Muitos patógenos Gram-negativos clinicamente relevantes, como Yersinia, Vibrio, Escherichia, Pseudomonas e Shigella, codificam o sistema de secreção tipo III (T3SS) para injetar proteínas efetoras nas células hospedeiras1. Em muitas espécies bacterianas, o T3SS está sob estrito controle regulatório2. Por exemplo, a translocação de proteínas efetoras de Yersinia T3SS em células-alvo do hospedeiro é fundamental para subverter os mecanismos de defesa do hospedeiro e permitir a colonização bacteriana dos tecidos do hospedeiro. No entanto, a atividade de Yersinia T3SS é metabolicamente onerosa e pode desencadear o reconhecimento pelos receptores imunes do hospedeiro3. Assim, os reguladores que detectam pistas ambientais específicas controlam a expressão de genes T3SS em muitas espécies bacterianas. Como patógenos como Yersinia experimentam mudanças ambientais durante seu ciclo de infecção que afetam a expressão de fatores críticos de virulência, é importante desenvolver condições laboratoriais que imitem características salientes de nichos hospedeiros ocupados por patógenos bacterianos. Especificamente, a tensão de oxigênio e a disponibilidade de ferro diferem entre vários locais de tecido de maneira espaço-temporal e afetam a expressão de genes de virulência, como o T3SS 4,5,6. Portanto, o objetivo deste método é avaliar como o oxigênio e o ferro impactam a expressão do Yersinia T3SS. Isso fornecerá informações sobre a dinâmica da interação patógeno-hospedeiro.
O método descrito aqui detalha como cultivar Yersinia pseudotuberculosis aeróbica e anaeróbia, bem como como esgotar os estoques de ferro de Yersinia durante o crescimento aeróbico ou anaeróbico. Existem algumas considerações importantes destacadas aqui sobre o sucesso da cultura de bactérias sob essas condições variáveis. Primeiro, a cultura anaeróbica requer suplementação adicional de glicose, uma modificação que é observada na receita da mídia. Em segundo lugar, uma vez que Y. pseudotuberculosis emprega sideróforos e outros sistemas de absorção de ferro que podem eliminar o ferro do meio ambiente de forma robusta, atenção especial é dedicada a garantir que os meios de cultura e vidraria de laboratório estejam o mais livres possível de ferro7. Estudos anteriores usaram quelantes de ferro, como o dipiridil, para esgotar o ferro de culturas bacterianas ricas em meios para imitar a falta de ferro 8,9. No entanto, o esgotamento dos estoques de ferro de Yersinia para induzir a falta de ferro requer a remoção de ferro residual em vidraria e meios, bem como o crescimento prolongado na ausência de ferro. Este protocolo detalha como lavar com ácido os vidros e quelar meios para remover o ferro residual, além de cultivar as bactérias por várias gerações para garantir a falta completa de ferro. A falta de ferro pode ser garantida medindo os níveis relativos de transcrição de genes responsivos ao ferro bem caracterizados em todas as condições, conforme demonstrado aqui com yfeA e bfd.
O ponto culminante deste protocolo demonstra como precipitar proteínas efetoras T3SS secretadas de cada uma dessas condições, tratando o sobrenadante da cultura com ácido tricloroacético (TCA) e visualizando as proteínas secretadas por meio de SDS-PAGE. Finalmente, a atividade relativa do T3SS é avaliada visualizando proteínas secretadas por meio da coloração de prata e quantificando os níveis relativos de proteínas efetoras do T3SS, conhecidas como proteínas externas de Yersinia (Yops) 10 .
Os ensaios de atividade do T3SS geralmente utilizam anticorpos específicos para detectar os níveis de proteína efetora do T3SS no sobrenadante da cultura. No entanto, os anticorpos western blotting para proteínas efetoras T3SS geralmente não estão disponíveis comercialmente. Portanto, atenção especial foi dada para garantir que a visualização final da atividade do T3SS neste método não exija anticorpos específicos e, em vez disso, possa alavancar a coloração de prata, que permite a visualização de todas as proteínas secretadas. Embora este método seja especificamente adaptado e otimizado para Y. pseudotuberculosis, ele pode ser adaptado a outras espécies bacterianas, embora as condições exatas do meio e os tempos de incubação variem.