Ten protokół opisuje metodologię transfekcji trofozoitów Naegleria gruberi za pomocą konstruktu, który jest utrzymywany przez cały okres pasowania trofozoitów in vitro, jak również poprzez torbienie i ekscystację.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Ten protokół opisuje metodologię transfekcji trofozoitów Naegleria gruberi za pomocą konstruktu, który jest utrzymywany przez cały okres pasowania trofozoitów in vitro, jak również poprzez torbienie i ekscystację.
Wszystkie geny rybosomalne trofozoitów Naegleria są utrzymywane w zamkniętym kolistym pozachromosomalnym rybosomalnym DNA (rDNA) zawierającym element (CERE). Chociaż niewiele wiadomo na temat CERE, pełna analiza sekwencji genomu trzech gatunków Naegleria wyraźnie pokazuje, że w genomie jądrowym nie ma cystron rDNA. Co więcej, w N. gruberi CERE zmapowano pojedynczy początek replikacji DNA, co potwierdza hipotezę, że CERE replikuje się niezależnie od genomu jądrowego. Ta cecha CERE sugeruje, że możliwe jest wykorzystanie zmodyfikowanego CERE do wprowadzenia obcych białek do trofozoitów Naegleria. Pierwszym krokiem w badaniu wykorzystania CERE jako wektora w Naegleria było opracowanie protokołu transfekcji N. gruberi za pomocą molekularnego klonu N. gruberi CERE sklonowanego do pGEM7zf+ (pGRUB). Po transfekcji pGRUB był łatwo wykrywany w trofozoitach N. gruberi przez co najmniej siedem pasaży, a także przez torbienie i ekscystację. Jako kontrolę, trofozoity transfekowano wektorem szkieletowym, pGEM7zf+, bez sekwencji N. gruberi (pGEM). pGEM nie został wykryty po pierwszym pasażu po transfekcji do N. gruberi, co wskazuje na jego niezdolność do replikacji w organizmie eukariotycznym. Badania te opisują protokół transfekcji trofozoitów Naegleria i wykazują, że sekwencja plazmidu bakteryjnego w pGRUB nie hamuje udanej transfekcji i replikacji transfekowanego klonu CERE. Co więcej, ten protokół transfekcji będzie miał kluczowe znaczenie dla zrozumienia minimalnej sekwencji CERE, która napędza jego replikację w trofozoitach, a także identyfikacji regionów regulatorowych w sekwencji nierybosomalnej (NRS).
Rodzaj Naegleria obejmuje ponad 45 gatunków, chociaż jest mało prawdopodobne, że wszyscy członkowie gatunku zostali zidentyfikowani1. Naegleria mogą występować w różnych formach: jako trofozoity (ameby), jako wiciowce lub, gdy zasoby są poważnie ograniczone, jako cysty1,2,3,4. Rodzaj Naegleria jest znany ze swojego jednego szczególnie niebezpiecznego gatunku, Naegleria fowleri, znanego jako 'ameba zjadająca mózg' (recenzja w1,2,3,4,5,6,7), które jest przyczyną prawie zawsze śmiertelnego pierwotnego amebowego zapalenia opon mózgowo-rdzeniowych.
Naegleria kodują swoje rDNA na CERE znajdującym się w jąderku. Pełne sekwencjonowanie genomów trzech gatunków Naegleria potwierdza brak rDNA w genomie jądrowym8,9,10,11. Opierając się na ograniczonych sekwencjach CERE o pełnej długości, CERE waha się od około 10 kbp do 18 kbp długości. CERE każdego gatunku Naegleria zawierają pojedynczy cystron rDNA (zawierający rybosomalne DNA 5,8, 18 i 28S) na każdej z około 4 000 CERE na komórkę12,13,14. Oprócz rDNA, każda CERE ma dużą sekwencję nie-rDNA (NRS). Rozmiary CERE różnią się w zależności od gatunku; różnice wynikają głównie z różnej długości NRS, ponieważ sekwencje rDNA są wysoce konserwatywne w całym rodzaju1,15,16,17,18,19,20. Mapowanie pojedynczego początku replikacji DNA w obrębie N. gruberi CERE NRS21 stanowi silne wsparcie dla hipotezy, że Naegleria CERE replikuje się niezależnie od genomu jądrowego.
N. gruberi to niepatogenna ameba często używana do badania biologii Naegleria. Opracowaliśmy metodologię przekształcania trofozoitów N. gruberi za pomocą klonu CERE z tego samego gatunku, aby przetestować hipotezę, że ameby Naegleria tolerują i niezależnie replikują CERE w trofozoitach. Osiągnięto to poprzez przekształcenie N. gruberi z pełnowymiarowym klonem N. gruberi CERE w trofozoity i śledzenie losów klonu dawcy CERE za pomocą reakcji łańcuchowej polimerazy (PCR). Ogólny przegląd protokołu jest opisany w Rysunek 1. Przedstawione w niniejszym dokumencie dane pokazują, że klon dawcy może być wykryty przez co najmniej siedem pasaży w hodowli tkankowej, a także może być utrzymany poprzez torbienie i ekscystację. Badania te stanowią podstawę do analizy replikacji CERE, a także do zbadania jej zastosowania jako wektora transfekcji Naeglerii.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Szczegóły dotyczące gatunków, odczynników i sprzętu użytego w tym badaniu są wymienione w Tabeli Materiałów. Sekwencja konstrukcji pGRUB 17 004 par zasad znajduje się w pliku uzupełniającym 1.
1. Hodowla trofozoitów
2. Transfekcja trofozoitów
3. Izolacja CERE od Naeglerii
4. Wykrywanie metodą PCR przekształconych trofozoitów
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Analiza PCR trofozoitów transfekowanych plazmidem pGRUB wykazuje, że transfekowany CERE jest wykrywalny przez co najmniej siedem pasaży trofozoitów, a także podczas enkystacji i ekskystacji (Rycina 4). Primery użyte w reakcji PCR wiążą się zarówno z wektorem pGEM, jak i z sekwencją CERE, co zapewnia, że PCR nie wykrywa natywnego CERE. Analiza PCR przeprowadzona po transfekcji trofozoitów plazmidem pGEM wykazała wynik negatywny (Rycina 4), co wskazuje, że pusty p...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Protokół opisany tutaj jest bardzo prosty, chociaż każdy konstrukt będzie prawdopodobnie wymagał pewnego stopnia optymalizacji, szczególnie stosunku odczynnika do transfekcji DNA, w zależności od charakteru konstruktu i gatunku użytego Naegleria . Przetestowaliśmy tylko jeden dostępny na rynku odczynnik do transfekcji przy użyciu tego protokołu, ale jest prawdopodobne, że kilka innych może być skutecznych. Biorąc pod uwagę, że używany jest pełnowymiarowy klon CERE, zawierający funkcjonalny początek replikacji, a...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Nie stwierdzono żadnych finansowych konfliktów interesów.
Te badania były częściowo finansowane z grantu z Funduszu George'a F. Haddixa Uniwersytetu Creighton (KMD). Rysunek 1 jest generowany w biorender.com, a rysunek 3 jest generowany w benchling.com.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Agaroza | Bio Rad | 161-3102 | |
| Octan amonu | Sigma Aldrich | A-7330 | |
| Chlorek wapnia | Sigma Aldrich | C-4901 | |
| Kolby do hodowli | |||
| DNAse | Sigma Aldrich | D-4527 | |
| EDTA, 0,5 M | Affymetrix | 15694 | |
| Aparat żelowy do elektroferezy | Amersham Biosciences | 80-6052-45 | |
| Probówki Eppendorfa, 1,5 ml | Fisher Scientific | 05-408-129 | |
| Probówki Eppendorf, 2 ml | Fisher Scientific | 05-408-138 | |
| Etanol, 100% | Decon Laboratories | 2716 | |
| Bromek etydyny | Sigma Aldrich | E-8751 | |
| Surowica bydlęca | płodu Gibco | 26140 | |
| Kwas foliowy | Sigma Aldrich | F7876-25G | |
| GeneRuler 1 kb Plus Drabinka | Thermo Scientific | SM1331 | |
| Lodowaty kwas octowy | Fisher Scientific | UN2789 | |
| GoTaq Green PCR Master Mix | Promega | M7122 | |
| Blok grzewczy | Thermo Scientific | 88871001 | |
| Hemacytometr | Hausser Scientific | 1483 | |
| Hemin | Sigma Aldrich | 51280 | |
| Chlorek żelaza | Sigma Aldrich | 372870-256 | |
| Ligaza | NEB | M2200S | |
| Magneisum Chloride | Fisher Scientific | M33-500 | |
| Microfuge | Thermo Scientific | MySpin 12 | |
| Mikroskop | Nikon | TMS | |
| em>N. gruberi | ATCC | 30224 | |
| Kwas nukleinowy | Chem Impex Int' l | #01625 | |
| Peptone | Gibco | 211677 | |
| pGEM | Promega | P2251 | |
| Fosforan potasu | Sigma Aldrich | P0662-500G | |
| Zasilacz elektrofazowy PowerPac HC Odczynniki | do | ||
| MCB | SX0420 | ||
| Fosforan sodu, dwuzasadowy | Sigma Aldrich | S2554 | |
| eppendorf | 5415R | ||
| Tris, podstawa | Sigma Aldrich | T1503-1KG | |
| Trypan Blue, 0,4% | Gibco | 15250-061 | |
| ViaFect Waga | Promega | E4981 | |
| Instruments | APX-60 | ||
| Ekstrakt drożdżowy | Gibco | 212750 |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.