פתוגנים גראם-שליליים רלוונטיים רבים מבחינה קלינית כמו Yersinia, Vibrio, Escherichia, Pseudomonas ו-Shigella מקודדים את מערכת ההפרשה מסוג III (T3SS) כדי להזריק חלבוני אפקטור לתאי המארח1. במיני חיידקים רבים, ה-T3SS נמצא תחת פיקוח רגולטורי קפדני2. לדוגמה, טרנסלוקציה של חלבוני אפקטור Yersinia T3SS לתאי מארח מטרה היא קריטית כדי לחתור תחת מנגנוני ההגנה של המארח ולאפשר התיישבות חיידקים של רקמות המארח. עם זאת, פעילות Yersinia T3SS מכבידה מבחינה מטבולית ויכולה לעורר זיהוי על ידי קולטנים חיסוניים מארחים3. בהתאם לכך, רגולטורים החשים רמזים סביבתיים ספציפיים שולטים בביטוי הגנים T3SS במיני חיידקים רבים. מכיוון שפתוגנים כמו Yersinia חווים שינויים סביבתיים במהלך מחזור ההדבקה שלהם המשפיעים על הביטוי של גורמי אלימות קריטיים, חשוב לפתח תנאי מעבדה המחקים מאפיינים בולטים של נישות מארח שנכבשו על ידי פתוגנים חיידקיים. באופן ספציפי, מתח החמצן וזמינות הברזל נבדלים בין אתרי רקמות שונים באופן מרחבי-זמני ומשפיעים על ביטוי גנים אלימים כגון T3SS 4,5,6. לכן, מטרת שיטה זו היא להעריך כיצד חמצן וברזל משפיעים על ביטוי Yersinia T3SS. זה יספק תובנה לגבי הדינמיקה של האינטראקציה בין המארח-פתוגן.
השיטה המתוארת כאן מפרטת כיצד לתרבית Yersinia pseudotuberculosis באופן אירובי ואנאירובי, כמו גם כיצד לרוקן את מאגרי הברזל של Yersinia במהלך צמיחה אירובית או אנאירובית. ישנם כמה שיקולים חשובים שהודגשו כאן לגבי גידול מוצלח של חיידקים בתנאים משתנים אלה. ראשית, תרבית אנאירובית דורשת תוספת גלוקוז נוספת, שינוי שמצוין במתכון התקשורת. שנית, מאחר ש-Y. pseudotuberculosis משתמש בסידרופורים ובמערכות ספיגת ברזל אחרות שיכולות לסלק ברזל מהסביבה, תשומת לב מיוחדת מוקדשת להבטיח שאמצעי התרבות וכלי הזכוכית במעבדה יהיו נקיים ככלהאפשר מברזל. מחקרים קודמים השתמשו בכלאטורים של ברזל כגון דיפירידיל כדי לדלל ברזל מתרביות חיידקים במדיה עשירה כדי לחקות רעב לברזל 8,9. עם זאת, דלדול מאגרי הברזל של Yersinia כדי לגרום לרעב ברזל דורש הסרת שאריות ברזל בכלי זכוכית ומדיה, כמו גם צמיחה ממושכת בהיעדר ברזל. פרוטוקול זה מפרט כיצד לשטוף בחומצה כלי זכוכית ואמצעי כלאט כדי להסיר שאריות ברזל, בנוסף לתרבית החיידקים במשך מספר דורות כדי להבטיח רעב יסודי של ברזל. ניתן להבטיח רעב ברזל על ידי מדידת רמות תעתיק יחסיות של גנים המגיבים לברזל המאופיינים היטב על פני תנאים, כפי שמודגם כאן עם yfeA ו-bfd.
שיאו של פרוטוקול זה מדגים כיצד לזרז חלבוני אפקטור T3SS המופרשים מכל אחד מהמצבים הללו על ידי טיפול בתרבית עם חומצה טריכלורואצטית (TCA) והדמיה של חלבונים המופרשים באמצעות SDS-PAGE. לבסוף, פעילות T3SS יחסית מוערכת על ידי הדמיה של חלבונים המופרשים באמצעות צביעת כסף וכימות רמות יחסיות של חלבוני אפקטור T3SS, המכונים חלבונים חיצוניים של Yersinia (Yops)10.
מבחני פעילות T3SS משתמשים בדרך כלל בנוגדנים ספציפיים כדי לזהות רמות חלבון אפקטור T3SS בתרבית. עם זאת, נוגדנים מערביים לחלבוני אפקטור T3SS לרוב אינם זמינים מסחרית. לכן, תשומת לב מיוחדת הוקדשה כדי להבטיח שההדמיה הסופית של פעילות T3SS בשיטה זו אינה דורשת נוגדנים ספציפיים, ובמקום זאת יכולה למנף צביעת כסף, המאפשרת הדמיה של כל החלבונים המופרשים. בעוד ששיטה זו מותאמת ומותאמת במיוחד ל-Y. pseudotuberculosis, ניתן להתאים אותה למיני חיידקים אחרים, אם כי תנאי המדיה המדויקים וזמני הדגירה ישתנו.