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As plantas são organismos sésseis que encontram inúmeros patógenos invasores, incluindo bactérias, fungos, vírus, insetos e nematoides em todo seu ciclo de vida. Entre as phytopathogens, os patógenos bacterianos Gram-negativos tais como Pseudomonas spp. e Ralstonia spp., infectar suas plantas hospedeiras, inserindo-se através de feridas ou aberturas naturais, como os estomas e Hidatódio1. Para colonizar com sucesso plantas hospedeiras, patógenos bacterianos evoluíram para desenvolver uma variedade de fatores de virulência2. Quando as bactérias invadem uma planta hospedeira, eles injetam uma série de proteínas de virulência — conhecido como efetores — diretamente para as células da planta para promover sua patogenicidade. Esses efetores suprimem ou modulam a imunidade inata da planta e manipulam os processos celulares do anfitrião para resultar em sobrevivência bacteriana3.
Bactérias patogênicas utilizam principalmente um T3SS entregar proteínas efetoras diretamente no hospedeiro células4. O T3SS se assemelha a uma seringa molecular com um canal de agulha, conectando a partir de uma estrutura de proteína do andaime em todo o interior e as exteriores membranas bacterianas para o local da injeção do anfitrião célula5. Esse mecanismo de secreção mediada por T3SS effector (T3E) é bem conservado em vários patógenos bacterianos Gram-negativos da planta, bem como humano. Dentre os patógenos vegetais representativos, o p. syringae pv. Tomate DC3000 hrcC mutante, que geralmente tem um T3SS defeituoso, restringiu o crescimento em plantas, provavelmente devido a incapacidade do mutante para suprimir totalmente a planta imunidade (através da injeção de proteínas efetoras)6. Após translocação nas células do hospedeiro, efetores alvo várias proteínas do hospedeiro que são importantes para o sistema de célula de host, incluindo respostas de defesa vegetal, da transcrição do gene, morte celular, Proteassoma, tráfico de vesículas e hormônio vias7 , 8 , 9 , 10. portanto, o rastreamento da localização celular de proteínas efetoras nas células hospedeiras é um destino atraente para entender suas funções com relação a modulação da imunidade da planta.
A maioria dos estudos de localização do T3Es ter empregado Agrobacterium -mediada superexpressão com uma proteína grande fluorescência do anfitrião planta9. No entanto, o método de expressão heteróloga de genes que são introduzidos em outras espécies tem demonstrado ser mis localizadas ou ocasionalmente não-funcional11,12,13. Além disso, vários estudos revelaram que efetores bacterianas sofrem alteração para o direcionamento adequado no anfitrião células14,15,16,17. Portanto, transitoriamente expressa efetores no citosol da planta as células não podem ser funcionalmente ou quantitativamente idênticas para os efetores que são entregues pelo T3SS ao patógeno infecção18. Além disso, a fusão de grandes marcas fluorescentes para proteínas efetoras pode perturbar o efetor adequada visualização e entrega18,19. Portanto, essas abordagens a ensaiar a T3E função podem não totalmente refletir a localização nativa dos efetores T3SS-secretado.
Uma proteína verde fluorescente (GFP) é composta por um 11-hélice β-barril delimitador uma vertente central que inclui um cromóforo20. Waldo et al relatou um sistema de divisão-GFP romance que consiste de um pequeno componente (GFP β vertente 11; GFP11) e um fragmento complementar (vertente β GFP 1-10; GFP1-10)21. Os fragmentos não fluorescem sozinhos mas fluorescem em cima de sua própria associação, quando ambos os fragmentos estão em estreita proximidade com o outro. Para a otimização da eficiência dobramento da proteína, robustas variantes de dobramento da GFP, i.e., sfGFP e sfGFPOPT, desenvolveram-se posteriormente para a divisão GFP sistema20,21,22. Recentemente, o único aminoácido mutado variantes de sfGFP1-10OPT- sfYFP1-10OPT e sfCFP1-10OPT- que pode reconstituir com um fragmento de sfGFP11 e mostrar fluorescência de ciano e amarelo, respectivamente, foram gerados23 . Além disso, o sfCherry, um derivado do mCherry, pode ser dividido em fragmentos sfCherry1-10 e sfCherry11 da mesma maneira como sfGFP23.
Este sistema foi adaptado para rotular e rastrear os efetores T3SS em células HeLa durante a infecção usando os efetores de Salmonella24. No entanto, ele foi anteriormente não otimizado para o sistema host de patógeno vegetal-bacteriana. Recentemente, nós aperfeiçoamos o sistema GFP divisão baseado o sfGFP1-10 melhoradoOPT para monitorar a Localização subcellular do T3Es entregado a partir de p. syringae em planta células25. Para facilitar os estudos de localização da T3Es para diferentes compartimentos subcellular nas células vegetais, um conjunto de transgénicos Arabidopsis thaliana plantas foram geradas para expressar sfGFP1-10OPT nos vários compartimentos subcellular 25. Além disso, o plasmídeo que carreg uma variedade de organela-alvo sfGFP1-10OPT para o Agrobacterium-mediada superexpressão transitória e os vetores de sfGFP11-marcados para a entrega baseada em T3SS effector também foram gerados. As sementes de várias linhas de Arabidopsis transgênicas e os plasmídeos para expressar a T3Es de interesse podem ser obtidas de fontes mencionadas na Tabela de materiais26,27.
O seguinte protocolo, descrevemos um sistema otimizado para monitorar a dinâmica de efetores entregados por bactérias nas células hospedeiras usando o sistema de sfGFP de separação. Infecção de plantas expressando sfGFP1-10OPT com transgénicos Pseudomonas carregando o plasmídeo recombinante sfGFP11 resulta em uma entrega do efetor sfGFP11-tag de Pseudomonas na célula hospedeira. Em consequência, estas proteínas são reconstituídas e translocar para o compartimento de alvo específico effector. A Pseudomonas syringae pv. tomate Tensão de CUCPB5500, no qual 18 efetores são excluídos, foi usado porque esta estirpe mostrou pouca ou nenhuma morte celular em ambos a. thaliana e s. benthamianas28. No entanto, todos os materiais e os passos descritos aqui podem ser substituídos ou modificados para adaptar o sistema de sfGFP de separação para investigação de outras questões biológicas ou otimização das condições de determinado laboratório.