Elektroporacja to szybka, szeroko stosowana metoda wprowadzania egzogennego DNA do rodzaju Rickettsia. Protokół ten zapewnia użyteczną metodę elektroporacji do transformacji obligatoryjnych bakterii wewnątrzkomórkowych w rodzaju Rickettsia.
Artykuł metodologiczny
Elektroporacja to szybka, szeroko stosowana metoda wprowadzania egzogennego DNA do rodzaju Rickettsia. Protokół ten zapewnia użyteczną metodę elektroporacji do transformacji obligatoryjnych bakterii wewnątrzkomórkowych w rodzaju Rickettsia.
Riketsjozy są wywoływane przez szeroki zakres obligatoryjnych bakterii wewnątrzkomórkowych należących do rodzaju Rickettsia, które mogą być przenoszone na kręgowców poprzez ugryzienie zakażonych wektorów stawonogów. Do tej pory pojawiające się lub powracające riketsjozy epidemiczne pozostają zagrożeniem dla zdrowia publicznego ze względu na trudności w diagnozie, ponieważ metody diagnostyczne są ograniczone i nie są ustandaryzowane ani powszechnie dostępne. Błędna diagnoza wynikająca z braku rozpoznania oznak i objawów może skutkować opóźnionym antybiotykoleczeniem i złymi wynikami zdrowotnymi. Kompleksowe zrozumienie charakterystyki riketsji ostatecznie poprawiłoby diagnostykę kliniczną, ocenę i leczenie dzięki lepszej kontroli i zapobieganiu chorobie.
Badania funkcjonalne genów riketsjowych są kluczowe dla zrozumienia ich roli w patogenezie. W pracy opisano procedurę elektroporacji szczepu Rickettsia parkeri Tate's Hell za pomocą wektora wahadłowego pRAM18dSFA oraz selekcji transformowanego R. parkeri w hodowli komórek kleszczowych za pomocą antybiotyków (spektynomycyny i streptomycyny). Opisano również metodę lokalizacji przekształconego R. parkeri w komórkach kleszcza za pomocą konfokalnej mikroskopii immunofluorescencyjnej, przydatnej techniki sprawdzania transformacji w wektorowych liniach komórkowych. Podobne podejścia są również odpowiednie do transformacji innych riketsji.
Riketsjozy są wywoływane przez szeroki zakres obligatoryjnych bakterii wewnątrzkomórkowych, które należą do rodzaju Rickettsia (rodzina Rickettsiaceae, rząd Rickettsiales). Rodzaj Rickettsia jest podzielony na cztery główne grupy w oparciu o cechy filogenetyczne1,2: grupa gorączki plamistej (SFG), która zawiera te riketsje, które powodują najcięższe i najbardziej śmiertelne riketsjozy przenoszone przez kleszcze (np. Rickettsia rickettsii, czynnik wywołujący gorączkę plamistą Gór Skalistych), grupę tyfusu plamistego (TG, np. Rickettsia prowazekii, czynnik wywołujący tyfus epidemiczny), grupę przejściową (TRG, np. Rickettsia felis, czynnik wywołujący gorączkę plamistą przenoszoną przez pchły) i grupę przodków (AG, np. Rickettsia bellii).
Wśród najstarszych znanych chorób przenoszonych przez wektory, riketsjozy są głównie nabywane w wyniku przeniesienia patogenów przez ukąszenia zakażonych wektorów stawonogów, w tym kleszczy, pcheł, i roztoczy3,4. Chociaż odkrycie skutecznych antybiotyków poprawiło wyniki leczenia, pojawiające się i powracające riketsjozy epidemiczne nadal stanowią wyzwanie dla tradycyjnych strategii zapobiegania i kontroli. W związku z tym kompleksowe zrozumienie interakcji riketsja/gospodarz/wektor ostatecznie stworzyłoby solidne podstawy do opracowania nowych podejść do zapobiegania i leczenia tych starożytnych chorób.
W naturze horyzontalny transfer genów (HGT) u bakterii zachodzi poprzez koniugację, transdukcję i transformację5. Transformacja bakteryjna in vitro wykorzystuje te koncepcje HGT, chociaż wewnątrzkomórkowy charakter riketsji stanowi pewne wyzwanie. Ograniczone warunki wzrostu oraz słabo poznane systemy koniugacji i transdukcji u różnych gatunków riketsji uniemożliwiły zastosowanie metod koniugacji i transdukcji w rickettsiae6,7,8. W porównaniu z innymi obligatoryjnymi wewnątrzkomórkowymi rodzajami bakterii (np. Chlamydia, Coxiella, Anaplasma i Ehrlichia), rodzaj Rickettsia różni się pod względem strategii wzrostu i replikacji w cytoplazmie komórki, co nakłada szczególne wyzwania na modyfikację genetyczną riketsji ze względu na ich unikalne cechy stylu życia9.
Pierwszą przeszkodą do pokonania podczas próby genetycznej modyfikacji riketsji jest osiągnięcie udanej transformacji. W związku z tym zaprojektowanie wykonalnego podejścia o wysokiej wydajności transformacji byłoby niezwykle cenne dla opracowania narzędzi genetycznych dla riketsji. Tutaj skupiamy się na elektroporacji, szeroko uznanej metodzie transformacji, która została wykorzystana do pomyślnego wprowadzenia egzogennego DNA do kilku gatunków riketsji, w tym Rickettsia prowazekii, Rickettsia typhi, Rickettsia conorii, Rickettsia parkeri, Rickettsia montanensis, Rickettsia bellii, Rickettsia peacockii i Rickettsia buchneri10,11,12,13,14,15,16.
Ten artykuł opisuje procedurę elektroporacji szczepu R. parkeri Tate's Hell (dostęp: GCA_000965145.1) za pomocą wektora wahadłowego pRAM18dSFA pochodzącego z plazmidu pRAM18 szczepu Rickettsia amblyommatis AaR/SC zaprojektowanego do kodowania mKATE, białka fluorescencyjnego dalekiej czerwieni, oraz aadA, nadając odporność na spektynomycynę i streptomycynę 13,15,20. Przekształcone R. parkeri są żywotne i stabilnie utrzymywane pod wpływem selekcji antybiotyków w liniach komórkowych kleszczy. Ponadto pokazujemy, że lokalizacja przekształconego R. parkeri w żywych komórkach kleszcza za pomocą mikroskopii konfokalnej może być wykorzystana do oceny jakości szybkości przemian w wektorowych liniach komórkowych.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
1. Rozmnażanie i oczyszczanie R. parkeri z hodowli komórek kleszczowych
UWAGA: Wszystkie procedury hodowli komórkowej mają być wykonywane w komorze bezpieczeństwa biologicznego klasy II.
2. Transformacja R. parkeri za pomocą plazmidu pRAM18dSFA
3. Obserwacja przekształconego R. parkeri
UWAGA: Użyj mikroskopu epifluorescencyjnego z filtrami rodaminy/TRITC, aby obserwować kolby przygotowane w kroku 2.11 po 3-7 dniach. Po pojawieniu się blaszek miażdżycowych w kulturach (5-14 dni) można zaobserwować przekształcony R. parkeri, który wykazuje ekspresję czerwonego białka fluorescencyjnego mKATE, kodowanego na plazmidzie pRAM18dSFA.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Morfologia R. parkeri w komórkach ISE6 pod mikroskopem świetlnym po barwieniu Giemsa jest pokazana w Rysunek 1. W Rysunek 2, transformowane białko R. parkeri wykazujące ekspresję białka czerwonej fluorescencji w komórkach ISE6 pokazano za pomocą mikroskopii konfokalnej. Obserwuje się znaczny wzrost częstości infekcji przekształconym R. parkeri (czerwonym) w komórkach ISE6 (niebieski, odpowiada jądrom) od (A) dnia 7 do (
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Tutaj demonstrujemy metodę wprowadzania egzogennego DNA kodowanego na plazmidzie wahadłowym pRAM18dSFA do riketsji za pomocą elektroporacji. W tej procedurze riketsje bezkomórkowe zostały oczyszczone z komórek gospodarza, przekształcone za pomocą riketsjalnego wektora wahadłowego i uwolnione do komórek kleszczowych w celu infekcji. Opisano również procedurę immunofluorescencji konfokalnej w celu wykrycia R . parkeri wykazującego ekspresję białka czerwonej fluorescencji w komórkach kleszcza. Podobne metody mają z...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Nie zgłasza się konfliktu interesów.
Dziękujemy Timothy'emu J. Kurttiemu i Benjaminowi Cullowi za ich wnikliwe dyskusje i sugestie. Badanie to było wspierane finansowo przez grant dla U.G.M. z NIH (2R01AI049424) oraz grant dla U.G.M. z Minnesota Agricultural Experiment Station (MIN-17-078).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Kuweta elektroporacyjna z impulsem genowym 0,1 cm | Bio-Rad | 1652083 | |
| 2 μ m Filtr wielkości porów | GE Healthcare Life Sciences Whatman | 6783-2520 | |
| Strzykawka Luer-lock 5 ml | BD | 309646 | |
| 60-90 ziarnistość węglika krzemu | LORTONE, inc | 591-056 | |
| Metanol absolutny | Fisher Scientific | A457-4 | |
| Bulion z fosforanu tryptozy baktoowej | BD | 260300 | |
| Wirówka Cytospin Cytospin4 | Thermo Fisher Scientific | A78300003 | Wirnik jest odłączany, dzięki czemu cały wirnik można włożyć do maski w celu załadowania próbek zakaźnych |
| EndoFree Plasmid Maxi Kit (10) | QIAGEN | 12362 | służy do otrzymywania pRAM18dSFA |
| plazmid przedłużony pipeta transferowa z cienką końcówką | Perfector Scientific | TP03-5301 | |
| płodowa surowica bydlęca | Gemini Bio | 900-108 | Partia FBS musi zostać przetestowana, aby upewnić się, że komórki ISE6 będą w niej dobrze rosły. |
| Elektroporator Gene Pulser II z kontrolerem impulsów PLUS | Bio-Rad | 165-2105 i 165-2110 | |
| hemocytometr | Thermo Fisher Scientific | 267110 | |
| HEPES | Millipore-Sigma | H4034 | |
| ImageJ Fidżi | Narodowy Instytut Zdrowia | surowych obrazów | |
| KaryoMAX Plama Giemsa | Gibco | 2021-10-30 | |
| Leibovitz's L-15 medium | Gibco | 41300039 | |
| koncentrat lipoprotein | MP Biomedicals | 191476 | |
| Diafot Nikon Mikroskop | epifluorescencyjny | Nikon | |
| Odczynnik NucBlue Live ReadyProbes | Thermo Fisher Scientific | R37605 | |
| Olympus Disc Scanning Unit (DSU) | Olympus | ||
| Petroff-Hausser Komora Licząca | Hausser Scientific | Komora 3900 | |
| wodorowęglan sodu | Millipore-Sigma | S5761 | |
| Vortex | Fisher Vortex Genie 2 | 12-812 |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE
Poproś o pozwolenie