Мы описываем количественное определение цитозольного и вакуолярного Salmonella typhimurium в макрофагах, полученных из костного мозга, с использованием дифференциальной пермеабилизации дигитонина.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
Мы описываем количественное определение цитозольного и вакуолярного Salmonella typhimurium в макрофагах, полученных из костного мозга, с использованием дифференциальной пермеабилизации дигитонина.
Внутриклеточные бактериальные патогены могут размножаться в цитоплазме или в специализированных патогенов, содержащих вакуолей (PCVs). Чтобы добраться до цитозоль, бактерии, как Shigella Флекснера и Francisella novicida нужно вызвать разрыв фагосомы. В отличие, сальмонелла Typhimurium реплицируется в вакуолярной купе, известный как Salmonella -содержащего вакуоли (SCV). Однако некоторые мутанты Salmonella не поддерживать SCV целостность и, таким образом, выпущен в цитозоль. Процент цитозольного против вакуолярных бактерий на уровне отдельных бактерий может быть измерена дифференциальной проницаемости, также известный как фагосомы-анализ защиты. Подход делает использование имущества моющего средства дигитонина селективно связываться холестерина. Поскольку плазматической мембраны содержит больше холестерина, чем других клеточных мембран, дигитонин может быть использован, чтобы селективно проницаемыми плазматическую мембрану, оставляя внутриклеточных мембранбез изменений. Короче говоря, после инфицирования патогеном, экспрессирующих флуоресцентный белок-маркер (например mCherry среди прочих), плазматической мембраны клеток-хозяев в проницаемыми с короткой инкубации в дигитонин, содержащей буфер. Затем клетки промывали и инкубировали с первичным антителом (соединенный с флуорофора выбора), направленный против бактерии выбора (например, анти-Salmonella -FITC) и снова промывают. Если немаркированных бактерии используется дополнительная стадия может быть сделано, в котором все мембраны проницаемыми и все бактерии окрашивали с соответствующим антителом. После окрашивания, процент вакуолярных и цитоплазмы бактерий может быть количественно FACS или микроскопа путем подсчета одинарные или двойные-положительных событий. Здесь мы предлагаем экспериментальные детали для использования этой техники с бактерией Salmonella Typhimurium. Преимущество такого анализа является то, что, в отличие от других анализа, он обеспечивает количественную на уровне одного bacteРИА, и если анализировали с помощью микроскопии обеспечивает точное число цитозольного и вакуолярных бактерий в данной клетке.
Внутриклеточные бактериальные патогены репликации либо непосредственно в цитозоль клетки-хозяина, или в специализированных вакуолярных отсеков 1. Во время начальной стадии инфекции большинство патогенных микроорганизмов получают усвоены либо фагоцитоза специализированных клеток (например, макрофагов), либо активно продвигает свою собственную поглощение в не-фагоцитирующих клеток. В фагоцитирующих клеток, как правило, фагосомы сливается с лизосомы сформировать деструкции отсек, где фагоцитированы частицы переваренной. Специализированный цитозольные бактерии, такие как Francisella novicida или Shigella Флекснера, бежать деградации phagosomal, вызывая разрыв фагосомы и впоследствии бежать в цитозоле 2,3. Это требует вирулентности-ассоциированных механизм таких как Francisella острова патогенности (FPI) или Shigella Флекснера T3SS, который впрыскивает эффекторные белки, которые способствуют вакуолярной разрыв 2-4. Особенности клетка-хозяин цитозольныеКоличество сохраняемых распознающих рецепторов, которые обычно признают наличие возбудителей и вызывают иммунной сигнализации 5. Кроме того, xenophagy, антимикробное форма аутофагии может ухудшить бактерии, которые попадают в цитозоль. Цитозольные бактерии, как правило, хорошо приспособлены к притупить или обойти эти ответы с помощью различных стратегий. Например, Francisella изменяет свои LPS, чтобы избежать признания хоста и шигеллы предотвращает набор аутофагии с помощью секретируемых белков эффекторные 6,7.
Другая стратегия, чтобы избежать деградации лизосомами используется в модели вакуолярный возбудителя Salmonella enterica серовар Typhimurium, после называют Salmonella Typhimurium. Сальмонелла использует T3SS чтобы придать эффекторы, что переделывать первоначальный фагосомы в его внутриклеточной ниши, сальмонеллы -содержащего вакуоли (ПЗК) 8,9. Непрерывная манипуляции принимающих путей являетсянеобходимо сохранить эту вакуоль по вербовке липидов и других питательных веществ в вакуоли. Действительно, SIFA мутант Salmonella не удается поддерживать стабильность вакуолярной, и входит в цитозоле клеток-хозяев в течение нескольких часов после заражения, что приводит к активации врожденного иммунитета путей и аутофагии набора 8. Вакуолярной побег Salmonella варьируется в зависимости от типа клеток, что является исследования, и несколько отчетов показали, что в эпителиальных клетках даже БТ Сальмонелла может избежать SCV и hyperreplicate в цитозоле 10. Последние отчеты показывают, что врожденная иммунная обнаружения патогенов вакуолярных также зависит от способности хозяина, чтобы признать и дестабилизировать патогенов, содержащий вакуоли (PCVs) 11-14.
Учитывая, что оба хоста или бактерии генотип может влиять на распределение внутриклеточных бактерий между вакуолярную и цитозольной отсека, необходимо определить число вакуоли VS.цитозольные бактерии. Так, в большинстве экспериментальных установок клетки-хозяева инфицированы более чем одной бактерии, и в дальнейшем может питать несколько бактерий в различных субклеточных отсеков, метод необходим, что позволяет количественной на уровне отдельных бактерий. Дифференциальный пермеабилизации (также известный как защита phagosomal анализа) обеспечивает эту резолюцию 2,4,10,12. Анализ основан на селективной проницаемости мембраны клетки-хозяина плазмы с моющим средством дигитонин, что оставляет нетронутыми вакуоли мембраны и, таким образом, позволяет избирательно окрашивание цитоплазмы бактерии с антителами. Здесь мы предлагаем два протокола для количественного определения цитозольного и вакуолярной Salmonella Typhimurium, используя дифференциальный пермеабилизации. Принцип этого метода описан в рисунке 1: костный мозг, полученные макрофаги (BMDMs) заражены стационарной фазы mCherry-выражения сальмонеллы. Стационарная фаза сальмонеллы нужно тО быть использованы, потому что они подавляют экспрессию SPI-1 T3SS, чья деятельность в противном случае будут признаны инфламмасома NLRC4 и вызывают быструю смерть клеток (pyroptosis) в BMDMs 15. После инфекции клетки промывают и обрабатывают 50 мкг / мл дигитонина в течение 1 минуты. Клетки снова промывают сразу и инкубировали с анти-антител сальмонеллы, соединенных с FITC, чтобы отметить бактерии с доступом в цитозоль. После дополнительного этапа промывки клетки лизируют и процент mCherry + (вакуоли) и FITC + / + mCherry (цитозольного) бактерий определяется FACS. Мы также сообщают об адаптации этого метода, которые могут быть использованы, если нет флуоресцентные штаммы, экспрессирующие белок не доступны (рисунок 2). Дополнительные шаги вводятся после FITC маркировки, в котором клетки фиксированной и полностью проницаемыми. После этого все бактерии окрашивали анти Salmonella антител и соответствующих вторичных антител. Detотражения затем сделать с помощью микроскопии вместо анализа FACS.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
1. дигитониновым Проба с mCherry-выражения сальмонеллы (FACS-анализа на основе)
| Пермеабилизирующего | Окрашивание | ||||||
| Стекло покровное | Сальмонелла | Дигитониновым | Сапонины | анти-сальмонелла | анти-калнексину | анти-PDI | |
| А1 (образец) | - / + * | + | + | + | |||
| А2 (образец) | - / + * | + | + | + | |||
| А3 (образец) | - / + * | + | + | + | |||
| А4 (без управления пермеабилизации) | - / + * | + | + | ||||
| А5 (полный контроль пермеабилизации) | - / + * | + | + | + | |||
| В1 (окрашивали калнексину) | + | + | |||||
| В2 (окрашивали калнексину) | + | + | + | ||||
| В3 (окрашивали калнексину) | + | + | + | ||||
| С1 (окрашенныхдля PDI) | + | + | |||||
| С2 (окрашивали PDI) | + | + | + | ||||
| С3 (окрашивали PDI) | + | + | + | ||||
Таблица 1: Схема Покрытие для костного мозга, полученных макрофагов (BMDMs) в формате 24-луночного для последующего инфицирования Salmonella, проницаемости и окрашивания * В зависимости от того, протокол 1 или протокол 2 делается..
2. дигитониновым Проба с Немеченому Salmonella (микроскопия на основе анализа)
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
На рисунке 1 и 2 приведены схемы дигитонинового анализа, описанные в протокол 1 и протокол 2, иллюстрирующий важные шаги в протоколе и полученные результаты. Рисунок 3 показывает типичные FACS результаты. Положительные и отрицательные элементы управления используются для установки ворот для mCherry + / FITC- бактерий (Salmonella) вакуолярный и mCherry + / FITC + бактерий (Salmonella) цитозольный. На основании этих воротах процент цитозольных и вакуолей бактерии могут быть ...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Дифференциальный пермеабилизации это легко и надежный метод для анализа и количественной оценки субклеточную распределение бактериальных патогенов между вакуолярных отсеков и цитозоле. Анализ же успешно используется такими бактериями, как Francisella novicida 2,4 и шигеллы Флекснера 12. Тем не менее, поскольку многие внутриклеточные патогенов изменять или модифицировать хозяев эндомембранную структуры, надежность дигитониновым проницаемости должны быть определены на индивидуальной...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Нам нечего раскрывать.
Мы хотели бы поблагодарить Mathias S. Дик, Roland Ф. Дрейер и Себастьян Рул для обсуждения. Эта работа была поддержана SNSF профессуру PP00P3_139120 / 1 и Университета Базеля грантового проекта ID2153162 к ПБ
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| Дигитонин | Sigma | D5628 50 | μ г/мл |
| PFA | mpbio | 219998380 | |
| HEPES | Life Technologies | 15630 | |
| Ацетат калия | Sigma | 791733 | |
| MgCl2 | Sigma | M8266 | |
| BSA | Sigma | A2153 | |
| антисальмонелла CSA-1-FITC | KPL | 01-91-99-MG | 1/500 |
| антисальмонелла CSA-1 | KPL | 02-91-99-MG | 1/500 |
| антикальнексин | Enzo Lifesciences | SPA-860D | 1/100 |
| анти-PDI | Enzo Lifesciences | SPA-890 | 1/100 |
| сапонин | Sigma | 47036 | |
| Монтажная среда Vectashield | Vectorlabs | H-1200 | |
| Anti Rabbit антитела-488 | Молекулярные Зонды | A-11070 | 1/500 |
| глицин | Sigma | G8898 | |
| гентамицин | Life Technologies | 15710-49 | 100 μ г/мл и 10 мкм; г/мл |
| Triton X-100 | Promega | H5141 | |
| PBS | Gibco | 20012-019 | |
| DMEM | Sigma | D6429 | |
| NEAA | Amimed | 5-13K00-H | |
| LSM700 Конфокальный микроскоп | Zeiss | визуализация сделана с 63X | |
| FACS Fortessa | BD технологии | обнаружения mCherry 610 нм | |
| обнаружения FACS Fortessa | BD | FITC 530 нм |
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.