Durante il monitoraggio autofagia e il citoscheletro in vitro utilizzando cellule di coltura tissutale, i protocolli descritti nelle sezioni 1 e 2 possono essere applicati a una vasta gamma di tipi di cellule di coltura di tessuti. Inoltre, per seguire autofagia (ad esempio, ATG8 / LC3 + ve autophagosomes) e citoscheletro (ad es., Le code di actina, gabbie Septin) dinamiche in tempo reale durante l'infezione da Shigella utilizzando l'imaging dal vivo, le cellule di coltura tissutale possono essere trasfettate con GFP, costrutti RFP- o CFP-targhette come descritto in precedenza 7,8. Per aumentare la percentuale di cellule infettate da Shigella (vale a dire, in genere auspicabile per l'analisi in tempo reale se si considera che Shigella può invadere 5-30% delle cellule HeLa a 100:. 1 MOI), aggiungere direttamente 400 ml di Shigella (OD 600 = 0.3 -0.6) alle cellule in 2 ml di MEM (siero-fame) e attendere almeno 1,5 ore dopo l'infezione batterica sufficiente per l'ingresso, la fuga dalla phagosome, replica, auriconoscimento tophagy e Septin ingabbiamento. In alternativa, si può usare il ceppo Shigella M90T Afai che esprime la adesina AfaE e sono molto più alte capacità di invasione nelle cellule epiteliali rispetto al ceppo M90T 28. Da segnalare, il ceppo M90T Afai non è ancora stato testato in vivo utilizzando zebrafish. Lastre di colonie Shigella possono essere mantenuti a 4 ° C per 2-3 giorni e utilizzati per diversi esperimenti. Tuttavia, nel corso del tempo, colonie di Shigella che hanno perso il plasmide di virulenza può anche assorbire il Congo rosso e sembra aver mantenuto il loro plasmide di virulenza. Per questo motivo si consiglia di utilizzare ceppi batterici freschi quando possibile.
Quando il monitoraggio della biologia cellulare di infezione in vivo, i protocolli descritti nelle sezioni 3 e 4, uso la linea di tipo selvatico AB zebrafish. Per monitorare Shigella interazioni -leukocyte, linee di zebrafish transgenici possono essere utilizzate, ad esempio, mpx: GFP o lyz: DsRed a Visualize neutrofili 19,29,30 o mpeg1: mCherry per visualizzare macrofagi 19,31. Per visualizzare l'autofagia in vivo, la GFP-Lc3 zebrafish linea transgenica 19,24 può essere utilizzato come descritto nella sezione 3.8.
Per perturbare l'autofagia in vivo, la dose efficace morfolino oligonucleotidi deve essere valutata sperimentalmente in base alla sua efficienza di inibire la trascrizione splicing o la traduzione della proteina. Si consiglia di eseguire un esperimento di titolazione e per confermare l'esaurimento mediante RT-PCR (per splice morfolino oligonucleotidi) o mediante SDS-PAGE (per traslazionale morfolino oligonucleotidi) 32. RNA isolamento da embrioni di zebrafish o larve può essere effettuata utilizzando l'estrazione guanidina tiocianato-fenolo-cloroformio. Per estrarre proteine da larve di zebrafish (da 8 a 15 larve / tubo), omogeneizzare meccanicamente con un pestello in 200 microlitri tampone di lisi (1 M Tris, NaCl 5 M, 0,5 M EDTA, 0,01% ottilfenolo ossido di etilene condensate, e inibitore della proteasi). Tubi centrifugare a 19.000 xg a 4 ° C per 15 minuti e trasferire il surnatante in una nuova provetta. Aggiungere tampone Laemmli e riscaldare il campione a 95 ° C per 15 min. Lisati possono essere conservati a -80 ° C fino al momento, e possono essere valutati mediante Western blotting come descritto nella sezione 2.3.
Il pesce zebra è un modello eccellente per applicazioni in vivo di droga. Analisi mediante oligonucleotidi morpholino può essere integrata con farmaci stabiliti per manipolare autofagia (ad esempio, rapamicina e bafilomycin). Larve non infette e / o infetti può essere trattata con rapamicina (1,5 mM) o bafilomycin (80 nM) diluito in E2 e flusso autofagica può essere valutata mediante Western blotting come descritto in 25,33. La conseguenza della manipolazione autofagia sul risultato dell'infezione e la sopravvivenza delle larve infetto può essere valutata come descritto nella sezione 3.5.
Oltre allo studio della cellula ospitedeterminanti, in vitro ed in vivo protocolli possono essere applicati per valutare i determinanti batterici necessari per il riconoscimento autofagia, utilizzando ceppi mutanti batterici che sono differenzialmente riconosciute da autofagia, ad es., Shigella ΔicsA (la proteina Shigella IcsA recluta N-WASP e poi Arp2 / 3 per actina coda e formazione gabbia Septin, in sua assenza, non ci possono essere code di actina, senza gabbie Septin) e ShigellaΔicsB (Shigella evita la risposta autofagica tramite la proteina batterica ICSB effettrici, che impedisce l'assunzione di macchinari autofagia per IcsA, in sua assenza ci possono essere più gabbie Septin, più autofagia) 7,8.
Shigella non è un patogeno naturale di zebrafish e cresce in modo ottimale a 37 ° C. Tuttavia, il lavoro ha dimostrato che i fattori di virulenza necessari per Shigella invasione, fuggire dal vacuolo di fagocitosi e la replica nel cytosol può essere espresso e sono funzionali in larve di zebrafish a 28 ° C 19. 28 ° C è la temperatura più comunemente usato per l'allevamento zebrafish e temperatura standard per garantire lo sviluppo di zebrafish normale 23. Sorprendentemente, i principali eventi patogenetici che portano alla shigellosi negli esseri umani (cioè, la morte cellulare dei macrofagi, invasione e moltiplicazione all'interno delle cellule epiteliali, la diffusione cellula-cellula, distruzione infiammatoria del dell'epitelio ospitante) sono fedelmente riprodotti nel modello di zebrafish di infezione da Shigella 19.
Autofagia e citoscheletro geni sono espressi ubiquitariamente e hanno una vasta gamma di funzioni biologiche. Studi hanno dimostrato che mouse knockout di autofagia essenziali 26 o Septin geni 5 sono embrionale letale, ed è probabile che alcuni di questi geni sarà anche essenziale per lo sviluppo di zebrafish (anche se questo problema può essere ridotto dal fatto che il pesce zebra hanno molteplicigeni paraloghi 33). Se è così, ci sono diverse alternative per superare questo problema, tra cui (i) l'uso di reagenti farmacologiche per regolare l'autofagia e il citoscheletro, (ii) Morpholinos possono essere titolati in basso, (iii) knockout di geni può essere progettato solo per specifica cella tipi, e / o (iv) geni coinvolti nel riconoscimento autofagica che non sono essenziali per lo sviluppo degli animali (ad es., P62) possono essere mirati.
Mentre il pesce zebra è un sistema modello ideale per studiare l'autofagia e il citoscheletro durante l'infezione Shigella, strumenti molecolari attualmente mancano. Il campo ha bisogno di generare nuovi strumenti e cellulare in auto specifica espressione delle proteine di interesse. Per abbattere l'espressione di geni dell'autofagia / citoscheletro, nuove sequenze morpholino sono necessari, e di nuovi metodi per l'ingegneria del genoma (ad esempio, TALEN, CRISPR / Cas9) possono anche essere utilizzati. Nel frattempo, diversi strumenti precedentemente generati per gli studi umani o del mousepossono ugualmente funzionare per zebrafish.
I batteri intracellulari S. flexneri è emerso come un organismo modello eccezionale per affrontare le questioni fondamentali in biologia, tra cui la capacità dei batteri di essere riconosciuto dal 1,2 del sistema immunitario. La cellula ospite impiega septins per limitare la motilità di S. flexneri e la loro destinazione ad autofagia, una componente critica di cellule dell'immunità autonoma 7,8. Queste osservazioni suggeriscono un nuovo quadro molecolare per studiare l'autofagia e la sua capacità di degradare batteri citosolici. Una questione importante è ora quello di decifrare pienamente gli eventi molecolari e cellulari alla base, e per convalidare questi eventi analizzati in vitro durante l'infezione batterica in vivo su modelli animali pertinenti. A tal fine, il pesce zebra è stato stabilito come un nuovo ospite prezioso per l'analisi di S. infezione flexneri 19. Le interazioni tra batteri e cellule ospiti possono essere esposte ad alta risoluzione, eil modello di zebrafish dovrebbe rivelarsi utile per comprendere la biologia cellulare di infezione Shigella in vivo. Larve Zebrafish può essere utilizzato per studiare il ruolo dell'autofagia batterica in difesa ospite, e il lavoro ha dimostrato che la perturbazione di autofagia può influenzare negativamente la sopravvivenza di accoglienza in risposta alle infezioni Shigella 19.
Le osservazioni generate dallo studio di Shigella, Septin ingabbiamento e autofagia in vitro utilizzando colture cellulari e in vivo utilizzando larve di zebrafish potrebbe fornire progressi fondamentali nella comprensione difesa ospite. Si potrebbe anche suggerire lo sviluppo di nuove strategie volte a combattere le malattie infettive.
Un obiettivo fondamentale di questo rapporto è quello di dare un senso degli eventi molecolari e cellulari analizzati in vitro (cioè, l'autofagia, code di actina, Septin ingabbiamento) durante l'infezione batterica in vivo, nel contesto di un entorganismo ire, utilizzando larve di zebrafish. Se non ha familiarità con la biologia e la manipolazione zebrafish, si può fare riferimento ai protocolli di profondità per un corretto allevamento zebrafish 23 e in analisi in vivo di infezione zebrafish 19,35.