A eletroporação é um método rápido e amplamente adotado para a introdução de DNA exógeno no gênero Rickettsia. Este protocolo fornece um método de eletroporação útil para a transformação de bactérias intracelulares obrigatórias no gênero Rickettsia.
Artigo de método
A eletroporação é um método rápido e amplamente adotado para a introdução de DNA exógeno no gênero Rickettsia. Este protocolo fornece um método de eletroporação útil para a transformação de bactérias intracelulares obrigatórias no gênero Rickettsia.
As rickettsioses são causadas por uma ampla gama de bactérias intracelulares obrigatórias pertencentes ao gênero Rickettsia que podem ser transmitidas aos hospedeiros vertebrados através da picada de vetores artrópodes infectados. Até o momento, as rickettsioses epidêmicas emergentes ou reemergentes continuam sendo um risco para a saúde pública devido à dificuldade no diagnóstico, pois os métodos diagnósticos são limitados e não padronizados ou universalmente acessíveis. O diagnóstico errôneo resultante da falta de reconhecimento dos sinais e sintomas pode resultar em atraso no tratamento com antibióticos e maus resultados de saúde. Uma compreensão abrangente das características da Rickettsia acabaria por melhorar o diagnóstico clínico, a avaliação e o tratamento com melhor controle e prevenção da doença.
Estudos funcionais de genes rickettsianos são cruciais para a compreensão de seu papel na patogênese. Este trabalho descreve um procedimento para a eletroporação da cepa Tate's Hell de Rickettsia parkeri com o vetor shuttle pRAM18dSFA e a seleção de R. parkeri transformado em cultura de células de carrapatos com antibióticos (espectromicina e estreptomicina). Um método também é descrito para a localização de R. parkeri transformado em células de carrapatos usando microscopia de imunofluorescência confocal, uma técnica útil para verificar a transformação em linhagens celulares vetoriais. Abordagens semelhantes também são adequadas para a transformação de outras rickettsiae.
Rickettsioses são causadas por uma ampla gama de bactérias intracelulares obrigatórias que pertencem ao gênero Rickettsia (família Rickettsiaceae, ordem Rickettsiales). O gênero Rickettsia é classificado em quatro grupos principais com base em características filogenéticas1,2: o grupo da febre maculosa (SFG), que contém as rickettsias que causam as rickettsioses transmitidas por carrapatos mais graves e fatais (por exemplo, Rickettsia rickettsii, o agente causador da febre maculosa das Montanhas Rochosas), o grupo do tifo (TG, por exemplo, Rickettsia prowazekii, o agente do tifo epidêmico), o grupo de transição (TRG, por exemplo, Rickettsia felis, o agente causador da febre maculosa transmitida por pulgas) e o grupo ancestral (AG, por exemplo, Rickettsia bellii).
Entre as mais antigas doenças transmitidas por vetores conhecidas, as rickettsioses são adquiridas principalmente após a transmissão dos patógenos através das picadas de vetores artrópodes infectados, incluindo carrapatos, pulgas, piolhos e ácaros 3,4. Embora a descoberta de antibióticos eficazes tenha melhorado os resultados do tratamento, as rickettsioses epidêmicas emergentes e reemergentes continuam a desafiar as estratégias tradicionais de prevenção e controle. Assim, uma compreensão abrangente das interações rickettsia / hospedeiro / vetor acabaria por estabelecer uma base sólida para o desenvolvimento de novas abordagens para prevenir e curar essas doenças antigas.
Na natureza, a transferência horizontal de genes (HGT) em bactérias ocorre por meio de conjugação, transdução e transformação5. A transformação bacteriana in vitro utiliza esses conceitos de HGT, embora a natureza intracelular das rickettsias apresente alguns desafios. As condições restritas de crescimento e os sistemas de conjugação e transdução pouco compreendidos em diferentes espécies de rickettsiae têm impedido a aplicação de métodos de conjugação e transdução em rickettsiae 6,7,8. Comparado com outros gêneros bacterianos intracelulares obrigatórios (por exemplo, Chlamydia, Coxiella, Anaplasma e Ehrlichia), o gênero Rickettsia difere no que diz respeito às estratégias de crescimento e replicação dentro do citoplasma celular, o que impõe desafios específicos à modificação genética das rickettsias devido às suas características únicas de estilo de vida9.
O obstáculo inicial a ser superado ao tentar a modificação genética das rickettsias é alcançar uma transformação bem-sucedida. Assim, projetar uma abordagem viável com alta eficiência de transformação seria extremamente valioso para o desenvolvimento de ferramentas genéticas para rickettsias. Aqui, nos concentramos na eletroporação, um método de transformação amplamente reconhecido que tem sido usado para introduzir DNA exógeno com sucesso em várias espécies de rickettsiae, incluindo Rickettsia prowazekii, Rickettsia typhi, Rickettsia conorii, Rickettsia parkeri, Rickettsia montanensis, Rickettsia bellii, Rickettsia peacockii e Rickettsia buchneri10,11,12 ,13,14,15,16.
Este trabalho descreve um procedimento para a eletroporação da cepa de R. parkeri Tate's Hell (acesso: GCA_000965145.1) com o vetor shuttle pRAM18dSFA derivado do plasmídeo AaR/SC pRAM18 da cepa Rickettsia amblyommatis projetado para codificar mKATE, uma proteína fluorescente de vermelho distante, e aadA, conferindo resistência à espectromicina e estreptomicina13,15,20. R. parkeri transformados são viáveis e mantidos de forma estável sob seleção de antibióticos em linhagens celulares de carrapatos. Além disso, mostramos que a localização de R. parkeri transformado em células vivas de carrapatos via microscopia confocal pode ser usada para avaliar a qualidade das taxas de transformação em linhagens celulares vetoriais.
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1. Propagação e purificação de R. parkeri a partir de cultura de células de carrapatos
NOTA: Todos os procedimentos de cultura de células devem ser realizados em um gabinete de biossegurança de classe II.
2. Transformação de R. parkeri com o plasmídeo pRAM18dSFA
3. Observação do R. parkeri transformado
NOTA: Utilizar um microscópio de epifluorescência com filtros de rodamina/TRITC para observar os frascos preparados no passo 2.11 após 3-7 dias. Uma vez que as placas são evidentes nas culturas (5-14 dias), pode-se observar R. parkeri transformado que expressa a proteína fluorescente vermelha mKATE, codificada no plasmídeo pRAM18dSFA.
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A morfologia de R. parkeri em células ISE6 sob microscópio de luz após coloração de Giemsa é mostrada na Figura 1. Na Figura 2, R. parkeri transformada expressando proteína de fluorescência vermelha em células ISE6 é mostrada usando microscopia confocal. Há um aumento substancial na taxa de infecção de R. parkeri transformado (vermelho) em células ISE6 (azul, corresponde aos núcleos) do (A) dia 7 para (B
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Aqui, demonstramos um método para introduzir DNA exógeno codificado no plasmídeo pRAM18dSFA em rickettsias usando eletroporação. Neste procedimento, as rickettsias livres de células foram purificadas a partir de células hospedeiras, transformadas com um vetor de transporte de rickettsias e liberadas em células de carrapatos para infecção. Também é descrito um procedimento de imunofluorescência confocal para detectar R. parkeri que expressa proteína de fluorescência vermelha em células de carrapatos. Métodos seme...
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Não são declarados conflitos de interesses.
Agradecemos a Timothy J. Kurtti e Benjamin Cull por suas discussões e sugestões perspicazes. Este estudo foi apoiado financeiramente por uma doação para a U.G.M. do NIH (2R01AI049424) e uma subvenção para a U.G.M. da Minnesota Agricultural Experiment Station (MIN-17-078).
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| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| Cubeta de eletroporação de pulsador de genes de 0,1 cm | Bio-Rad | 1652083 | |
| 2 μ M Filtro de tamanho de poro | 6783-2520 | da GE Healthcare Life | |
| Sciences | Grão | ||
| 60-90 | LORTONE, inc | 591-056 | |
| Metanol absoluto | Bacto A457-4 | da Fisher Scientific | |
| Centrífuga Cytospin BD | 260300 | ||
| Cytospin4 | Thermo Fisher Scientific | A78300003 | O rotor é destacável para que todo o rotor possa ser colocado no capô para carregar amostras infecciosas |
| Kit Maxi de Plasmídeo EndoFree (10) | QIAGEN | 12362 | de plasmídeo pRAM18dSFA livre de endotoxinas |
| Perfector Scientific | TP03-5301 | ||
| soro fetal bovino | Gemini Bio | 900-108 | O lote FBS deve ser testado para garantir que as células ISE6 cresçam bem nele. |
| Eletroporador Gene Pulser II com Controlador de Pulso PLUS | Bio-Rad | 165-2105 & 165-2110 | |
| hemocitômetro | Thermo Fisher Scientific | 267110 | |
| HEPES | Millipore-Sigma | H4034 | |
| ImageJ Fiji | National Institute of Health | edição de imagem bruta | |
| KaryoMAX Giemsa coloração | Gibco | 2021-10-30 | |
| Gibco | 41300039 | médio L-15 da Leibovitz | |
| da | |||
| Thermo Fisher Scientific | R37605 | ||
| Olympus Disc Scanning Unit (DSU) microscópio confocal | Câmara | ||
| Petroff-Hausser | Hausser Scientific | Câmara 3900 | |
| bicarbonato de sódio | Millipore-Sigma | S5761 | |
| Vortex | Fisher Vortex Genie 2 | 12-812 |
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