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Il subphylum del lievito in gemmazione contiene molti importanti modelli biologici e biotecnologici. Un compito comune e critico nella ricerca sul lievito è quantificare l'effetto di perturbazioni genetiche o ambientali, queste ultime includono stress o trattamenti farmacologici. Nella fermentazione industriale, ad esempio, i produttori devono monitorare la vitalità delle colture di lievito per garantire l'efficienza e la qualità del processo di fermentazione 1,2. Quando si studiano le specie di lievito patogene, misurare la loro sopravvivenza dopo stress o trattamento antimicotico è fondamentale per comprendere le basi genetiche e meccanicistiche dei tratti correlati alle infezioni, come la resistenza agli antifungini. Anche la misurazione della sopravvivenza su cateteri e superfici è un compito importante in ambito clinico3. Questi diversi scenari richiedono tutti approcci quantitativi in grado di misurare rapidamente e accuratamente l'esito dei trattamenti farmacologici e di stress.
I metodi esistenti per raggiungere l'obiettivo di cui sopra rientrano in tre categorie principali in base a ciò che misurano. La prima categoria misura la clonogenicità, o la capacità delle singole cellule di lievito di formare una singola colonia in seguito allo stress. Il metodo rappresentativo in questa categoria è il saggio dell'Unità Formante Colonia (CFU). La seconda categoria misura la vitalità, che si basa sul rilevamento delle attività enzimatiche nelle cellule vive. Gli esempi includono sonde chimiche come il colorante FUN-14. La terza categoria di metodi misura l'integrità della membrana plasmatica: una perdita irreversibile dell'integrità della membrana plasmatica è considerata il "punto di non ritorno" per la morte cellulare5. Esempi di questa categoria includono coloranti fluorescenti come lo ioduro di propidio (PI).
Questo lavoro presenta un saggio VIVO/MORTO ottimizzato accoppiato con citometria a flusso per ottenere una quantificazione rapida e scalabile della sopravvivenza del lievito dopo il trattamento da stress. Questo test basato sulla permeabilità della membrana è più veloce del CFU, impiegando 15-30 minuti di colorazione rispetto alle 24-48 ore di incubazione per la formazione delle colonie. Inoltre, i campioni colorati con una colorazione LIVE/DEAD possono essere facilmente analizzati utilizzando la citometria a flusso oltre alla microscopia, che misura decine di migliaia di cellule in pochi secondi e può facilmente elaborare campioni a 96 pozzetti per saggi ad alto rendimento. Di conseguenza, questo test è rapido, quantitativo e scalabile. In questo protocollo, viene utilizzato un colorante VIVO/MORTO a due componenti costituito da SYTO 9 e PI per ottenere un maggiore potere risolutivo. SYTO 9 marca tutte le cellule, vive o morte, mentre PI entra solo nelle cellule con membrane plasmatiche compromesse 6,7. Pertanto, le cellule vive accumulano solo SYTO 9 mentre le cellule morte accumulano sia SYTO 9 che PI. Poiché PI ha un'affinità maggiore rispetto a SYTO 9 per l'acido nucleico, esclude in modo competitivo quest'ultimo nella cellula8. Inoltre, i due coloranti formano una coppia di trasferimento di energia di risonanza di Förster (FRET), in cui l'emissione di SYTO 9 viene assorbita da PI come sua eccitazione. Di conseguenza, le cellule morte mostrano un verde tenue e una forte fluorescenza rossa. Al contrario, le cellule vive mostrano una fluorescenza verde brillante8. Questa differenza consente una migliore differenziazione tra cellule vive e morte in presenza di variazioni nell'intensità della fluorescenza all'interno di ciascun gruppo.
Da un rapporto iniziale sulla sua applicazione nel lievito nel 2004, l'uso di SYTO 9/PI negli studi sul lievito è stato frammentario e in gran parte limitato a valutazioni qualitative utilizzando la microscopia 7,9,10,11,12,13,14,15. Uno dei principali limiti alla sua adozione come saggio quantitativo per la sopravvivenza del lievito è la mancanza di caratterizzazione sistematica e di confronto con metodi ampiamente utilizzati come i CFU. Questo protocollo descrive un test standardizzato che include il tampone di colorazione, la concentrazione del colorante, il tempo di colorazione e le impostazioni della citometria a flusso, che sono stati trovati per ridurre al minimo gli artefatti e generare risultati riproducibili quando applicati a C. glabrata e ad altre due specie di lievito16. Poiché la colorazione SYTO 9/PI rivela una popolazione intermedia "danneggiata" di cellule che differiscono sia dalle cellule vive che da quelle morte nel loro modello di colorazione, può integrare le CFU rivelando informazioni più sfumate sugli effetti del trattamento da stress sulle cellule di lievito, consentendo potenzialmente nuove applicazioni.