Hier beschrijven we een methode voor bacteriële RNA-isolatie van Listeria monocytogenes bacteriën die groeien in muis-macrofagen. Deze techniek kan worden gebruikt met andere intracellulaire pathogenen en zoogdierlijke gastheercellen.
Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.
Hier beschrijven we een methode voor bacteriële RNA-isolatie van Listeria monocytogenes bacteriën die groeien in muis-macrofagen. Deze techniek kan worden gebruikt met andere intracellulaire pathogenen en zoogdierlijke gastheercellen.
Analyse van het transcriptoom van bacteriële pathogenen tijdens infectie bij zoogdieren is een waardevol hulpmiddel voor het bestuderen van genen en factoren die infectie mediëren. Het is echter een uitdagende taak om bacterieel RNA te isoleren uit geïnfecteerde cellen of weefsels, aangezien RNA van zoogdieren meestal de lysaten van geïnfecteerde cellen domineert. Hier beschrijven we een geoptimaliseerde methode voor RNA-isolatie van Listeria monocytogenes bacteriën die groeien in uit beenmerg afgeleide macrofaagcellen. Bij infectie worden cellen licht gelyseerd en snel gefilterd om de meeste gastheer-eiwitten en RNA weg te gooien, terwijl intacte bacteriën worden behouden. Vervolgens wordt bacterieel RNA geïsoleerd met behulp van hete fenol-SDS-extractie gevolgd door DNase-behandeling. Het geëxtraheerde RNA is geschikt voor gentranscriptieanalyse door meerdere technieken. Deze methode wordt met succes toegepast in onze studies van Listeria monocytogenes gen-regulatie tijdens infectie van macrofaagcellen 1-4. Het protocol kan gemakkelijk worden aangepast om andere bacteriële pathogenen en celtypen te bestuderen.
Intracellulaire bacteriële pathogenen ─ bacteriën die infectieziekten en kunnen groeien en reproduceren in de cellen van menselijke gastheren ─ zijn een belangrijk gezondheidsprobleem wereldwijd 5. Binnen te vallen en te repliceren binnen een zoogdiercel, hebben intracellulaire pathogenen verfijnde virulentie mechanismen en factoren verworven. Hoewel deze zijn essentieel voor het vermogen om een ziekte te veroorzaken, weten we weinig over hun regulatie en dynamiek. Aangezien genexpressieprofielen bacteriën gekweekt in vloeibaar medium niet de werkelijke omgeving binnen gastheercellen weerspiegelen, is er een groeiende behoefte aan transcriptoom analyse bacteriën gekweekt in hun intracellulaire niches. Dergelijke analyses zullen de ontcijfering van specifieke bacteriële aanpassingen naar aanleiding van de gastheer mogelijk te maken en zal helpen om nieuwe targets te identificeren voor therapeutische design. Transcriptoom analyse van intracellulaire bacteriën gekweekt zeer uitdagend omdat zoogdier RNA overtreffen bacterieel RNA met tenminste tienvoudige. In dit manuscript beschrijven we een experimentele methode om bacteriële RNA isoleren van Listeria monocytogenes bacteriën groeien binnen muizen macrofaag cellen. Het geëxtraheerde RNA kan worden gebruikt om intracellulaire aanpassingen en virulentiemechanismen van pathogene bacteriën met verschillende technieken van transcriptie analyse, zoals RT-PCR, RNA-Seq, microarray en andere op hybridisatie gebaseerde technieken bestuderen.
L. monocytogenes is de verwekker van listeriose bij de mens, een ziekte met klinische verschijnselen die vooral op immuungecompromitteerde personen, ouderen en zwangere vrouwen 6. Het een Gram-positieve facultatief intracellulaire pathogeen dat een breed scala aan zoogdiercellen die al tientallen jaren als model gastheer-pathogeen interacties bestudeert 7 binnendringt. Bij invasie, verblijft het eerst in een vacuole of phagosome (bij fagocytische cellen), waaruit moet ontsnappen in tHij gastheercel cytosol om te repliceren. Verscheidene virulentiefactoren is aangetoond dat de ontsnapping proces, voornamelijk de porievormende hemolysine, listeriolysine O (LLO) en twee extra fosfolipasen 8 mediëren. In het cytosol gebruiken de bacteriën de gastheer actine polymerisatie machines zich voortbewegen op actine filamenten in de cel en verspreiding van cel naar cel (figuur 1). Alle belangrijke virulentiefactoren van L. monocytogenes die betrokken zijn bij de invasie, intracellulaire overleving en replicatie, worden geactiveerd door de master virulentie transcriptie regulator, PRFA. 8-10.
In de afgelopen tien jaar verschillende studies uitgevoerd door ons en anderen hebben met succes toegepast methoden voor de transcriptoom analyse van intracellulaire gegroeid bacteriën in gastheercellen 2,11-15. Twee benaderingen worden gebruikt om bacteriële RNA te scheiden van gastheer-RNA dat is gebaseerd op: 1) Selectieve verrijking van bacteriële RNA en 2) RNA-isolatie door differential cellysis. De eerste benadering is gebaseerd op subtractieve hybridisatie van totaal RNA-extracten van zoogdieren RNA-moleculen (bijvoorbeeld met behulp van commercieel verkrijgbare kits) of selectieve vangen van bacteriële getranscribeerde sequenties (SCOTS) 11. De tweede benadering is gebaseerd op differentiële lysis van bacteriën en gastheercellen, waarbij de gastheercellen worden gelyseerd terwijl bacteriële cellen intact blijven. Bacteriële cellen worden vervolgens gescheiden van de gastheer cellysaat, gewoonlijk door centrifugeren, en het RNA wordt geëxtraheerd onder toepassing van standaardtechnieken. Het grootste probleem met deze benadering is dat samen met de intacte bacteriën gastheercellen kernen zijn ook geïsoleerde, waardoor het RNA preparaten zoogdier RNA bevatten nog steeds. Een manier om dit probleem te overwinnen is intacte bacteriën te scheiden van gastheercellen kernen met behulp van differentiële centrifugatie, maar dit neemt doorgaans tijd die het probleem van veranderingen in genexpressie profiel tijdens extractie. In dit artikel geven we een betere en snelle bacteria RNA-extractie protocol, dat is gebaseerd op differentiële cel lysis benadering. Eerst, L. monocytogenes geïnfecteerde macrofaag-cellen worden gelyseerd met koud water. Vervolgens worden macrofaag kernen verwijderd door een korte centrifugatie en intacte bacteriën snel verzameld op filter, waaruit RNA wordt geïsoleerd met behulp van hete fenol SDS-extractie van bacteriële nucleïnezuren.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Opmerking: Gedurende het gehele experiment worden macrofaag cellen geïncubeerd bij 37 ° C in een 5% CO 2 geforceerde incubator genomen uit de incubator alleen voor experimentele manipulaties die worden uitgevoerd in een Klasse II biologische veiligheidskast. Werken met L. monocytogenes bacterie is volgens de biologische veiligheid niveau 2 regelgeving.
1. Celbereiding en bacteriële infectie (dag 1 en 2)
2. nucleïnezuren Extraction (dag 3)
Opmerking: Voer alle manipulaties met fenol en chloroform oplossingen in een zuurkast.
3. DNase behandeling
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Het modelsysteem is getoond in figuur 1 en omvat macrofaag cellen geïnfecteerd met L. monocytogenes bacteriën, die repliceren in het macrofaag cytoplasma. Figuur 2 geeft het experimentele schema. Figuur 3 toont kenmerkende resultaten van deze RT-qPCR analyse van virulentiegenen tijdens WT L. monocytogenes groei van macrofagen in vergelijking met de groei in rijke laboratoriummedium BHI. De resultaten tonen de transcript...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
De hier beschreven protocol vormt een geoptimaliseerde methode voor de isolatie van bacteriële RNA uit L. monocytogenes bacteriën intracellulair groeien in macrofaagcellen. Dit protocol is gebaseerd op differentiële cel lysis en omvat twee belangrijke stappen voor de verrijking van bacteriële RNA: macrophage kernen sedimentatie middels centrifugatie en snelle ophoping van bacteriën door filtratie. Deze stappen worden gevolgd door een standaard RNA-extractieprocedure. Hoewel dit protocol beschrijft zuivering van...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
De auteurs hebben niets te onthullen.
Het onderzoek in het Herskovits-lab wordt ondersteund door 335400 ERC en R01A/109048 NIH-subsidies.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| Listeria monocytogenes 10403S | 20 | ||
| Mergelleukocyten afgeleid van C57B/6 vrouwelijke muizen | 21 | ||
| H2O, RNAse-vrij | Thermo Scientific | 10977-015 | DEPC-behandeld water kan worden gebruikt |
| DMEM | Gibco | 41965039 | |
| Glutamine | Gibco | 25030081 | |
| Natriumpyruvaat | Gibco | 11360-088 | |
| β-Mercaptoethanol | Gibco | 31350010 | |
| Pen/Strep | Gibco | 15140-122 | |
| Gentamicine | Sigma-Aldrich | G1397 | |
| FBS | Gibco | 10270106 | |
| Dulbecco’s Phosphate Buffered Saline-PBS | Sigma-Aldrich | D8537 | |
| Hersenhartinfusie (BHI) | Merckmillipore | 1104930500 | |
| Fenool verzadigd pH 4.3 | Fisher | BP1751I-400 | |
| Chloroform | Fisher | BP1145-1 | |
| Iso-amylalcohol | Sigma-Aldrich | W205702 | |
| Natriumacetaat | Sigma-Aldrich | W302406 | |
| EDTA | Sigma-Aldrich | EDS | |
| DNaseI | Fermentas | EN0521 | |
| SDS 10% | Sigma-Aldrich | L4522 | |
| Absoluut ethanol | Merck Millipore | 1070174000 | |
| 37 °C, 5% CO2 geforceerde lucht incubator | Thermo Scientific | Model 3111 | |
| Celkrabbers | Nunc | 179693 | |
| Kontes glazen houder voor 45 mm filters | Fisher | K953755-0045 | |
| MF-Millipore filters 45 mm, 0.45 µm | Merck Millipore | HAWP04700 | |
| SpeedVac systeem | Thermo Scientific | SPD131DDA | |
| Vortex-Genie 2 | Scientific Industries | Model G560E | |
| NanoDrop | Thermo Scientific | ||
| 145 mm celkweekschalen | Greiner | 639 160 | |
| 1,7 ml buisjes, RNase-vrij | Axygen | MCT-175-C | |
| 30 °C incubator | Thermo Scientific | ||
| 65 °C hitteblok | Thermo Scientific | ||
| 4 °C tafelcentrifuge | Eppendorf | 5417R | |
| Steriele pipetten, 25 ml | Greiner | ||
| Falconbuisjes, 50 ml | Greiner | ||
| Vloeibare stikstof |
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.