Tutaj prezentujemy zmodyfikowaną metodę przesiewową, która może być szeroko stosowana do szybkiego badania przesiewowego supresorów wyciszających RNA u patogenów roślinnych.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Tutaj prezentujemy zmodyfikowaną metodę przesiewową, która może być szeroko stosowana do szybkiego badania przesiewowego supresorów wyciszających RNA u patogenów roślinnych.
Wyciszanie RNA jest ewolucyjnie zachowanym, specyficznym dla sekwencji mechanizmem regulacji genów u eukariontów. Kilka patogenów roślinnych wyewoluowało białka zdolne do hamowania szlaku wyciszania RNA rośliny żywicielskiej. W przeciwieństwie do białek efektorowych wirusa, tylko kilka wydzielanych białek efektorowych wykazało zdolność do tłumienia wyciszania RNA w patogenach bakteryjnych, lęgniowców i grzybów, a funkcje molekularne większości efektorów pozostają w dużej mierze nieznane. W tym miejscu szczegółowo opisujemy nieco zmodyfikowaną wersję testu współinfiltracji, która może służyć jako ogólna metoda obserwacji wyciszania RNA i charakteryzowania białek efektorowych wydzielanych przez patogeny roślinne. Kluczowymi etapami tego podejścia są wybór zdrowych i w pełni rozwiniętych liści, dostosowanie kultury bakterii do odpowiedniej gęstości optycznej (OD) przy 600 nm oraz obserwacja fluorescencji białka zielonej fluorescencji (GFP) w optymalnym czasie na naciekanych liściach, aby uniknąć pominięcia efektorów o słabej aktywności supresyjnej. Ten ulepszony protokół przyczyni się do szybkich, dokładnych i rozległych badań przesiewowych supresorów wyciszających RNA i posłuży jako doskonały punkt wyjścia do badania funkcji molekularnych tych białek.
W ciągu ostatnich dwóch dekad przyspieszenie sekwencjonowania genomu mikroorganizmów wywołujących choroby roślin doprowadziło do coraz większej luki w wiedzy między informacjami o sekwencji a biologicznymi funkcjami kodowanych białek1. Wśród cząsteczek ujawnionych w ramach projektów sekwencjonowania znajdują się cząsteczki efektorowe, które tłumią wrodzoną odporność i ułatwiają kolonizację gospodarza; Czynniki te są wydzielane przez destrukcyjne patogeny roślin, w tym bakterie, nicienie i drobnoustroje nitkowate. Aby zareagować na te zagrożenia, rośliny żywicielskie wyewoluowały nowe receptory, które rozpoznają te efektory, umożliwiając przywrócenie odpowiedzi immunologicznej. W związku z tym efektory podlegają różnym naciskom selekcyjnym, co prowadzi do zróżnicowania repertuaru efektorów wśród linii patogenów2. W ostatnich latach wykazano, że domniemane efektory patogenów roślinnych zaburzają wrodzoną odporność roślin poprzez hamowanie procesów komórkowych gospodarza, co przynosi korzyści drobnoustrojom na różne sposoby, w tym rozregulowanie szlaków sygnałowych, transkrypcję, transport wewnątrzkomórkowy, stabilność cytoszkieletu, transport pęcherzyków i wyciszanie RNA3,4,5. Jednak zdecydowana większość efektorów patogenów, zwłaszcza tych pochodzących z patogenów nitkowatych, pozostała enigmatyczna.
Wyciszanie RNA to maszyneria inaktywacji genów za pośrednictwem homologii, która jest zachowana wśród eukariontów. Proces ten jest wywoływany przez długi dwuniciowy RNA (dsRNA) i celuje w homologiczny jednoniciowy RNA (ssRNA) w sposób specyficzny dla sekwencji i manipuluje szerokim zakresem procesów biologicznych, w tym obroną przeciwwirusową6. Aby przezwyciężyć wrodzone odpowiedzi immunologiczne gospodarza, niektóre wirusy ewoluowały, aby zrównoważyć wyciszanie RNA, w tym zdolność do replikacji wewnątrz przedziałów wewnątrzkomórkowych lub ucieczki przed zreorganizowanym sygnałem wyciszającym. Niemniej jednak najbardziej ogólną strategią, za pomocą której wirusy chronią swoje genomy przed zależną od wyciszenia RNA utratą funkcji genu, jest kodowanie specyficznych białek, które hamują wyciszanie RNA7,8. Ustalono kilka mechanistycznie różnych podejść do badań przesiewowych i charakterystyki wirusowych supresorów wyciszania RNA (VSR), w tym jednoczesną infiltrację kultur Agrobacterium tumefaciens, rośliny transgeniczne wykazujące ekspresję przypuszczalnych supresorów, szczepienie i hodowlę komórkową9,10,11,12,13.
Każdy z tych testów ma zalety i wady, a także identyfikuje VSR na swój własny, odrębny sposób. Jedno z najczęstszych podejść opiera się na jednoczesnej infiltracji poszczególnych kultur A. tmuefaciens zawierających potencjalne białko wirusa i gen reporterowy (zwykle białko zielonej fluorescencji [GFP]) na roślinach Nicotiana benthamiana 16c konstytutywnie wykazujących ekspresję GFP pod kontrolą promotora wirusa mozaiki kalafiora 35S. W przypadku braku aktywnego supresora wyciszającego wirusa, GFP jest identyfikowany przez komórki gospodarza jako egzogenny i jest wyciszany w ciągu 3 dni po infiltracji (dpi). W przeciwieństwie do tego, jeśli białko wirusowe ma aktywność supresyjną, poziom ekspresji GFP pozostaje stały powyżej 3−9 dpi9. Ten test współinfiltracji jest prosty i szybki; Nie jest jednak ani bardzo stabilny, ani wrażliwy. Niemniej jednak test zidentyfikował liczne VSR z różnymi sekwencjami i strukturami białkowymi w wielu wirusach RNA7,8.
Ostatnio scharakteryzowano kilka białek efektorowych, które mogą hamować aktywność wyciszania komórkowego RNA, z bakteryjnych, lęgniowców i grzybowych patogenów roślin14,15,16. Odkrycia te sugerują, że supresja wyciszania RNA jest powszechną strategią ułatwiającą infekcję, która jest wykorzystywana przez patogeny w większości królestw. Teoretycznie wiele, jeśli nie wszystkie, efektory mogą kodować supresory wyciszające RNA (RSS); Do tej pory zidentyfikowano jednak tylko kilka z nich, głównie ze względu na brak wiarygodnej i ogólnej strategii badań przesiewowych. Co więcej, supresory wyciszania RNA nie zostały zbadane w zdecydowanej większości patogenów roślin17.
W tym raporcie przedstawiamy zoptymalizowany i ogólny protokół identyfikacji efektorów patogenów roślinnych, które mogą tłumić miejscowe i ogólnoustrojowe wyciszanie RNA za pomocą testu agroinfiltracji. Głównym celem tego badania było podkreślenie kluczowych aspektów protokołu i szczegółowe opisanie kroków, zapewniając w ten sposób test przesiewowy, który jest odpowiedni dla prawie wszystkich efektorów patogenów roślinnych.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
UWAGA: Wszystkie etapy procedury powinny być przeprowadzane w temperaturze pokojowej (RT).
UWAGA: Umieść wszystkie podłoża zawierające chorobotwórcze mikroby, jak również rośliny i tkanki roślinne użyte w teście, do odpowiednich pojemników na odpady i autoklawu przed wyrzuceniem.
1. Przygotowanie konstruktów plazmidowych zawierających domniemane efektory
2. Przygotowanie roślin N. benthamiana 16c
3. Przygotowanie kultury Agrobacterium do infiltracji
4. Współinfiltracja pozostawia N. benthamiana
5. Analiza obrazowa GFP
6. Analiza Northern blot poziomów mRNA GFP w infiltrowanych liściach
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Powyżej opisano procedurę krok po kroku ulepszonego testu przesiewowego służącego do oceny aktywności RSS efektorów RxLR P. sojae. Cały eksperyment trwa od 5 do 6 tygodni. Następnie RSS zidentyfikowane w tym teście mogą zostać dalej scharakteryzowane pod kątem funkcji i mechanizmu molekularnego. Jako przykład naszego podejścia wykorzystaliśmy efektor RxLR P. sojae Phytophthora suppressor of RNA silencing 1 (PSR1), który jest wydzielany i dostarczany do komórek gospodarza...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wyciszanie RNA jest kluczowym mechanizmem obronnym wykorzystywanym przez rośliny do zwalczania patogenów wirusowych, bakteryjnych, lęgniowców i grzybów. Z kolei te drobnoustroje wyewoluowały białka supresorowe wyciszające, aby przeciwdziałać wyciszaniu przeciwwirusowemu, a te RSS zakłócają różne etapy szlaku wyciszania RNA 22,23. Opracowano kilka testów przesiewowych w celu identyfikacji RSS10.
W tym miejscu opi...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy nie mają nic do ujawnienia.
Ta praca była wspierana przez granty z "Programu Shuguang" Fundacji Rozwoju Edukacji w Szanghaju i Miejskiej Komisji Edukacji w Szanghaju, Narodowego Kluczowego Programu Badań i Rozwoju Chin Narodowego Kluczowego Programu Badawczo-Rozwojowego Chin (2018YFD0201500), Narodowej Fundacji Nauk Przyrodniczych Chin (nr 31571696 i 31660510), Programu Tysiąca Talentów dla Młodych Profesjonalistów z Chin, oraz Komisja Nauki i Technologii Gminy Szanghaj (18DZ2260500).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Kwas 2-morfolinoetanosulfonowy (MES) | Biofroxx | 1086GR500 | Bufor |
| 2xTaq Master Mix | Vazyme Biotech | P112-AA | PCR |
| Kwas 3-(N-morfolino)propanosulfonowy (MOPS)Amresco | 0264C507-1KG | Bufor MOPS | |
| Acetosyringon (AS) | Sigma-Aldrich | D134406-5G | Indukcja agaru |
| AgrobacteriumSigma-Aldrich | A1296-1KG | LB medium | |
| Agarose | Biofroxx | 1110GR100 | Elektroforeza |
| Amersham Hybond -N+ | GE Healthcare | RPN303 B | Nothern blot |
| Amersham Imager | GE Healthcare | Amersham Imager 600 | Image |
| Bacto Tryptone | BD Biosciences | 211705 | LB |
| medium Ekstrakcja | drożdży BactoBD Biosciences | 212750 | LB średni |
| aparat | fotograficzny Nikon | D5100 | Fotografia |
| ChemiDoc MP System obrazowania | Bio-Rad | ||
| Moduł detekcji chemiluminescencyjnej składnik zestawów Dafa | Thermo Fisher Scientific | 89880 | Detekcja luminescencji |
| Chloramfenikol | Amresco | 0230-100G | Antybiotyki |
| Jednoetapowy zestaw do klonowania ClonExpress II | Vazyme Biotech | C112-01 | Podwiązanie |
| DIG Easy Hyb | Sigma-Aldrich | 11603558001 | Bufor hybrydyzacyjny |
| Easypure Plasmid Miniprep Zestaw | TransGen Biotech | EM101-02 | Ekstrakcja plazmidu |
| EasyPure Zestaw do szybkiej ekstrakcji żelu | TransGen Biotech | EG101-02 | Ekstrakcja żelem |
| Sól disodowa EDTA dwuwodna | Amresco/VWR | 0105-1KG | MOPS |
| Elektroforeza buforowa Zasilacz | LiuYi | DYY6D | Elektroforeza kwasów nukleinowych. |
| FastDigest EcoRV | Thermo Fisher Scientific | FD0304 | Żel do trawienia wektorowego |
| System obrazowania | Tanon | Tanon3500 | Obraz |
| Gentamycyna | Amresco | 0304-5G | Antybiotyki |
| Siarczan Kanamycyny | Sigma-Aldrich | K1914 | Antybiotyki |
| LR Enzym Klonaza II | Invitrogen | 11791020 | reakcja |
| LRNitroceluloza Błona bibułkowa 0,45um | GE Healthcare | 10600002 | Northern |
| NORTH2south zestaw do losowego znakowania biotyny prime DNA | Thermo Fisher Scientific | 17075 | Znakowanie biotyny |
| PCR Termocyklery | Bio-Rad | T100 | PCR |
| Mech torfowy | PINDSTRUP | Ciemne złoto + glina | Rośliny |
| Peters Nawóz rozpuszczalny w wodzie | ICE | Peter Profesjonalny nawóz 20-20-20 | |
| Phanta Max Super-Fidelity Polimeraza DNA | Vazyme Biotech | P505-d1 | Enzym |
| Ryfampicyna | MP Biomedicals | 219549005 | Antybiotyki |
| Żel RNA Barwnik ładujący (2X) | Thermo Fisher Scientific | R0641 | Barwnik ładujący żel RNA |
| Hydrat octanu sodu | Amresco/VWR | 0530-1KG | Bufor |
| Chlorek sodu | Amresco | 0241-10KG | LB średni |
| Cytrynian trójsodowy | Amresco | 0101-1KG | SSC Bufor |
| Trizol Odczynnik | Invitrogen | 15596018 | Odczynnik do izolacji RNA |
| Lampa UV | Analytik Jena | UVP B-100AP | Obserwacja |
| UVP Hybrilinker Oven | Analytik Jena | OV2000 | Północny |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.