Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Bioengineering

Исключение размеров Хроматография для анализа гетерогенности везикул наружной мембраны бактерий

Published: March 31, 2021 doi: 10.3791/62429

Summary

Бактериальные везикулы играют важную роль в патогенезе и имеют многообещающее биотехнологическое применение. Неоднородность везикул усложняет анализ и использование; поэтому необходим простой, воспроизводимый метод разделения везикул различного размера. Здесь мы демонстрируем использование размерной исключаемой хроматографии для разделения гетерогенных везикул, продуцируемых Aggregatibacter actinomycetemcomitans.

Abstract

Клеточная стенка грамотрицательных бактерий состоит из внутренней (цитоплазматической) и наружной мембраны (ОМ), разделенных тонким пептидоликанским слоем. На протяжении всего роста внешняя мембрана может блефовать, образуя сферические везикулы наружной мембраны (OMV). Эти OMV участвуют в многочисленных клеточных функциях, включая доставку грузов к клеткам-хозяевам и связь с бактериальными клетками. В последнее время начал изучаться терапевтический потенциал OMV, включая их использование в качестве вакцин и средств доставки лекарств. Хотя OMV получены из OM, уже давно признано, что липидный и белковый груз OMV отличается, часто значительно, от OM. Совсем недавно были обнаружены доказательства того, что бактерии могут высвобождать несколько типов OMV, и существуют доказательства того, что размер может влиять на механизм их поглощения клетками-хозяевами. Однако исследования в этой области ограничены трудностями в эффективном разделении гетерогенно размеров OMV. Для этой цели традиционно используется центрифугирование градиента плотности (DGC); однако этот метод отнимает много времени и его трудно масштабировать. С другой стороны, хроматография с исключением размеров (SEC) менее громоздка и позволяет в будущем расширить масштабы терапевтического использования OMV. Здесь мы описываем подход SEC, который позволяет воспроизводить разделение везикул гетерогенного размера, используя в качестве тестового случая OMV, производимые Aggregatibacter actinomycetemcomitans,которые варьируются в диаметре от менее 150 нм до более 350 нм. Продемонстрирована разделение «больших» (350 нм) OMV и «малых» (<150 нм) OMV, проверенное динамическим рассеянием света (DLS). Мы рекомендуем методы на основе SEC по сравнению с методами на основе DGC для разделения везикул гетерогенного размера из-за простоты использования, воспроизводимости (включая от пользователя к пользователю) и возможности масштабирования.

Introduction

Грамотрицательные бактерии высвобождают везикулы, полученные из их наружной мембраны, так называемые везикулы наружной мембраны (OMV), на протяжении всего роста. Эти OMV играют важную роль в межклеточной коммуникации, как между бактериями и хозяином, так и между бактериальными клетками, неся ряд важных биомолекул, включая ДНК / РНК, белки, липиды и пептидогликаны1,2. В частности, роль OMV в бактериальном патогенезе широко изучена в связи с их обогащением определенными факторами вирулентности и токсинами3,4,5,6,7,8,9,10,11.

Сообщалось, что OMV варьируются в размерах от 20 до 450 нм, в зависимости от родительских бактерий и стадии роста, причем несколько типов бактерий высвобождают гетерогенные размеры OMV8,12,13, 14,которые также различаются по своему белковому составу и механизму входа в клетку-хозяина12. H. pylori высвобождал OMV диаметром от 20 до 450 нм, причем меньшие OMV содержали более однородный белковый состав, чем более крупные OMV. Важно отметить, что было обнаружено, что две популяции OMV интернализуются клетками-хозяевами с помощью различных механизмов12. Кроме того, мы продемонстрировали, что Aggregatibacter actinomycetemcomitans высвобождает популяцию малых (<150 нм) OMV вместе с популяцией больших (>350 нм) OMV, причем OMV содержат значительное количество секретируемого белкового токсина, лейкотоксина (LtxA)15. Хотя роль гетерогенности OMV в клеточных процессах явно важна, технические трудности в разделении и анализе различных популяций везикул ограничили эти исследования.

В дополнение к их важности в бактериальном патогенезе, OMV были предложены для использования в ряде биотехнологических применений, в том числе в качестве вакцин и средств доставки лекарств16,17,18,19,20. Для их трансляционного использования в таких подходах требуется чистая и монодисперсная подготовка везикул. Таким образом, необходимы эффективные и действенные методы разделения.

Чаще всего центрифугирование градиента плотности (DGC) используется для отделения разнородных по размеру популяций везикул от клеточного мусора, включая жгутики и секретируемые белки21; метод также был представлен как подход к разделению разнородных размеров СУБПОПУЛЯЦИЙ OMV12,13,14. Однако DGC отнимает много времени, неэффективен и сильно варьируется от пользователя к пользователю22 и, следовательно, не идеален для масштабирования. Напротив, хроматография исключения размеров (SEC) представляет собой масштабируемый, эффективный и последовательный подход к очистке OMV21,23,24. Мы обнаружили, что длинная (50 см) гравитационная колонна SEC, заполненная гелевой фильтрационной средой, достаточна для эффективной очистки и разделения субпопуляций OMV. В частности, мы использовали этот подход для разделения A. actinomycetemcomitans OMV на «большие» и «маленькие» субпопуляции, а также для удаления белкового и ДНК-загрязнения. Очистка была завершена менее чем за 4 ч, и было завершено полное разделение субпопуляций OMV и удаление мусора.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. Подготовка буферов

  1. Чтобы подготовить буфер для промывки ИФА, добавьте 3,94 г Tris-base, 8,77 г NaCl и 1 г бычий сывороточного альбумина (BSA) к 1 л деионизированной (DI) воды. Добавьте 500 мкл полисорбата-20. Отрегулируйте pH до 7,2 с помощью HCl или NaOH.
  2. Для подготовки блокирующего буфера добавьте 3,94 г Tris-base, 8,77 г NaCl и 10 г BSA. Добавьте 500 мкл полисорбата - 20 - 1 л воды DI. Отрегулируйте pH до 7,2 с помощью HCl или NaOH.
  3. Для приготовления буфера элюдения (PBS) добавляют 8,01 г NaCl, 2,7 г KCl, 1,42 г Na2HPO4и 0,24 г KH2PO4 до 1 л воды DI. Отрегулируйте pH до 7,4 с помощью HCl или NaOH.
    ПРИМЕЧАНИЕ: 10-кратный раствор этого буфера может быть изготовлен и разбавлен водой DI по мере необходимости.

2. Подготовка образца OMV

  1. Выращивают клетки A. actinomycetemcomitans до поздней экспоненциальной фазы (оптическая плотность при 600 нм 0,7). Гранулируют клетки центрифугированием дважды при 10 000 х г при 4 °C в течение 10 мин. Фильтруйте супернатант через фильтр 0,45 мкм.
  2. Концентрируйте супернатант без бактерий с помощью фильтров отсечки 50 кДа. Ультрацентрифугируют концентрированный раствор при 105 000 х г при 4 °C в течение 30 мин.
  3. Повторное суспендирование гранул в PBS и ультрацентрифуге снова (105 000 x g при 4 °C в течение 30 мин.) Повторно суспендируют гранулы в 2 мл PBS.

3. Упаковка колонки С-1000

  1. Смешайте бутылочку с гелевой фильтрующей средой со стеклянным стержнем перемешивания и вылейте в стеклянную бутылку объем, необходимый для заполнения колонки, плюс примерно 50% избыток (около 135 мл). Дайте этим бусинам постоять, пока они не осядут, а затем оттените лишнюю жидкость. Повторно суспендируют шарики в буфере элюдения, чтобы конечный раствор составлял примерно 70% (по объему) геля, 30% буфера. Дегаз раствор под вакуумом.
  2. Установите стеклянную колонну вертикально с помощью кольцевой подставки и заполните буфером элюирования, чтобы смочить стенки колонны. Осушайте буфер до тех пор, пока в столбце не останется всего около 1 см буфера.
  3. Не создавая пузырьков, аккуратно пипетку бусины вставляем в колонну, заполняя колонну доверху. Продолжайте сливать лишний буфер на протяжении всего этого процесса. Не дайте бусинам полностью осесть, прежде чем добавлять дополнительные бусины в верхнюю часть колонны. Колонна должна быть упакована на высоту около 2 см ниже дна колонны резервуара.

4. Загрузка образца и сбор фракций

  1. Дегазирует буфер элюения в вакууме. Промыть колонну двумя колоннами-объемами (180 мл) буфера элюения.
  2. Позвольте оставшемуся буферу полностью войти в столбец. Как только буфер достигнет верхней части слоя геля, осторожно выложите на поверхность бусин образец 2 мл, содержащий OMV (при концентрации липидов приблизительно 100 - 200 нмоль/л), тщательно выложите на поверхность бусин, стараясь не потревожить ни одну из бусин в верхней части колонны. Дайте образцу полностью войти в гель, то есть когда над слоем геля не останется жидкости.
  3. Осторожно и медленно добавьте буфер элюдения поверх гелевого столба. Не нарушайте верхний слой геля, так как это вызовет разбавление образца.
  4. Поместите одну трубку 50 мл под колонну и откройте колонну. Соберите первые 20 мл элюента. Добавьте дополнительный буфер элюдения в верхнюю часть столбца, осторожно, по мере необходимости, чтобы убедиться, что столб никогда не высыхает.
  5. Поместите под колонну серию трубок по 1,5 мл. Запустите колонну и соберите серию образцов по 1 мл в каждой пробирке. По мере сбора образцов продолжайте добавлять буфер элюирования в верхнюю часть столбца, если это необходимо. Повторяйте до тех пор, пока не будет собрано 96 фракций. Остановите столбец.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Образцы следует хранить при -20 °C для длительного хранения или 4 °C для краткосрочного хранения до дальнейшего анализа.
  6. Чтобы очистить столбец, запустите через столбец один объем колонки (90 мл) 0,1 М NaOH. Запустите два тома столбца (180 мл) буфера элюния через столбец.

5. Анализ образцов

  1. Для измерения концентрации липидов в каждой фракции пипетку 50 мкл каждой фракции в одну скважину из 96-скважинной пластины. К каждой скважине добавляют 2,5 мкл липофильного красителя. Инкубировать в течение 15 с. Измерьте интенсивность флуоресценции на пластинчатом считывателе с длиной волны возбуждения 515 нм и длиной волны излучения 640 нм. Чтобы рассчитать долю всех липидов в каждом образце, суммируйте все интенсивности выбросов и разделите каждую отдельную интенсивность на общую.
  2. Для измерения концентрации определенного белка пипетку по 100 мкл каждой фракции в один колодец ИФА-иммунопластицы. Инкубировать при 25 °C в течение 3 ч.
    1. Декант образцов. Добавьте 200 мкл буфера для промывки ИФА в каждую скважину и декант. Повторите четыре раза в общей сложности пять стирок.
    2. Добавьте 200 мкл блокирующего буфера в каждую скважину и инкубируют в течение 1 ч при 25 °C. Сцеживать.
    3. Инкубировать пластины с блокирующим буфером 100 мкл плюс первичное антитело (1:10 000 для очищенного антитела; 1:10 для неочищенного антитела) в течение ночи при 4 °C. Сцеживать.
    4. Добавьте 200 мкл буфера для промывки ИФА в каждую скважину и декант. Повторите четыре раза в общей сложности пять стирок.
    5. Добавьте 100 мкл буфера промывки ИФА плюс вторичные антитела (1:30 000) к каждой скважине. Инкубировать в течение 1 ч при 25 °C.
    6. Добавьте 200 мкл буфера для промывки ИФА в каждую скважину и декант. Повторите четыре раза в общей сложности пять стирок.
    7. Добавьте 100 мкл одноэтапного раствора 3,3',5,5'-тетраметилбензидина (TMB) и инкубировать в течение 15-30 мин или до развития синего цвета. Остановить реакцию TMB 50 мкл остановочного раствора.
    8. На пластинчатом считывателе считывают поглощение каждой скважины на длине волны 450 нм.
  3. Чтобы измерить общую концентрацию белка, запишите поглощение на длине волны 280 нм (A280)каждой фракции, используя спектрофотометр UV-vis.

Схема протокола показана на рисунке 1.

Figure 1
Рисунок 1:Схема процедуры SEC. Колонна тщательно упаковывается дегазированной гелевой фильтрующей средой, чтобы избежать пузырьков и разрывов, затем промывается двумя колонными объемами буфера элюации. Затем образец тщательно пипетируется на верхнюю часть геля, не нарушая упаковку геля. Колонка открывается и запускается до тех пор, пока образец полностью не войдет в гель. В этот момент буфер помещается на верхнюю часть колонны, и собираются первые 20 мл элюата. Далее собирается серия фракций по 1 мл. Затем эти фракции помещают в 96-скважинную пластину или 96-скважинную иммунопластинку для анализа содержания липидов и белков. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

На рисунке 2 показаны репрезентативные результаты этого метода. OMV, полученные штаммом A. actinomycetemcomitans JP2, были впервые очищены от супернатанта культуры с использованием ультрацентрифугирования15. Ранее мы обнаружили, что этот штамм производит две популяции OMV, одну с диаметром около 300 нм и одну с диаметром около 100 нм15. Чтобы разделить эти популяции OMV, мы очистили образец с использованием протокола SEC, описанного выше. Каждую фракцию анализировали на содержание липидов с использованием липофильного красителя и на содержание токсина (LtxA) с использованием иммуноферментного анализа (ИФА) или иммуноблота. Концентрации липидов и токсинов представлены в процентах, где «%липиды» указывают, какой процент от общего содержания липидов в образце находится в каждой фракции, а «%токсин» указывает, какой процент от общего содержания токсинов в образце находится в каждой фракции.

На рисунке 2A показаны усредненные результаты липофильного красителя со стандартными отклонениями от трех отдельных очищений, каждая из которых выполняется разным пользователем, демонстрируя воспроизводимость этого метода. Наблюдаются два различных липидных пика, соответствующих «большим» OMV (дробь No 13) и «малым» OMV (дробь No 25). Мы подтвердили размер OMV в этих пиках с помощью динамического рассеяния света (DLS) и обнаружили, что средние диаметры OMV во фракциях 13 и 25 составляют 296,6 нм и 142,6 нм соответственно, как показано на рисунке. 2А. Для сравнения, средний диаметр образца OMV после ультрацентрифугирования, но до очистки SEC, ранее был обнаружен на 161,0 нм15.

На фиг.2Вколичество LtxA в каждой фракции, полученное с помощью ИФА с моноклональным антителом против LtxA25,показано наложенным на концентрацию липидов с панели А. Этот метод демонстрирует, что токсин связан в первую очередь с одной субпопуляцией OMV. На фиг.2С показано количество LtxA в каждой фракции, измеренное с использованием метода иммуноблота с тем же моноклональным антителом25против LtxA, наложенным на концентрацию липидов с панели А. Хотя общая тенденция аналогична той, что наблюдается на рисунке 2B,подход иммуноблота гораздо менее чувствителен, чем метод ИФА, что приводит к более шумным профилям. На рисунке 2D показан процент от общей концентрации белка в каждой фракции, измеренный с использованием A280,наложенного на профиль концентрации липидов. Эта панель демонстрирует, что SEC способен удалять значительные количества свободных белков из препаратов OMV, о чем свидетельствуют высокие значения A280 во фракциях, превышающих 60. (Фактически, большая часть белка содержится в этих фракциях, которые не содержат OMV, демонстрируя, что большое количество белка очищается совместно с OMV.) Кроме того, этот результат показывает, что общая концентрация белка не обязательно коррелирует с концентрацией конкретных белков. В случае A. actinomycetemcomcomtians OMV, LtxA ассоциируется в основном с популяцией более крупных OMV, в то время как большая часть общего белка ассоциируется с меньшими OMV.

Вместе эти репрезентативные результаты демонстрируют ряд важных особенностей протокола SEC для очистки OMV. Во-первых, техника очень воспроизводима даже между пользователями. Во-вторых, использование липофильного красителя для обнаружения OMV в каждой фракции является простым и надежным методом. В-третьих, для обнаружения специфических концентраций белка ИФА более надежна, чем иммуноблот. В-четвертых, SEC способен удалять большое количество примесей, включая белки и нуклеиновые кислоты.

Figure 2
Рисунок 2:Репрезентативные результаты. A. актиномицетемкомитаны JP2 OMV были проведены через колонку SEC, и каждая фракция была проанализирована на содержание липидов с использованием липофильного красителя и содержания токсина (LtxA) с использованием моноклонального антитела. (A)Среднее содержание липидов в каждой фракции, о котором сообщалось в процентах от общего содержания липидов, из трех испытаний. Каждая точка данных представляет собой среднее ± стандартного отклонения. (B)Содержание LtxA в каждой фракции, сообщаемое в процентах от общего содержания LtxA, измеренное с помощью ИФА с моноклональным анти-LtxA антителом. (C)Содержание LtxA в каждой фракции, сообщаемое в процентах от общего содержания LtxA, измеренное иммуноблотом с моноклональным антителом против LtxA. (D)Общее содержание белка в каждой фракции, сообщаемое в процентах от общего содержания белка, измеренное A280. Некоторые данные воспроизводятся из Chang et al.26 с разрешения John Wiley and Sons Ltd. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Здесь мы предоставили протокол для простого, быстрого и воспроизводимого разделения бактериальных субпопуляций OMV. Хотя техника относительно проста, есть некоторые шаги, которые должны быть выполнены чрезвычайно осторожно, чтобы гарантировать, что эффективное разделение происходит в колонне. Во-первых, важно, чтобы гель загружался в колонну осторожно и медленно, чтобы избежать пузырьков воздуха. Мы заметили, что оставление геля при комнатной температуре в течение нескольких часов перед загрузкой колонки позволяет гелю уравновешиваться и сводит к минимуму образование пузырьков внутри колонны. Когда гель пипетируется в колонну, его следует тщательно пипетировать вдоль боковой части колонны, чтобы свести к минимуму турбулентность. Во время нагрузки во время нагрузки избыточный буфер должен поддерживаться в колонне, чтобы избежать разрывов в осеевом геле. Если произойдет дизъюнкция, добавьте больше буфера и пипетки вверх и вниз, чтобы повторно суспендировать гель.

Аналогичным образом, загрузка столбца образцом является критически важной. Поскольку образец будет разбавляться при прохождении через колонну, загруженный образец должен быть достаточно сконцентрирован перед разделением SEC. Для A. actinomycetemcomitans OMV мы обнаружили, что образец 1 мл, содержащий примерно 100-200 нмоль / л липидов, является идеальным. После того, как образец тщательно загружен в верхней части колонны, не нарушая слой геля, колонну следует запускать до тех пор, пока образец полностью не войдет в гелевую колонну. В этот момент столбик следует остановить, чтобы к верхней части геля можно было аккуратно добавить слой буфера. Полезно загружать только небольшой объем (~ 1 мл) буфера, гарантируя, что слой геля не будет нарушен. После того, как образец был введен дальше в гель, буфер может быть добавлен в больших объемах, и проблема с разрушением слоя геля является меньшей проблемой. Колонка может быть повторно используется несколько раз, если она поддерживается в полностью гидратированном состоянии и хорошо очищается (шаг 4.6) между прогонами.

Все процедуры очистки OMV следуют тем же начальным шагам, которые включают рост бактерий, удаление бактериальных клеток и выделение OMV27. Хотя этот «сырой» препарат обычно используется в исследованиях OMV28,становится все более очевидным, что последующая этап очистки необходим для удаления соосаждающих белков и других загрязняющих веществ, а также для разделения субпопуляций OMV. В исследованиях OMV этот этап очистки обычно завершается с использованием центрифугирования градиента плотности. В эукариотическом внеклеточном поле использование SEC для разделения популяций везикул и удаления загрязняющих веществ возрастает в значении, поскольку оно проще, быстрее и дешевле, чем DGC29. Кроме того, SEC имеет преимущество в том, что его можно автоматизировать, в отличие от DGC29. Таким образом, хотя DGC остается «золотым стандартом» выделения везикул в бактериальной области OMV, мы предполагаем, что многочисленные преимущества SEC делают его чрезвычайно полезным, если не лучшим, методом очистки OMV, чем DGC. В этой работе мы продемонстрировали, что колонна Sephacryl S-1000 диаметром 1,5 х 50 см способна разделять две субпопуляции OMV. Мы также заметили, что этот подход способен удалять нуклеиновые кислоты и свободные белки из раствора OMV. Предыдущие отчеты показали, что SEC может удалить свободные LPS из препаратов OMV, а также28.

В заключение мы предполагаем, что SEC имеет большие перспективы в очищении бактериальных везикул. Хотя мы продемонстрировали способность метода разделять субпопуляции OMV, продуцируемые конкретной бактерией(A. actinomycetemcomitans),мы ожидаем, что этот метод будет признан чрезвычайно ценным при анализе других образцов бактериальных везикул, поскольку он видит дополнительное применение. В частности, по мере расширения биотехнологического применения OMV возрастет также потребность в последовательных и чистых емзикулных препаратах; SEC является перспективным методом для этих приложений.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Авторы не имеют конфликта интересов, о которых можно было бы сообщить.

Acknowledgments

Эта работа финансировалась Национальным научным фондом (1554417) и Национальными институтами здравоохранения (DE027769).

Materials

Name Company Catalog Number Comments
1-Step Ultra TMB-ELISA Thermo Scientific 34028
Amicon 50 kDa filters Millipore Sigma UFC905024
Bovine Serum Albumin (BSA) Fisher Scientific BP9704-100
ELISA Immuno Plates Thermo Scientific 442404
FM 4-64 Thermo Scientific T13320 1.5 x 50 cm
Glass Econo-Column BioRad 7371552
Infinite 200 Pro Plate Reader Tecan
Potassium Chloride (KCl) Amresco (VWR) 0395-500G
Potassium Phosphate Monobasic Anhydrous (KH2PO4) Amresco (VWR) 0781-500G
Sephacryl S-1000 Superfine GE Healthcare 17-0476-01
Sodium Chloride (NaCl) Fisher Chemical S271-3
Sodium Phosphate Dibasic Anhydrous (Na2HPO4) Amresco (VWR) 0404-500G
Tris Base VWR 0497-1KG
Tween(R) 20 Acros Organics 23336-2500

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Kuehn, M. J., Kesty, N. C. Bacterial outer membrane vesicles and the host-pathogen interaction. Genes and Development. 19, 2645-2655 (2005).
  2. Kulp, A., Kuehn, M. J. Biological functions and biogenesis of secreted bacterial outer membrane vesicles. Annual Reviews Microbiology. 64, 163-184 (2010).
  3. Kato, S., Kowashi, Y., Demuth, D. R. Outer membrane-like vesicles secreted by Actinobacillus actinomycetemcomitans are enriched in leukotoxin. Microbial Pathogenesis. 32 (1), 1-13 (2002).
  4. Nice, J. B., et al. Aggregatibacter actinomycetemcomitans leukotoxin is delivered to host cells in an LFA-1-independent manner when associated with outer membrane vesicles. Toxins. 10 (10), 414 (2018).
  5. Haurat, M. F., et al. Selective sorting of cargo proteins into bacterial membrane vesicles. Journal of Biological Chemistry. 286 (2), 1269-1276 (2011).
  6. Horstman, A. L., Kuehn, M. J. Enterotoxigenic Escherichia coli secretes active heat-labile enterotoxin via outer membrane vesicles. The Journal of Biological Chemistry. 275 (17), 12489-12496 (2000).
  7. Wai, S. N., et al. Vesicle-mediated export and assembly of pore-forming oligomers of the Enterobacterial ClyA cytotoxin. Cell. 115, 25-35 (2003).
  8. Balsalobre, C., et al. Release of the Type I secreted α-haemolysin via outer membrane vesicles from Escherichia coli. Molecular Microbiology. 59 (1), 99-112 (2006).
  9. Donato, G. M., et al. Delivery of Bordetella pertussis adenylate cyclase toxin to target cells via outer membrane vesicles. FEBS Letters. 586, 459-465 (2012).
  10. Kim, Y. R., et al. Outer membrane vesicles of Vibrio vulnificus deliver cytolysin-hemolysin VvhA into epithelial cells to induce cytotoxicity. Biochemical and Biophysical Research Communications. 399, 607-612 (2010).
  11. Maldonado, R., Wei, R., Kachlany, S. C., Kazi, M., Balashova, N. V. Cytotoxic effects of Kingella kingae outer membrane vesicles on human cells. Microbial Pathogenesis. 51 (1-2), 22-30 (2011).
  12. Turner, L., et al. Helicobacter pylori outer membrane vesicle size determines their mechanisms of host cell entry and protein content. Frontiers in Immunology. 9, 1466 (2018).
  13. Zavan, L., Bitto, N. J., Johnston, E. L., Greening, D. W., Kaparakis-Liaskos, M. Helicobacter pylori growth stage determines the size, protein composition, and preferential cargo packaging of outer membrane vesicles. Proteomics. 19 (1-2), 1800209 (2019).
  14. Rompikuntal, P. K., et al. Perinuclear localization of internalized outer membrane vesicles carrying active cytolethal distending toxin from Aggregatibacter actinomycetemcomitans. Infections and Immunity. 80 (1), 31-42 (2012).
  15. Nice, J. B., et al. Aggregatibacter actinomycetemcomitans leukotoxin is delivered to host cells in an LFA-1-independent manner when associated with outer membrane vesicles. Toxins. 10 (10), 414 (2018).
  16. Stevenson, T. C., et al. Immunization with outer membrane vesicles displaying conserved surface polysaccharide antigen elicits broadly antimicrobial antibodies. Proceedings of the National Academy of Sciences. 115 (14), 3106-3115 (2018).
  17. Gujrati, V., et al. Bioengineered bacterial outer membrane vesicles as cell-specific drug-delivery vehicles for cancer therapy. ACS Nano. 8 (2), 1525-1537 (2014).
  18. Huang, W., et al. Development of novel nanoantibiotics using an outer membrane vesicle-based drug efflux mechanism. Journal of Controlled Release. 317, 1-22 (2020).
  19. Chen, D. J., et al. Delivery of foreign antigens by engineered outer membrane vesicle vaccines. Proceedings of the National Academy of Sciences. 107 (7), 3099-3104 (2010).
  20. Chen, L., et al. Outer membrane vesicles displaying engineered glycotopes elicit protective antibodies. Proceedings of the National Academy of Sciences. 113 (26), 3609-3618 (2016).
  21. Singorenko, P. D., et al. Isolation of membrane vesicles from prokaryotes: A technical and biological comparison reveals heterogeneity. Journal of Extracellular Vesicles. 6 (1), 1324731 (2017).
  22. Zeringer, E., Barta, T., Li, M., Vlassov, A. V. Strategies for isolation of exosomes. Cold Spring Harbor Protocols. 2015 (4), 319-323 (2015).
  23. Benedikter, B. J., et al. Ultrafiltration combined with size exclusion chromatography efficiently isolates extracellular vesicles from cell culture media for compositional and functional studies. Science Reports. 7 (1), 15297 (2017).
  24. Mol, E. A., Goumans, M. J., Doevendans, P. A., Sluijter, J. P. G., Vader, P. Higher functionality of extracellular vesicles isolated using size-exclusion chromatography compared to ultracentrifugation. Nanomedicine. 13 (6), 2061-2065 (2017).
  25. Lally, E. T., Golub, E. E., Kieba, I. R. Identification and immunological characterization of the domain of Actinobacillus actinomycetemcomitans leukotoxin that determines its specificity for human target cells. Journal of Biological Chemistry. 269 (49), 31289-31295 (1994).
  26. Chang, E. H., Giaquinto, P., Huang, J., Balashova, N. V., Brown, A. C. Epigallocatechin gallate inhibits leukotoxin release by Aggregatibacter actinomycetemcomitans by promoting association with the bacterial membrane. Molecular Oral Microbiology. 35 (1), 29-39 (2020).
  27. Klimentová, J., Stulík, J. Methods of isolation and purification of outer membrane vesicles from gram-negative bacteria. Microbiological Research. 170, 1-9 (2015).
  28. Dauros Singorenko, P., et al. Isolation of membrane vesicles from prokaryotes: a technical and biological comparison reveals heterogeneity. Journal of Extracellular Vesicles. 6 (1), 1324731 (2017).
  29. Monguió-Tortajada, M., Gálvez-Montón, C., Bayes-Genis, A., Roura, S., Borràs, F. E. Extracellular vesicle isolation methods: rising impact of size-exclusion chromatography. Cellular and Molecular Life Sciences. 76 (12), 2369-2382 (2019).

Tags

Биоинженер выпуск 169
Исключение размеров Хроматография для анализа гетерогенности везикул наружной мембраны бактерий
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Collins, S. M., Nice, J. B., Chang,More

Collins, S. M., Nice, J. B., Chang, E. H., Brown, A. C. Size Exclusion Chromatography to Analyze Bacterial Outer Membrane Vesicle Heterogeneity. J. Vis. Exp. (169), e62429, doi:10.3791/62429 (2021).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter