$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Коралловые рифы являются одной из самых важных экосистем на Земле. Они облегчают биоразнообразие, обеспечивая критически ежимест для рыб и беспозвоночных и имеют решающее значение для поддержания антропогенных сообществ путем обеспечения продовольствием и экономическими средствами к существованию через туризм1. Как ключевой строитель коралловых рифов, коралловые животные (Phylum: Cnidaria) также помогает прибрежных общин, создавая большие карбонат кальция рамки, которые смягчают волны и шторм повреждения2.
Кораллы, как взрослые sessile животных, которые принимают широкий спектр эндосимбиотических партнеров, в том числе вирусов, археи, бактерий, протеистов, грибов, и, прежде всего, члены водорослей dinoflagellate семьи Symbiodiniaceae3. Изменения в окружающей среде могут вызвать дисбаланс в этом сообществе, часто приводит к вспышкам болезней и обесцвечивания кораллов, в которых симбиотические Symbiodiniaceae изгнаны из коралловой колонии, тем самым устраняя основной источник питания для кораллов. Оба этих сценария часто приводят к гибели кораллового хозяина4,,5,,6. Воздействие антропогенных индуцированных стрессоров, таких как быстрое изменение климата, ускоряют массовые явления смерти кораллов, что приводит к глобальному упадку коралловых рифов7.
В последнее время было разработано множество различных методов, чтобы помочь смягчить потерю коралловых рифов. Эти методы включают в себявысадкю кораллов на существующих рифах, генетическое пересечение с использованием термически толерантных генотипов, а также клеточные манипуляции микробных и симбиотических сообществ, размещенных в кораллах8,9. Несмотря на эти усилия, многое остается неизвестным о разнообразии коралловых клеток и функции клеток10,11,,12,13. Для понимания того, как ведет себя коралловый организм в нормативных и стрессовых условиях, необходимо глубокое понимание разнообразия типа коралловых клеток и функции клеток. Усилия по максимальному восстановлению и эффективности сохранения выиграют от более глубокого понимания того, как разнообразие клеток и функции генов связаны между собой.
Предыдущая работа по разнообразию и функции клеток в первую очередь была сосредоточена на гистологических исследованиях и целую ткань РНК выборки14,15,,16,17. Для получения более подробной информации о конкретных функциях типа клеток в кораллах должны быть методы изоляции конкретных популяций живых коралловых клеток. Это было сделано успешно в неклассических модель организмов с помощью флуоресценции активированных клеток сортировки (FACS) поток цитометрии технологии18. FACS использует комбинацию лазеров, настроенных на различные длины волн для измерения различных эндогенных клеточных свойств на уровне одной клетки, таких как относительный размер клеток, детализация клеток и автофлуоресценция. Кроме того, клетки могут быть отмечены флуоресцентно маркированных соединений для измерения конкретных, желаемых свойств18,19.
До сих пор применение цитометрии потока к коралловым клеткам в основном было для анализа симбиотических Symbiodiniaceae и других бактериальных популяций, используя их сильные, естественные автофлюоресценции20,21,22. FACS также был использован для оценки размера генома кораллов с помощью флуоресцентного сигнала маркера ДНК по сравнению с эталонной моделью клеток организма23,24. Эффективное применение FACS предоставляет три различных инструмента, которые полезны для исследований клеточной биологии: 1) морфологическое и функциональное описание одиночных клеток; 2) идентификация, разделение и изоляция конкретных популяций клеток для исследований ниже по течению; и 3) анализ функциональных анализов на уровне одной клетки.
Разработка и применение различных экзогенных флуоресцентных маркеров для изучения коралловых клеток остается практически неизученной. Такие маркеры могут включать помеченные белки, помеченные субстраты для ферментов или флуоресцентные реакции на другие соединения. Эти маркеры могут быть использованы для определения типов клеток, которые имеют уникальные свойства, такие как выделение клеток, которые производят различное количество конкретной функции клеточного отсека, как лисосомы. Дополнительным примером является использование флуоресцентно помеченных бусинок для функциональной идентификации клеток, компетентных для фагоцитоза, или поглощения целевого патогена25. Популяции клеток, активных в иммунных реакциях, могут быть легко идентифицированы FACS после поглощения этих экзогенно применяемых бусинок. В то время как традиционные гистологические методы требуют сохранения ткани и много часов, чтобы приблизить процент клеток, положительных для биса поглощения, на основе FACS функциональный анализ для патогена поглощения может быть выполнена относительно быстро на изолированных живых клеток. В дополнение к изучению клеточных ответов на стресс, эта технология имеет потенциал для уточнения генно-специфической экспрессии и осветить эволюционную и историю развития типов клеток, полностью уникальных для книдарян, таких как каликобласты и cnidocytes.
Недавно мы провели интенсивный скрининг более 30 клеточных маркеров, что привело к выявлению 24, которые способны маркировки коралловых клеток, 16 из которых полезны для различения уникальных популяций18, что делает их кластеров дифференциации (CD). Здесь мы описываем процесс изоляции коралловых клеток в Pocillopora damicornis от удаления клеток из карбоната кальция скелета для идентификации и изоляции конкретных популяций клеток с FACS (Рисунок 1).