Wiele klinicznie istotnych patogenów Gram-ujemnych, takich jak Yersinia, Vibrio, Escherichia, Pseudomonas i Shigella, koduje system sekrecji typu III (T3SS) do wstrzykiwania białek efektorowych do komórek gospodarza1. U wielu gatunków bakterii T3SS znajduje się pod ścisłą kontrolą regulacyjną2. Na przykład translokacja białek efektorowych Yersinia T3SS do docelowych komórek gospodarza ma kluczowe znaczenie dla obalenia mechanizmów obronnych gospodarza i umożliwienia kolonizacji bakteryjnej tkanek gospodarza. Jednak aktywność Yersinia T3SS jest metabolicznie uciążliwa i może wywołać rozpoznanie przez receptory immunologiczne gospodarza3. W związku z tym regulatory, które wyczuwają określone sygnały środowiskowe, kontrolują ekspresję genów T3SS u wielu gatunków bakterii. Ponieważ patogeny, takie jak Yersinia, doświadczają zmian środowiskowych podczas cyklu infekcji, które wpływają na ekspresję krytycznych czynników wirulencji, ważne jest, aby opracować warunki laboratoryjne, które naśladują istotne cechy nisz żywicielskich zajmowanych przez patogeny bakteryjne. W szczególności napięcie tlenu i dostępność żelaza różnią się w różnych miejscach tkanki w sposób czasoprzestrzenny i wpływają na ekspresję genów wirulencji, takich jak T3SS4,5,6. Dlatego celem tej metody jest ocena, w jaki sposób tlen i żelazo wpływają na ekspresję Yersinia T3SS. Zapewni to wgląd w dynamikę interakcji gospodarz-patogen
.
Opisana tutaj metoda szczegółowo opisuje, jak hodować Yersinia pseudotuberculosis tlenowo i beztlenowo, a także jak wyczerpywać zapasy żelaza Yersinia podczas wzrostu tlenowego lub beztlenowego. Podkreślono tutaj kilka ważnych kwestii dotyczących udanej hodowli bakterii w tych zmiennych warunkach. Po pierwsze, hodowla beztlenowa wymaga dodatkowej suplementacji glukozy, modyfikacji, która jest odnotowana w recepturze pożywki. Po drugie, ponieważ Y. pseudotuberculosis wykorzystuje siderofory i inne systemy pochłaniania żelaza, które mogą skutecznie usuwać żelazo ze środowiska, szczególną uwagę zwraca się na zapewnienie, że podłoża hodowlane i szkło laboratoryjne są jak najbardziej wolne od żelaza7. W poprzednich badaniach stosowano chelatory żelaza, takie jak dipirydyl, do zubożania żelaza z kultur bakteryjnych bogatych w pożywki, aby naśladować głód żelaza8,9. Jednak wyczerpywanie się zapasów żelaza Yersinia w celu wywołania głodu żelaza wymaga usunięcia resztek żelaza ze szkła i mediów, a także długotrwałego wzrostu przy braku żelaza. Protokół ten szczegółowo opisuje, jak myć kwasem naczynia szklane i chelatować podłoża w celu usunięcia resztek żelaza, a także hodować bakterie przez kilka pokoleń, aby zapewnić dokładny głód żelaza. Głód żelaza można zapewnić, mierząc względne poziomy transkryptów dobrze scharakteryzowanych genów reagujących na żelazo w różnych warunkach, jak wykazano w przypadku yfeA i bfd.
Punkt kulminacyjny tego protokołu pokazuje, jak wytrącić wydzielane białka efektorowe T3SS z każdego z tych warunków, traktując supernatant hodowli kwasem trichlorooctowym (TCA) i wizualizując wydzielane białka za pomocą SDS-PAGE. Wreszcie, względną aktywność T3SS ocenia się poprzez wizualizację wydzielanych białek za pomocą barwienia srebrem i ilościowe określenie względnych poziomów białek efektorowych T3SS, określanych jako białka zewnętrzne Yersinia (Yops)10.
Testy aktywności T3SS zazwyczaj wykorzystują specyficzne przeciwciała do wykrywania poziomów białek efektorowych T3SS w supernatancie hodowli. Jednak przeciwciała western blot dla białek efektorowych T3SS często nie są dostępne na rynku. W związku z tym zwrócono szczególną uwagę na to, aby ostateczna wizualizacja aktywności T3SS w tej metodzie nie wymagała specyficznych przeciwciał, a zamiast tego mogła wykorzystywać barwienie srebrem, co pozwala na wizualizację wszystkich wydzielanych białek. Chociaż metoda ta jest specjalnie dostosowana i zoptymalizowana pod kątem Y. pseudotuberculosis, można ją dostosować do innych gatunków bakterii, chociaż dokładne warunki pożywki i czas inkubacji będą się różnić.