Method Article

Скрининг циклических модуляторов di-GMP с использованием бактерий, экспрессирующих флуоресцентный репортерный белок

October 30th, 2025

In This Article

Abstract

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Источник: Rugjee, K.N., et al. Создание высокопроизводительной установки для скрининга малых молекул, которые модулируют передачу сигналов c-di-GMP у Pseudomonas aeruginosa. J. Vis. Exp. (2016).

В этом видео демонстрируется скрининг циклических модуляторов di-GMP с использованием генетически модифицированных бактерий, экспрессирующих зеленый флуоресцентный белок (GFP) под контролем c-di-GMP-чувствительного промотора. Флуоресценция измеряется в многолуночном планшете, содержащем различные исследуемые соединения. Соединения, которые ингибируют выработку c-di-GMP, приводят к снижению флуоресценции. Затем данные анализируются для выявления потенциальных модуляторов передачи сигналов c-di-GMP у бактерий.

Protocol

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. Генерация зеленого флуоресцентного белка (GFP) с меткой циклическим di-GMP (c-di-GMP) Reporter штамм Pseudomonas aeruginosa

  1. Засейте 5 мл среды лизогенного бульона (LB) с одной колонией P. aeruginosa и инкубируйте в течение ночи при 37 °C с встряхиванием при 200 об/мин.
  2. Перелейте 2 мл ночной культуры в 200 мл свежей среды LB в колбу объемом 1 л и инкубируйте при 37 °C с встряхиванием при 200 об/мин.
  3. Контролируйте оптическую плотность на длине волны 600 нм (наружный диаметр600) каждые 30 минут, взяв образец объемом 1 мл из колбы и исследуя его с помощью спектрофотометра.
  4. Когда внешний диаметр600 достигнет 0,3 - 0,5, поместите 40 мл культуры в коническую центрифужную пробирку объемом 50 мл.
  5. Гранулируйте клетки центрифугированием при 8 000 об/мин в течение 10 минут при 4 °C, выбросьте надосадочную жидкость и повторно суспендируйте клетки в 40 мл ледяного стерильного раствора сахарозы с концентрацией 300 мМ.
  6. Гранулируйте клетки второй раз центрифугированием, как описано на шаге 1.5, и повторно суспендируйте в 20 мл ледяного, стерильного, 300 мМ раствора сахарозы.
  7. В последний раз гранулируйте клетки центрифугированием, как описано на шаге 1.5, и повторно суспендируйте в 400 мкл ледяного, стерильного раствора сахарозы в дозе 300 мМ.
    Примечание: Плотность клеток на этом этапе должна составлять примерно 1 x 10-11 колониеобразующих единиц на миллилитр (КОЕ/мл).
  8. Охладите ячейки на льду в течение 30 минут, после чего они готовы к электропорации.
  9. Добавьте 1 мкл 0,2 мкг/мкл раствора плазмиды pCdrA::gfpC в 40 мкл электрокомпетентных клеток P. aeruginosa, приготовленных выше, в микроцентрифужной пробирке объемом 1,5 мл, предварительно охлажденной на льду. Перемешайте суспензию и переложите ее в предварительно охлажденную электродную кювету с зазором 2 мм.
  10. Удалите влагу с внешней стороны кюветы с помощью папиросной бумаги и поместите кювету в камеру для образцов электропоратора. Импульсный с напряжением 2,5 кВ, емкостью 25 мкФ, сопротивлением 200 Ω.
  11. Снимите кювету и добавьте 1 мл LB medium. Затем перенесите клетки в стерильную микроцентрифужную пробирку объемом 1,5 мл и инкубируйте в течение 2 часов при температуре 37 °C с встряхиванием при 200 об/мин.
  12. Распределите 10 мкл, 50 мкл и 100 мкл аликвот культуры на стерильные LB-агаровые планшеты с добавлением ампициллина (в концентрации 100 мкг/мл) и инкубируйте планшеты при 37 °С в течение ночи.
  13. Подтвердите экспрессию GFP (возбуждение на длине волны 485 нм, излучение на длине волны 520 нм), исследуя планшет под флуоресцентным микроскопом со стандартным каналом GFP, и выберите одну колонию для инокуляции 5 мл LB. Инкубируйте в течение ночи, как описано в шаге 1.1. Смешайте 0,5 мл ночной культуры с 0,5 мл 50% глицерина в пробирке с завинчивающейся крышкой объемом 2 мл и храните при температуре -80 °C.

2. Подготовка закваски к инокуляции

  1. За два дня до скрининга нанесите штамм P. aeruginosa (содержащий плазмиду pCdrA::gfpC ) из исходного материала при температуре -80 °C на планшет LB-агар (с добавлением ампициллина в концентрации 100 мкг/мл), аккуратно распределив бактерии по планшету с помощью стерильной петли посева. Инкубируйте тарелку в течение ночи при температуре 37 °C.
  2. Вечером накануне скрининга инокулировать одну колонию P. aeruginosa из планшета в 10 мл среды LB (с добавлением ампициллина в концентрации 100 мкг/мл) в пробирке и инкубировать предкультуру в течение ночи при 37 °C с встряхиванием при 200 об/мин.
  3. В день показа подготовьте субкультуру из ночной предкультуры, разбавив ее сначала свежей средой LB до наружного диаметра600 1,0, а затем дополнительно разбавив 5% LB до наружного диаметра600 0,04 (соотношение 1:25).
    Примечание: Общий объем инокулированной среды зависит от количества испытываемых планшетов. 5% LB получают путем разбавления 100% LB фосфатно-солевым буфером (PBS) до необходимой концентрации. Важно отметить, что среда (5% LB) обеспечивает конститутивную активацию pCdrA::gfpC у P. aeruginosa.
  4. Добавьте в контейнер стерильную магнитную мешалку и перемешивайте культуру на магнитной мешалке с минимальной скоростью в течение 30 минут при комнатной температуре, позволяя бактериям акклиматизироваться к среде перед их распределением в 384-луночные планшеты.

3. Посев и инкубация 384-луночных планшетов, содержащих малые молекулы

Примечание: Стерильность и хорошие методы асептики имеют первостепенное значение для следующих этапов.

  1. Для приготовления положительного контроля (100% ингибирования) добавьте 20 мкл тобрамицина сульфата (25 мг/мл) в 10 мл (достаточно для 12 планшетов) субкультуры, приготовленной на Шаге 2.3, и осторожно перемешайте. Пипетка 40 мкл положительной контрольной культуры в лунки А23-Р23 (рис. 1).
  2. Для приготовления отрицательного контроля (0% ингибирования) добавьте 30 мкл диметилсульфоксида (ДМСО) в 10 мл (достаточно для 12 планшетов) субкультуры, приготовленной на Шаге 2.3, и осторожно перемешайте. Пипетка 40 мкл культуры отрицательного контроля в лунки A24-P24 (рис. 1).
  3. Для каждой из пластин, штампованных малыми молекулами, инокулируйте объем 40 мкл разведенных за ночь культур (описанных на шаге 2.3) в лунки А1-Р22 (рис. 1).
    Примечание: Этого можно добиться с помощью робота-манипулятора для работы с жидкостями. Из-за неоднородных свойств бактериальных культур важно поддерживать непрерывное и умеренное перемешивание, чтобы бактерии равномерно распределялись в среде во время дозирования. Для этого продолжайте помешивать акклиматизированную культуру с шага 2.4 с помощью магнита во время дозирования.
  4. Запечатайте планшеты воздухопроницаемой крышкой и инкубируйте в течение 6 часов при температуре 37 °C.
    Примечание: Воздухопроницаемое уплотнение имеет решающее значение для поддержания неизменных условий на всех 384 скважинах и предотвращения потенциального развития градиентов кислорода на пластине.

4. Измерение роста (OD600) и внутриклеточного уровня c-di-GMP (GFP)

  1. Примерно за 30 минут до спектрофотометрического измерения предварительно нагрейте считыватель пластин до 37 °C, чтобы избежать конденсации.
  2. Перед чтением аккуратно снимите воздухопроницаемую защитную пленку. Измерьте оптическую плотность на длине волны 600 нм с установкой 10 вспышек на лунку и временем установления 0,2 сек.
  3. Перед измерением флуоресценции выполните автоматическую регулировку усиления и фокусировки на основе лунки A24 (отрицательное управление) и установите целевое значение усиления на 75% (рис. 1).
    1. В программном обеспечении для управления считывателем пластин нажмите «Начать измерение» и перейдите на вкладку «Регулировка фокусировки и усиления/Идентификаторы пластин».
    2. Выберите ''Focus Adjust'' и ''Channel A'' справа на окне.
    3. Выберите «Регулировка усиления» и «Выбранная скважина» и введите «75» в качестве «Целевого значения». Наконец, выберите A24 в схеме расположения пластин, прежде чем нажать на кнопку «Начать регулировку». После того, как регулировка будет выполнена, нажмите «Начать измерение».
    4. Измерьте флуоресценцию от репортера GFP при максимумах возбуждения/излучения 485/520 нм с настройкой 10 вспышек на лунку и временем установления 0,2 сек.
  4. Соберите данные со всех исследованных пластин.
    Примечание: Показания данных автоматически сохраняются по умолчанию программным обеспечением для управления считывателем пластин.
    1. Чтобы просмотреть показания, нажмите на значок «Марс» в управляющем программном обеспечении, чтобы открыть пакет статистического анализа.
    2. Извлекайте данные с помощью «двойного щелчка» по интересующему номеру пластины, чтобы получить доступ к данным для анализа.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
figure-results-1

Рисунок 1. 384-луночная карта планшетов, используемая для скринингового анализа малых молекул. Соединения из библиотеки (светло-голубые) аликвотируются в лунки А1-П22. «Положительный контроль» (красный), состоящий из конечной концентрации 50 ...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
Бульон Lysogeny (Леннокс)Сигма ОлдричЛ3022-1КГ 
СахарозаСигма ОлдричС0389-1КГ 
Бульон лизогения с агаром (Леннокс)Сигма ОлдричЛ2897-1КГ 
Ампициллин натрияСигма ОлдричА0166-25Г 
ГлицеринСигма ОлдричГ5516-1Л 
Фосфатно-солевой буфер, pH 7,4Технологии жизни10010-056 
Тобрамицина сульфатСигма ОлдричТ1783-100МГ 
Диметилсульфоксид (ДМСО)Сигма Олдрич276855-250МЛ 
Спектрофотометр Genesys 10S UV-VISТеплонаучные840-208100 
Кювета электропоратора с зазором 2 ммБио-Рад1652092 
Электропоратор BioRad GenePulser XCellБио-Рад1652662 
Флуоресцентный стереомикроскоп LeicaLeica MicrosystemsМЗ16ФА 
Магнитная мешалка марки, ПТФЭ, цилиндрическая с шарнирным кольцом (стерилизовать автоклавированием перед использованием)Сигма ОлдричZ328952-10 шт. 
384-луночные, белостенные, пластины с прозрачным дномГрейнер781098 
Дозатор реагентов Multidrop CombiТермо Сайентиал5840300 
Многоточечные комбинированные трубкиТермо Сайентиал24073290 
16-канальный электронный дозатор VIAFLO IIIntegra Biosciences4642 
100 мл стерильные одноразовые резервуары для реагентовНаучный центр Фишера12399175 
Воздухопроницаемые мембраны AeraSealСигма ОлдричMKBQ1886 
Считыватель пластин Pherastar (Версия программного обеспечения: 4.00 R4, Версия прошивки: 1.13)BMG LabtechФерастар ФС 

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Cyclic di GMP ModulatorsFluorescent Reporter ProteinHigh throughput Screeningc di GMP SignalingGFP Expression AnalysisPlate Reader MeasurementFluorescence DetectionCompound Inhibition AssayZ Prime AnalysisPercent Inhibition Calculation

Related Articles