללא אנדוטוקסין |
| פרפקטור סיינטיפיק | TP03-5301 | ||
| סרום בקר עוברי | Gemini Bio | 900-108 | יש לבדוק את אצווה FBS כדי לוודא שתאי ISE6 יגדלו בה היטב. |
| אלקטרופורטור Gene Pulser II עם בקר דופק PLUS | Bio-Rad | 165-2105 & 165-2110 | |
| המוציטומטר | Thermo Fisher Scientific | 267110 | |
| HEPES | Millipore-Sigma | H4034 | |
| המכון הלאומי לבריאות | פיג'י | עריכת תמונות גולמיות | |
| KaryoMAX Giemsa stain | גיבקו | 2021-10-30 | |
| L-15 בינוני של לייבוביץ | תרכיז | ||
| nbsp; | MP ביומדיקל | 191476 | |
| ניקון דיאפוט | מיקרוסקופ אפיפלואורסצנטי | ניקון | |
| NucBlue Live ReadyProbes ריאגנט | Thermo Fisher Scientific | R37605 | |
| יחידת סריקת דיסק אולימפוס (DSU) מיקרוסקופ קונפוקלי | אולימפוס | ||
| פטרוף-האוסר | מדעי | תא 3900 | |
| נתרן ביקרבונט | Millipore-Sigma | S5761 | |
| מערבולת | פישר מערבולת ג'יני 2 | 12-812 |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה
בקש הרשאה