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Le piante sono organismi sessili che incontrano numerosi agenti patogeni d'invasione, inclusi batteri, funghi, virus, insetti e nematodi durante il loro ciclo di vita. Tra i fitopatogeni, i batteri patogeni Gram-negativi come Pseudomonas spp e Ralstonia spp., infettare le loro piante ospiti inserendo attraverso ferite o aperture naturali, come gli stomi e Idatodi1. Per colonizzare con successo piante ospiti, batteri patogeni si sono evolute per sviluppare una varietà di fattori di virulenza2. Quando i batteri invadono una pianta ospite, iniettano una serie di proteine di virulenza — conosciuto come effettori — direttamente nelle cellule della pianta per promuovere la loro patogenicità. Questi effettori sopprimono o modulano l'immunità innata di pianta e manipolare i processi cellulari di host per provocare la sopravvivenza batterica3.
Batteri patogeni usano principalmente un T3SS per fornire proteine effettrici direttamente in host cellule4. Il T3SS assomiglia ad una siringa molecolare con un canale di aghiformi collegare da una struttura di proteine impalcatura attraverso l'interno e le membrane batteriche esterne al sito di iniezione della cellula ospitante5. Questo meccanismo di secrezione T3SS-mediata dell'effettore (T3E) è ben conservato in vari batteri patogeni Gram-negativi della pianta così come umana. Uno degli agenti patogeni fitosanitario rappresentativo, il p. syringae pv. Pomodoro Dc3000 CRHC mutante che ha tipicamente un T3SS difettoso, ha limitato la crescita nelle piante probabilmente dovuto l'incapacità di questo mutante per sopprimere completamente la pianta immunità (iniettando proteine effettrici)6. Al momento di traslocazione in cellule dell'ospite, effettori bersaglio varie proteine ospite che sono importanti per il sistema host delle cellule, compreso le risposte di difesa della pianta, trascrizione genica, morte cellulare, proteasoma, traffico delle vescicole e ormone vie7 , 8 , 9 , 10. Pertanto, rilevamento della localizzazione cellulare delle proteine effettrici in cellule dell'ospite è un obiettivo attraente per capire le loro funzioni rispetto alla modulazione dell'immunità pianta.
La maggior parte degli studi di localizzazione della T3Es hanno impiegato la sovraespressione dell'agrobatterio -mediata con una proteina di grande fluorescenza nella pianta ospite9. Tuttavia, il metodo di espressione eterologa di geni che vengono introdotti in altre specie ha dimostrato di essere mis-localizzata o occasionalmente non-funzionali11,12,13. Inoltre, diversi studi hanno rivelato che gli effettori batterici subiscano modifiche per il targeting corretto nel host cellule14,15,16,17. Di conseguenza, espresso transitoriamente effettori nel citosol della pianta cellule non possono essere funzionalmente o quantitativamente identiche agli effettori che sono trasportati da T3SS all'agente patogeno infezione18. Inoltre, la fusione di grandi tag fluorescente da proteine effettrici potrebbe interferire con il corretto effettrici consegna e visualizzazione18,19. Pertanto, questi approcci di saggiare la funzione T3E potrebbero non corrispondere completamente la localizzazione nativa degli effettori T3SS-secreto.
Una proteina fluorescente verde (GFP) è composto da un filamento 11 β-barilotto che racchiude un filo centrale che include un cromoforo20. Waldo et al. segnalato un sistema di romanzo Spalato-GFP che consiste di un piccolo componente (GFP β filo 11; GFP11) e un grande frammento complementare (strand β di GFP 1-10; GFP1-10)21. I frammenti non reagiscono da soli ma reagiscono in su loro autoassociazione quando entrambi i frammenti sono in stretta vicinanza con l'altro. Per l'ottimizzazione dell'efficienza della proteina pieghevole, pieghevole robusti varianti della GFP, vale a dire, sfGFP e sfGFPOPT, sono state successivamente sviluppate per21,20,del sistema GFP Spalato,22. Recentemente, il singolo amminoacido mutato varianti di sfGFP1-10OPT- sfYFP1-10OPT e sfCFP1-10OPT- che può ricostituire con un frammento di sfGFP11 e fluorescenza giallo e ciano Visualizza rispettivamente, sono stati generati23 . Inoltre, sfCherry, un derivato di mCherry, può essere suddiviso in frammenti sfCherry1-10 e sfCherry11 nello stesso modo come sfGFP23.
Questo sistema è stato adattato per etichettare e traccia gli effettori T3SS in cellule HeLa durante infezione usando gli effettori da Salmonella24. Tuttavia, è stato tradotto non ottimizzato per il sistema di impianto-batterico patogeno di host. Recentemente, abbiamo ottimizzato il sistema GFP Spalato basato sul migliore sfGFP1-10OPT per monitorare la localizzazione subcellulare di T3Es consegnato da p. syringae in pianta cellule25. Per facilitare gli studi di localizzazione di T3Es a diversi compartimenti subcellulari nelle cellule della pianta, un insieme di transgeniche di Arabidopsis thaliana piante sono stati generati per esprimere sfGFP1-10OPT in vari compartimenti subcellulari 25. Inoltre, i plasmidi che trasportano una varietà di organello targeting sfGFP1-10OPT per l' agrobatterio-mediata sovraespressione transitoria e i vettori di sfGFP11-etichetta per la consegna di basati su T3SS effettrici inoltre sono stati generati. I semi di varie linee transgeniche di Arabidopsis e i plasmidi per esprimere la T3Es di interesse possono essere ottenuti da fonti menzionate nel Tabella materiali26,27.
Nel seguente protocollo, descriviamo un sistema ottimizzato per monitorare le dinamiche degli effettori consegnati da batteri nelle cellule ospiti utilizzando il sistema di sfGFP di Spalato. Infezione di piante esprimenti sfGFP1-10OPT con transgenici Pseudomonas che trasportano il plasmide ricombinante sfGFP11 provoca una consegna dell'effettore sfGFP11-contrassegnati da Pseudomonas nella cellula ospite. Di conseguenza, queste proteine vengono ricostituite e traslocano nei comparti di destinazione effettrici specifiche. La Pseudomonas syringae pv. pomodoro Ceppo di CUCPB5500 in cui vengono eliminati gli 18 effettori, è stato utilizzato perché questo ceppo ha mostrato bassa o nessuna morte delle cellule in sia a. thaliana e N. benthamianas28. Tuttavia, tutti i materiali e i passaggi descritti qui può essere sostituiti o modificati per adattare il sistema di sfGFP di Spalato per indagine di altre domande biologiche o di ottimizzazione in condizioni di laboratorio dato.