Dit werk beschrijft het klonen van een Ustilago maydis Trojaans paard stam voor de in-situ levering van secreted maïseiwitten in drie verschillende types van maïs weefsels.
Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.
Methodenartikel
Dit werk beschrijft het klonen van een Ustilago maydis Trojaans paard stam voor de in-situ levering van secreted maïseiwitten in drie verschillende types van maïs weefsels.
Geïnspireerd door Homer´s Trojan paard mythe, we ontworpen de maïs pathogen Ustilago maydis secreted eiwitten om in te leveren de maïs apoplast toelaat in vivo fenotypische analyse. Deze methode niet afhankelijk is van maïs transformatie maar exploiteert microbiële genetica en secretoire mogelijkheden van ziekteverwekkers. Hierin staat het inspectie van in vivo geleverd secreted eiwitten met een hoge Spatio resolutie op verschillende soorten infectie sites en weefsels. De strategie van het paard van Troje kan worden gebruikt om de Transient aanvulling op maïs verlies-van-functie fenotypen, functioneel karakteriseren eiwit domeinen, af-target eiwit effecten te analyseren, of om te studeren van onside eiwit overdosering, waardoor het een krachtig hulpmiddel voor eiwit studies in het systeem van maïs gewas. Dit werk bevat een precieze protocol over het maken van een paard van Troje stam gevolgd door gestandaardiseerde infectie protocollen bij deze methode toepassen op drie verschillende maïs weefseltypes (HLA).
De biotrophic pathogen Ustilago maydis is de verwekker van de maïs smut ziekte1. Het infecteert alle luchtfoto delen van maïs resulterend in grote tumoren die melanized, zwarte sporen bevatten. Op mondiaal niveau, wordt U. maydis geraamd op een jaarlijks verlies van ongeveer 2% van de opbrengst van maïs, veroorzaken terwijl tumoren worden gewaardeerd als een gastronomische delicatesse in Mexico. Infectie van de plant wordt geïnitieerd door een appressorium die scheidt van de celwand lysing enzymen te dringen de eerste laag van maïs epidermale cellen. Van een primaire infectie site, U. maydis groeit intracellulair en intercellularly, invasie van één tot twee cel lagen elke dag1,2. Succesvolle infectie resultaten in hypertrofie van de plant dat in zichtbaar tumoren op vijf dagen verandert post infectie1,3,4. Tijdens alle stadia van de infectie invaginate schimmeldraden van de schimmel de plant cytoplasma membraan zonder ieder rechtstreeks contact naar de host cytoplasma1,2. De strakke apoplasmic ruimte tussen de infecteren schimmeldraden en de plant plasmamembraan wordt beschouwd als de host/pathogen interactieve site, genaamd de biotrophic interactie zone. Om te overwinnen van het aangeboren immuunsysteem van de plant, scheidt U. maydis een array van effector eiwitten in de biotrophic interactie zone1. Sommige effectoren worden overgenomen door plantencellen, terwijl anderen in de biotrophic interactie zone5,6,7,8 blijven. Één die apoplastisch effector is UmPit2, die samenwerkt met die apoplastisch maïs proteasen het vrijkomen van de signalering peptide ZmZIP1 van ZmPROZIP door die apoplastisch protease activiteit9,10te voorkomen.
In de afgelopen decennia, U. maydis werd niet alleen een model voor schimmel genetica in plant-pathogen interactions, maar ook een waardevol hulpmiddel in de biotechnologie als gevolg van een goed begrepen life cycle, genetische bereikbaarheid en heterologe uitdrukking van uitgescheiden eiwitten11,12,13. Signalen voor de secretie van zowel conventionele en onconventionele eiwit zijn vastgesteld waarmee de posttranslationele modificaties14. Onlangs, U. maydis was werkzaam als een paard van Troje hulpmiddel om te studeren klein, maïseiwitten in situ15uitgescheiden. Het paard van Troje aanpak werd met succes gebruikt voor het analyseren van de functie van de kleine, secreted eiwit ZmMAC1 dat is betrokken bij helmknop ontwikkeling. ZmMAC1 induceert de periclinal verdeling van pluripotente cellen en cel lot specificatie van de nieuw gevormde cellen15. Op dezelfde wijze, werd de biologische functie van de maïs schade-geassocieerde peptide ZmZIP1 geopenbaard. U. maydis afscheidende de maïs die zmzip1 resulteerde in verminderde tumor vorming10. Dus, het paard van Troje aanpak vormt een waardevolle alternatieve route naar eiwit in situ studies met hoge Spatio resolutie dat noch doet vereisen generatie van stabiele maïs transformatie lijnen noch weefsel infiltratie met geïnfecteerd uitgedrukt en de zuivere eiwitten. In het bijzonder, maakt het paard van Troje-strategie de secretie van een heteroloog eiwit in de maïs apoplast en directe vergelijking van besmette versus niet-besmette plantencellen binnen de dezelfde weefsel.
Dit protocol illustreert de belangrijke stappen voor het genereren van een soort paard van Troje U. maydis om een proteïne van belang bestuderen. Verder bevat precieze informatie over infectie procedures van drie verschillende maïs weefseltypes (HLA) (volwassen bladeren, kwastjes en oren) met U. maydis, dat is een voorwaarde voor het bestuderen van de spatio infectie progressie en eiwit-functie in deze onderzoeken weefsels. Geen bijkomende specificaties zijn bepaald op maïs gene versterking en microscopische beeldvormende technieken, aangezien deze stappen doelgroepen gerichte en instrument-afhankelijk zijn. Dus, dit protocol is bedoeld voor ervaren gebruikers van standaard moleculaire biologietechnieken.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
1. bouw een U. maydis paard van Troje
Opmerking: Zie Figuur 1.
2. kweekmedia
3. plant infectie
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Constructies voor U. maydis Trojaans paard experimenten zijn gekloond in de plasmide p123-PUmpit2-SpUmpit2-gen van belang-mCherry-Ha. De maïs gen van belang is gesmolten tot een verslaggever van de fluorescentie mCherry en een epitoop HA-label. De uitdrukking van de fusieproteïne is onder controle van de promoter van U. maydis Umpit2 die specifiek is geacti...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Moderne gewas onderzoek eist protocollen voor moleculaire analyse van genetische en eiwitniveaus. Genetische toegankelijkheid via transformatie is niet beschikbaar of inefficiënte en tijdrovende voor de meeste soorten van gewassen zoals maïs. Bovendien zijn betrouwbare genetische hulpmiddelen zoals promotor verslaggever systemen schaars is, waardoor het moeilijk is om te studeren in situ eiwitfunctie met hoge Spatio resolutie op verschillende weefsel sites. Die apoplastisch eiwitten kunnen worden bestudeerd door...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
De auteurs hebben niets te onthullen.
De auteurs bedank Thomas Dresselhaus, Martin Parniske, Noureddine Djella en Armin Hildebrand voor het verstrekken van lab ruimte en plant materiaal. Het originele werk op het paard van Troje-methode werd gesteund door een Leopoldina postdoc fellowship en NSF project IOS13-39229. Het werk gepresenteerd in dit artikel werd gesteund door SFB924 (projecten A14 en B14) van de DFG.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| 2 mL-spuit | B. Braun | 4606027V | |
| 23 G x 1 1/4 hypodermische naald | B. Braun | 4657640 | |
| Bacto Peptone | BD | 211677 | |
| cDNA van maïs | van maïsweefsel dat het gen van belang tot expressie brengt | ||
| Aktieve kool | Sigma-Aldrich | 05105 | |
| Confocal laserscanningmicroscoop | gebruik lokaal beschikbare apparatuur | ||
| Cuvet (10 mm x 4 mm x 45 mm) | Sarstedt | 67742 | |
| Incubator-schudder ingesteld op 28 °C, 200 rpm | gebruik lokaal beschikbare apparatuur | ||
| Lichtmicroscoop met 400-voudige vergroting | gebruik lokaal beschikbare apparatuur | ||
| Nco I | NEB | R0193 | |
| p123-PUmpit2-SpUmpit2-Zmmac1-mCherry-Ha | neem contact op met de corresponderende auteur | ||
| Pasteur-pipet (glas, lange punt) | VWR | 14673-043 | |
| pCR-Blunt-II-TOPO | Thermo Fisher Scientific | K280002 | kan worden uitgewisseld voor andere basis-kloneringsvectoren zoals pENTR of pJET |
| Aardappeldextrose-agar | VWR | 90000-745 | |
| Sharpie-pen | gebruik lokaal beschikbare apparatuur | ||
| Spectrofotometer | gebruik lokaal beschikbare apparatuur | ||
| Ssp I | NEB | R0132 | |
| Sucrose | Sigma-Aldrich | S0389 | |
| T4 DNA-ligase | NEB | M0202 | |
| TRIS | Sigma-Aldrich | TRIS-RO | |
| Xba I | NEB | R0145 | |
| Gistextract | BD | 212750 |
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.