$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Подтип почковающихся дрожжей содержит множество важных биологических и биотехнологических моделей. Общей и важной задачей в исследованиях дрожжей является количественная оценка влияния генетических или экологических возмущений, включая стресс или медикаментозное лечение. Например, при промышленной ферментации производители должны следить за жизнеспособностью дрожжевых культур, чтобы обеспечить эффективность и качество процесса брожения 1,2. При изучении патогенных видов дрожжей измерение их выживаемости после стресса или противогрибкового лечения имеет решающее значение для понимания генетической и механистической основы признаков, связанных с инфекцией, таких как устойчивость к противогрибковым препаратам. Измерение выживаемости на катетерах и поверхностях также является важной задачей в клинических условиях3. Все эти разнообразные сценарии требуют количественных подходов, которые могут быстро и точно измерить результаты медикаментозного лечения и лечения стресса.
Существующие методы достижения вышеуказанной цели делятся на три основные категории в зависимости от того, что они измеряют. Первая категория измеряет клоногенность, или способность отдельных дрожжевых клеток образовывать одну колонию после стресса. Репрезентативным методом в этой категории является анализ колониеобразующей единицы (КОЕ). Вторая категория измеряет жизнеспособность, которая основана на обнаружении ферментативной активности в живых клетках. В качестве примера можно привести химические зонды, такие как красительFUN-1 4. Третья категория методов измерения целостности плазматической мембраны – необратимая потеря целостности плазматической мембраны считается «точкой невозврата» для клеточной гибели5. Примерами этой категории являются флуоресцентные красители, такие как йодид пропидия (PI).
В данной работе представлен оптимизированный анализ LIVE/DEAD в сочетании с проточной цитометрией для достижения быстрой и масштабируемой количественной оценки выживаемости дрожжей после стрессовой обработки. Этот анализ, основанный на мембранной проницаемости, быстрее, чем КОЕ, занимая 15-30 минут окрашивания по сравнению с 24-48 часами инкубации для формирования колоний. Кроме того, образцы, окрашенные ЖИВЫМ/МЕРТВЫМ красителем, могут быть легко проанализированы с помощью проточной цитометрии в дополнение к микроскопии, которая измеряет десятки тысяч клеток за несколько секунд и может легко обрабатывать 96-луночные образцы для высокопроизводительных анализов. В результате этот анализ является быстрым, количественным и масштабируемым. В этом протоколе двухкомпонентное окрашивание LIVE/DEAD, состоящее из SYTO 9 и PI, используется для достижения повышенной разрешающей способности. SYTO 9 маркирует все клетки, живые или мертвые, в то время как PI проникает только в клетки с поврежденными плазматическими мембранами 6,7. Таким образом, живые клетки накапливают только SYTO 9, в то время как мертвые клетки накапливают как SYTO 9, так и PI. Поскольку PI имеет более высокое сродство к нуклеиновой кислоте, чем SYTO 9, он конкурентно исключает последнюю в клетке8. Кроме того, эти два красителя образуют пару резонансного переноса энергии Фёрстера (FRET), в которой излучение SYTO 9 поглощается PI в качестве его возбуждения. В результате мертвые клетки демонстрируют приглушенную зеленую и сильную красную флуоресценцию. Напротив, живые клетки проявляют ярко-зеленую флуоресценцию8. Эта разница позволяет лучше дифференцировать живые и мертвые клетки при наличии вариаций интенсивности флуоресценции в каждой группе.
С момента первоначального сообщения о его применении на дрожжах в 2004 году, использование SYTO 9/PI в исследованиях дрожжей было неравномерным и в значительной степени ограничивалось качественными оценками с использованием микроскопии 7,9,10,11,12,12,13,14,15. Основным ограничением его использования в качестве количественного анализа выживаемости дрожжей является отсутствие систематической характеристики и сравнения с широко используемыми методами, такими как КОЕ. В этом протоколе описывается стандартизированный анализ, включающий буфер для окрашивания, концентрацию красителя, время окрашивания и настройки проточной цитометрии, которые, как было установлено, минимизируют артефакты и дают воспроизводимые результаты при применении к C. glabrata и двум другим видам дрожжей16. Поскольку окрашивание SYTO 9/PI выявляет промежуточную «поврежденную» популяцию клеток, которые отличаются как от живых, так и от мертвых клеток по характеру окрашивания, оно может дополнить КОЕ, раскрывая более подробную информацию о влиянии лечения стресса на дрожжевые клетки, что потенциально открывает новые возможности для применения.