Электропорация — это быстрый, широко распространенный метод введения экзогенной ДНК в род Rickettsia. Данный протокол обеспечивает полезный метод электропорации для трансформации облигатных внутриклеточных бактерий рода Rickettsia.
Методическая статья
Электропорация — это быстрый, широко распространенный метод введения экзогенной ДНК в род Rickettsia. Данный протокол обеспечивает полезный метод электропорации для трансформации облигатных внутриклеточных бактерий рода Rickettsia.
Риккетсиозы вызываются широким спектром облигатных внутриклеточных бактерий, принадлежащих к роду Rickettsia , которые могут передаваться позвоночным хозяевам через укус инфицированных членистоногих векторов. На сегодняшний день возникающие или вновь возникающие эпидемические риккетсиозы остаются риском для здоровья населения из-за трудностей в диагностике, поскольку методы диагностики ограничены и не стандартизированы или общедоступны. Ошибочный диагноз, возникающий в результате отсутствия распознавания признаков и симптомов, может привести к задержке лечения антибиотиками и плохим результатам для здоровья. Всестороннее понимание характеристик риккетсии в конечном итоге улучшит клиническую диагностику, оценку и лечение с улучшенным контролем и профилактикой заболевания.
Функциональные исследования риккетсиальных генов имеют решающее значение для понимания их роли в патогенезе. В данной работе описана процедура электропорации штамма Rickettsia parkeri Tate's Hell с челночным вектором pRAM18dSFA и селекция трансформированного R. parkeri в культуре клеток клещей с антибиотиками (спектиномицин и стрептомицин). Также описан способ локализации трансформированного R. parkeri в клещевых клетках с использованием конфокальной иммунофлуоресцентной микроскопии, полезной методики проверки трансформации в векторных клеточных линиях. Подобные подходы подходят и для трансформации других риккетсий.
Риккетсиозы вызываются широким спектром облигатных внутриклеточных бактерий, которые принадлежат к роду Rickettsia (семейство Rickettsiaceae, отряд Rickettsiales). Род Rickettsia классифицируется на четыре основные группы на основе филогенетических характеристик 1,2: группа пятнистой лихорадки (SFG), которая содержит те риккетсии, которые вызывают наиболее тяжелые и смертельные клещевые риккетсиозы (например, Rickettsia rickettsii, возбудитель пятнистой лихорадки Скалистых гор), группа тифа (TG, например, Rickettsia prowazekii, возбудитель эпидемического тифа), переходная группа (TRG, например, Rickettsia felis, возбудитель пятнистой лихорадки, переносимой блохами), и предковая группа (AG, например, Rickettsia bellii).
Среди старейших известных трансмиссивных заболеваний риккетсиозы в основном приобретаются после передачи патогенов через укусы инфицированных членистоногих переносчиков, включая клещей, блох, вшей и клещей 3,4. Хотя открытие эффективных антибиотиков улучшило результаты лечения, возникающие и вновь возникающие эпидемические риккетсиозы продолжают бросать вызов традиционным стратегиям профилактики и контроля. Таким образом, всестороннее понимание взаимодействия риккетсии/хозяина/вектора в конечном итоге создаст прочную основу для разработки новых подходов к профилактике и лечению этих древних заболеваний.
В природе горизонтальный перенос генов (HGT) у бактерий происходит путем конъюгации, трансдукции и трансформации5. Бактериальная трансформация in vitro использует эти концепции HGT, хотя внутриклеточная природа риккетсий представляет некоторые проблемы. Ограниченные условия роста и плохо изученные системы конъюгации и трансдукции у разных видов риккетсий препятствовали применению методов конъюгации и трансдукции у риккетсий 6,7,8. По сравнению с другими облигатными внутриклеточными бактериальными родами (например, Chlamydia, Coxiella, Anaplasma и Ehrlichia), род Rickettsia отличается в отношении стратегий роста и репликации в цитоплазме клеток, что создает специфические проблемы для генетической модификации риккетсий из-за их уникальных особенностей образа жизни9.
Первоначальное препятствие, которое необходимо преодолеть при попытке генетической модификации риккетсий, заключается в достижении успешной трансформации. Таким образом, разработка осуществимого подхода с высокой эффективностью трансформации была бы чрезвычайно ценной для разработки генетических инструментов для риккетсий. Здесь мы сосредоточимся на электропорации, широко признанном методе трансформации, который был использован для успешного введения экзогенной ДНК в несколько видов риккетсий, включая Rickettsia prowazekii, Rickettsia typhi, Rickettsia conorii, Rickettsia parkeri, Rickettsia montanensis, Rickettsia bellii, Rickettsia peacockii и Rickettsia buchneri 10,11,12 ,13,14,15,16.
В данной статье описывается процедура электропорации штамма R. parkeri Tate's Hell (присоединение: GCA_000965145.1) с челночным вектором pRAM18dSFA, полученным из штамма Rickettsia amblyommatis AaR/SC плазмиды pRAM18, спроектированного для кодирования mKATE, дальнекрасого флуоресцентного белка, и aadA, придающего резистентность к спектиномицину и стрептомицину 13,15,20. Трансформированные R. parkeri жизнеспособны и стабильно поддерживаются при выделении антибиотиков в клеточных линиях клещей. Кроме того, показано, что локализация трансформированного R. parkeri в живых клетках клещей с помощью конфокальной микроскопии может быть использована для оценки качества скоростей трансформации в векторных клеточных линиях.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
1. Размножение и очистка R. parkeri из культуры клещевых клеток
ПРИМЕЧАНИЕ: Все процедуры культивирования клеток должны выполняться в шкафу биобезопасности класса II.
2. Трансформация R. parkeri с плазмидой pRAM18dSFA
3. Наблюдение за трансформированным Р. Паркери
ПРИМЕЧАНИЕ: Используйте эпифлуоресцентный микроскоп с фильтрами родамина/TRITC для наблюдения за колбами, приготовленными на этапе 2.11 через 3-7 дней. Как только бляшки проявляются в культурах (5-14 дней), можно увидеть трансформированные R. parkeri , которые экспрессируют красный флуоресцентный белок mKATE, кодируемый на плазмиде pRAM18dSFA.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Морфология R. parkeri в клетках ISE6 под световым микроскопом после окрашивания Giemsa показана на рисунке 1. На рисунке 2 трансформированный R. parkeri , экспрессирующий красный флуоресцентный белок в клетках ISE6, показан с использованием конфокальной микроскопии. Наблюдается существенное увеличение скорости инфицирования трансформированного R. parkeri (красного) в клетках ISE6 (синий, соответствует ядрам) с (А) дня ...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Здесь мы демонстрируем метод введения экзогенной ДНК, закодированной на челночной плазмиде pRAM18dSFA, в риккетсии с использованием электропорации. В этой процедуре бесклеточные риккетсии были очищены от клеток-хозяев, преобразованы риккетсиальным челночным вектором и выпущены на клещевые клетки для инфекции. Также описана конфокальная процедура иммунофлуоресценции для обнаружения экспрессирующего белка красного флуоресценции R. parkeri в клетках клещей. Аналогичные методы применимы к другим видам риккетсий<...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Конфликт интересов не декларируется.
Мы благодарим Тимоти Куртти и Бенджамина Калла за их проницательные дискуссии и предложения. Это исследование было финансово поддержано грантом U.G.M. от NIH (2R01AI049424) и грантом U.G.M. от Миннесотской сельскохозяйственной экспериментальной станции (MIN-17-078).
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| Ген пульсатора с зазором 0,1 см электропорационная кювета | Bio-Rad | 1652083 | |
| 2 мкм; m фильтр по размеру пор | GE Healthcare Life Sciences Whatman | 6783-2520 | |
| 5 мл шприц с люэровским замком | BD | 309646 | |
| 60-90 зернистость из карбида кремния | LORTONE, вкл | 591-056 | |
| Абсолютный метанол | Fisher Scientific | A457-4 | |
| Бактотриптозофосфатный бульон | BD | 260300 | |
| Центрифуга Cytospin4 | Thermo Fisher Scientific | A78300003 | Ротор съемный, поэтому весь ротор может быть помещен в колпак для загрузки инфекционных образцов |
| EndoFree Plasmid Maxi Kit (10) | QIAGEN | 12362 | используется для получения плазмиды pRAM18dSFA без эндотоксинов расширенный |
| перенос тонкого наконечника пипетки | Perfector Scientific | TP03-5301 | |
| фетальная бычья сыворотка | Gemini Bio | 900-108 | Партия FBS должна быть протестирована, чтобы убедиться, что клетки ISE6 будут хорошо расти в ней. |
| Электропоратор Gene Pulser II с импульсным контроллером PLUS | Bio-Rad | 165-2105 & 165-2110 | |
| гемоцитометр | Thermo Fisher Scientific | 267110 | |
| HEPES | Millipore-Sigma | H4034 | |
| ImageJ | Национальный институт здравоохранения | необработанных изображений | |
| KaryoMAX Giemsa stain | Gibco | 2021-10-30 | |
| Leibovitz's L-15 medium | Gibco | 41300039 | |
| концентрат липопротеинов | MP Biomedicals | 191476 | |
| Nikon Diaphot | Nikon | эпифлуоресцентный микроскоп | |
| NucBlue Live ReadyProbes Reagent | Thermo Fisher Scientific | R37605 | |
| Дисковый сканирующий модуль (DSU) Olympus) конфокальный микроскоп | Счетная камера Olympus | ||
| Petroff-Hausser | Hausser Scientific | Камера 3900 | |
| бикарбонат натрия | Millipore-Sigma | S5761 | |
| Vortex | Fisher Vortex Genie 2 | 12-812 |
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE
Запросить разрешение