RESEARCH
Peer reviewed scientific video journal
Video encyclopedia of advanced research methods
Visualizing science through experiment videos
EDUCATION
Video textbooks for undergraduate courses
Visual demonstrations of key scientific experiments
BUSINESS
Video textbooks for business education
OTHERS
Interactive video based quizzes for formative assessments
Products
RESEARCH
JoVE Journal
Peer reviewed scientific video journal
JoVE Encyclopedia of Experiments
Video encyclopedia of advanced research methods
EDUCATION
JoVE Core
Video textbooks for undergraduates
JoVE Science Education
Visual demonstrations of key scientific experiments
JoVE Lab Manual
Videos of experiments for undergraduate lab courses
BUSINESS
JoVE Business
Video textbooks for business education
Solutions
Language
tr_TR
Menu
Menu
Menu
Menu
A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Research Article
Christian Berens1,2, Stephanie Bisle3, Leonie Klingenbeck3, Anja Lührmann3
1Department Biologie,Friedrich-Alexander-Universität, 2Institut für Molekulare Pathogenese,Friedrich-Loeffler-Institut, 3Mikrobiologisches Institut - Klinische Mikrobiologie, Immunologie und Hygiene,Universitätsklinikum Erlangen
Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.
Erratum Notice
Important: There has been an erratum issued for this article. View Erratum Notice
Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
Burada açıklanan yöntem, bir anti-apoptotik bakteriyel efektör proteinin aktivitesini incelemek için tanımlanmış adımlarda apoptotik sinyal kaskadını indüklemek için kullanılır. Bu yöntem aynı zamanda pro-apoptotik veya toksik proteinlerin indüklenebilir ekspresyonu için veya diğer sinyal yollarıyla etkileşimi incelemek için de kullanılabilir.
Burada sunulan teknik, bir sinyal yolunun bileşenleri ile etkileşime girer, biri bir hedef proteini ya da alternatif olarak, küçük bir molekül adım analiz etmeyi sağlar. yöntem dayanır, bir yandan, belirli bir proteinin endüklenebilir ifadesi üzerindeki seçilen sinyalleşme kademeli olarak tanımlanmış ve önceden tespit edilmiş bir aşamada bir sinyal olayını gerçekleştirmek için kullanılır. Ifade edilen hedef proteinin aktivitesi elde edilen sinyal yolunun okumaya bağlı olarak, yukanya doğru yer alan veya başlatılan sinyal olayının alt baş halinde birlikte ifadesi, diğer yandan, söz konusu genin, sonra araştırmacı değerlendirmelerini sağlar. Burada, apoptotik kaskad protokolü özelliğe göstermek için belirli bir sinyal yolu olarak seçilmiştir. Böyle Coxiella burnetii gibi patojenik bakteriler, hücre içinde bakteri hayatta kalmasını sağlamak için konak hücreye konak hücre ölümü indüksiyon müdahale efektör proteinleri yerini değiştirmek ve geliştirmek için onlarınOrganizmada yaygınlaştırılması. C. burnetii'nin efektör protein, CaeB etkili bir UV ışığı veya staurosporin ile apoptoz indüksiyonu sonrasında konakçı hücre ölümünü engeller. Adım CaeB apoptotik sinyalin yayılma müdahale ettiği daraltmak için, iyi karakterize edilmiş, pro-apoptotik etkinliğe sahip seçilen proteinler doksisiklin indüklenebilir bir şekilde geçici olarak ifade edilmiştir. CaeB Bu proteinlerin yukarı hareket ederse, apoptoz engelsiz devam edecektir. CaeB aşağı hareket ederse, hücre ölümü önlenir. seçilen test proteinleri büyük cellat proteazıdır mitokondri düzeyi ve kaspaz 3, en davranır Bax idi. CaeB Bax ifadesi ile indüklenen hücre ölümü engeller, ama kaspaz 3 sentezlenmesiyle. CaeB, bu şekilde, bu iki protein arasında apoptotik kaskad ile etkileşime girer.
birçok Gram-negatif bakteriyel patojenlerin hastalık oluşturma ökaryotik konakçı hücreleri kaçırmak için özel bir salgı sistemleri bağlıdır. Bakteriler hücresel ve biyokimyasal çeşitli aktiviteler modüle edilmesi için bir ev sahibi hücre içerisine bu bakteriyel hastalık oluşturma proteinleri (efektörler) enjekte etmek için, bu salgılama sistemleri kullanırlar. efektör proteinlerin çalışma konak / patojen etkileşimleri temel yönlerini içine değil, aynı zamanda ökaryotik hücreler 1 temel biyoloji içine olağanüstü bir fikir vermiştir sadece. Konakçı hücre, apoptoz modülasyonu birçok hücre içi patojenler için önemli bir virülans mekanizma olduğu gösterilmiştir, ve apoptoz modüle efektör protein bir dizi 2-9 tespit edilmiştir. Bununla birlikte bir aktivite bunların kesin moleküler mekanizmalar birçok durumda halen mevcuttur.
Apoptoz, programlanmış hücre ölümü olup, enfeksiyon 10 immün yanıtlarda önemli bir rol oynamaktadır. Apoptoz giden iki ana yollar vartespit edilmiştir: plazma zarı (dışsal apoptosis) hücre ölümü reseptörleri aracılığıyla mitokondri (içsel apoptosis) ya da sinyal iletimini doğrudan hedef. intrinsik veya mitokondri aracılı hücre ölüm yolunu hücre içi sinyaller ile tetiklenir ve Bax ve Bak, Bcl-2 ailesine ait iki pro-apoptotik üye aktivasyonunu içerir edilir. Bu aile hücre ölümü 11-14 kontrol pro- ve anti-apoptotik düzenleyici protein oluşmaktadır. Bax ve Bak sitoplazmaya sitokrom C salınımı ile sonuçlanan, mitokondriyal dış membran daha sonra permeabilization ardından apoptoz aktivasyonu oligomerizasyonu yol açar. Sitokrom C salma apopitozom 15 kaspaz 9 aktivasyonu yoluyla efektör kaspaz 3 ve 7 aktivasyonunu başlatır. Bu diğerlerinin yanı sıra, hücre yüzeyi 16 fosfatidilserin maruz sonuçlanır, seçilen alt-tabakaların proteoliz yol açar ve CH fragmanları özel bir DNaz boşaltırromatin 17,18.
Bağımsız bir efektör protein, müdahale eden apoptotik kaskad içinde indüklenebilir bir ekspresyon sistemi 19 kullanılmıştır belirlemek amacıyla. Transgenlerin koşullu ifadesi için düzenleyici sistemler hücre içinde bir proteinin fonksiyonunu veya doku, organ ve organizma gelişimi için önemini, hem de inisiyasyon, ilerlemesi ve hastalık 20-23 bakımı sırasında analiz değerli bir araç olmuştur. Tipik haliyle, örneğin Tet sistemi Burada kullanılan 24 indüklenebilir kontrol sistemleri, yapay bir transkripsiyon birimi (Şekil 1 e bakınız) oluşturur. Bir bileşen, transkripsiyonel aktivasyonu veya 24,26 susturulması aracılık eden bir memeli protein etki bakteriyel transkripsiyon bastırıcı TetR 25 füzyonu ile oluşturulan tTA (tetrasilin bağımlı transkripsiyon aktivatörü) olarak adlandırılan bir yapay tasarlanmış bir transkripsiyon faktörüdür. İkinci bileşen, bir melezpromoteri, en az bir TATA-kutu ve bir transkripsiyon başlatma bölgesi içeren, bir ökaryotik minimal promotör aşağıdakilerden oluşan, TRE (tetrasiklin-duyarlı öğesi) olarak adlandırılan TetR, teto 24,25 için aynı kökenli DNA bağlanma sitesi birden fazla kopyası katıldı. Üçüncü bileşen TetR, tetrasiklin ya da anhydrotetracycline veya doksisiklin 25 bunun türevleri, biri doğal bir liganddır. Kültür ortamına ligand ilave edilmesinden sonra, TetR teto için afiniteye kaybeder ve TRE ayrışmaktadır. Bunun bir sonucu olarak, hedef genin transkripsiyonu kaldırılmıştır. Transgen ekspresyonu, bu nedenle sıkı bir şekilde her iki hücre kültüründe, bir zaman ve doza bağlı bir şekilde ve hayvanların 20,23,24 kontrol edilebilir. TTA'nın ile, transgen ekspresyonu, tetrasiklin varlığında dışında, yapısal olarak ortaya çıkar. Tetrasiklin transgen expressio önce sistemden çıkarılması gerekir, bu sitotoksik veya onkojen protein çalışmada bir dezavantaj olabilirN oluşur ve hücre hedef proteinin etkisi izlenebilir. Bu zaman alıcı olabilir ve özellikle transgenik hayvanlarda 27, her zaman tam değil olabilir. Bu sınırlama çözmek için, doksisiklin varlığına ters yanıt veren bir TetR mutant yeni bir transkripsiyon faktörü üretmek için kullanıldı, rtTA 28 (tTA ters). Sadece TRE bağlanan ve eş zamanlı olarak, doksisiklin varlığında transkripsiyonu aktive eder. Sistem, örneğin, kalıntı leakiness. TRE-bağlanmış transkripsiyon faktörünün yokluğunda transgen ekspresyonu, bir genomik entegrasyon sahasında pozisyon etkilerinden ya (i) menşeli, (ii) TRE kendisinin 29, ya da (iii) dan -spesifik tTA / rtTA 28 bağlanmasını, ek bir transkripsiyonel susturucu getirerek hitap etti, sisteme (tetrasiklin bağımlı transkripsiyon susturucu) 30 TTS adlandırılan. Bu rtTA (Şekil 1 e bakınız) ile birlikte bir ikili regülatörü ağı oluşturur.Doksisiklin yokluğunda TTS TRE bağlanan ve aktif bir diğer transkripsiyon kapanır. Doksisiklin varlığında TTS TRE ayrışmaktadır ve rtTA aynı zamanda, hedef genin ekspresyonunu indükleyen bağlar. Sıkılık Bu ek tabaka, yüksek ölçüde aktif, sitotoksik proteinleri 31-34 ifade etmek çoğu zaman gereklidir.
Bu sıkı bir şekilde kontrol çift regülatör sistemi kullanarak, apoptotik kaskad verilen efektör protein, apoptosisin engelleyebilir olmadığı analize izin tanımlanmış bir adımda başlatılabilir. Bu yöntem, yalnızca bakteriyel efektör protein, anti-apoptotik aktivitesi çalışma için kullanılan hem de pro-apoptotik ya da toksik proteinlerin uyanlabilir ifadesi için ya da diğer sinyal yollarının parazit kesme için mümkün değildir.
Ilgi konusu proteini eksprese eden kararlı hücre soyları 1. Üretim
Bağışıklık beneklenme analizi ile kararlı hücre kuşaklarının 2. analizi
3. Bir Akış Sitometreyi Kullanarak Hücreleri analiz edin.
Uyarımlı Ekspresyon Vektör Sistemi ile Sabit bir Hücre Serisinin 4. transfeksiyonu
Apoptoz 5. İndüksiyon
İmmünoblot Analizi Ana Hücre Apoptoz 6. Analizi
İlk olarak, bir GFP füzyon proteini olarak kararlı bir şekilde ilgi (CaeB) proteinini eksprese eden HEK293 hücre soyları kurulmuştur. Bir kontrol olarak, kararlı bir şekilde GFP eksprese eden HEK293 hücre hatları da oluşturulmuştur. GFP ve GFP-CaeB sentezlenmesi bağışıklık beneklenme analizi ile doğrulanmıştır. Örnek immünoblot (Şekil 4A), GFP ve GFP-CaeB istikrarlı ve net bir şekilde tespit edilebilir ifadesi gösterilmiştir. Tüm hücreleri GFP veya GFP-CaeB ifade edip Ancak, bu deney belirleyemiyor. Bu nedenle, stabil bir şekilde transfekte edilmiş HEK293 hücre çizgileri aynı zamanda akış sitometrisi ile analiz edilmiştir. Şekil 4B'de gösterildiği gibi, her iki hücre hatlarının hücre üzerinde% 90 GFP olarak ifade edilmiştir. Bu nedenle, bu kararlı hücre çizgileri daha CaeB fonksiyonunu analiz etmek için kullanılabilir. Bir sonraki adımda, CaeB anti-apoptotik aktivitesi klivaj olmuş PARP karşı bir antikor kullanılarak bağışıklık beneklenme analizi ile test edilmiştir. Nükleer PARP'nin proteolitik bölünme DNA onarım faaliyeti inaktive ve Termi tipik bir belirtecidirapoptoz nal aşamaları. PARP yarılması GFP ekspresyonu ne de GFP-CaeB hiçbiri hücreler için toksik olduğunu gösterdi HEK293-GFP veya HEK293-GFP-CaeB hücrelerde algılanmaz. Hücreler staurosporin ile muamele edildi, ancak, iç apoptoz güçlü bir indükleyicisi, PARP bölme (Şekil 5) tespit edilmiştir. Önemli olarak, HEK293-GFP CaeB hücreleri Coxiella burnetii'nin tip IV salgılama sistemi efektör protein CaeB 7, anti-apoptotik etkinliği gösteren, PARP bölünme indirgenmiş görülmez.
Adım CaeB apoptotik yolun müdahale hangi analiz etmek, Tet-On sistemi kullanıldı. Ayrıntılı olarak, HEK293-GFP veya HEK293-GFP CaeB hücreler düzenleyici bir plazmid konstitütif bir doksisiklin kumandalı çift bastırıcı / aktivatör setup (Şekil 2) ve bir pTRE yanıtı plazmid kodlayan, ya tam uzunlukta, insan Bax ya da aktive edilmiş formu içinde eksprese ile transfekte edilmiştir İnsan kaspaz 3, (revCasp 3 olarak adlandırılanŞekil 3). Uyarıcı olmayan koşullar (Şekil 6) altında PARP-bölünme olmaması ile gösterildiği gibi, bu sistem sıkıca düzenlenir. Transfekte edilmiş hücrelere doksisiklin eklenmesi Bax ekspresyonu veya revCasp 3. CaeB daha sonra ifade ve Bax aktivasyonu tarafından üretilen apoptotik sinyal CaeB ekspresyonu bloke edilmelidir Bax alt apoptotik yolu ile uğratır sonuçlandı. Gerçekten de, HEK293 hücreleri stabil şekilde eksprese eden, GFP-CaeB HEK293-GFP hücreleri belirgin bir PARP-bölünmesini sergilemiştir derinden, doksisiklin kontrollü Bax ekspresion neden olduğu apoptosisi inhibe eder. Bu sonuç göstermektedir Bax aktivasyonu akış aşağısında CaeB blok apoptosis. Apoptotik yolun bir geç olay - Daha sonra, CaeB kaspaz 3 aktivasyonu müdahale edip analiz edildi. Efektör kaspaz 3 kez activ belirten HEK293-GFP hücreleri, hem de HEK293-GFP CaeB hücreleri, sergi, PARP bölme (Şekil 6),ated, CaeB meydana gelen apoptozu engel olamaz. Birlikte alındığında, bu veriler CaeB Bax ve kaspaz 3 aktivasyonu arasındaki hareket ettiğini göstermektedir.

Şekil tetrasiklin düzenleyici sistemin 1. şematik bakış. Tet-On sistemi iki farklı plazmidler, düzenleyici ve müdahale plazmid oluşmaktadır. ve Tet duyarlı ters transaktivatörü (rtTA açık daire) düzenleyici plazmid Tet duyarlı transsilencer (dolu daire TTS) kodlar. Her iki protein de yapısal olarak güçlü ve konstitütif uzama faktörü-1 a promotörü (P EF-1 a) kontrolü altında ifade edilmiştir. TTS ve rtTA kimerik (sırasıyla, susturucu ve aktivatör) bir ökaryotik transkripsiyonel düzenleyici etki kapsayan, transkripsiyon faktörleri ve bakteriyel bir tetrasiklin bastırıcı (TetR) 'dir. TetR DNA, yedi Tet bağlanma aracılık (teto) dizileri içerir. teto birlikte Tet-duyarlı element (TRE) oluşturulması, uyarılabilir az sitomegalovirüs promoteri (CMV P) akıntı yukarısında konumlanır. Olmayan koşullar uyaran altında TTS ekspresyonunu önleme TRE bağlıdır. Doksisiklin ek (Dox; dolu elmas) sonra rtTA Dox bu şekilsel değişikliklere ve aktivasyonuna yol ile etkileşime girer. Aktif rtTA böylece apoptosis indüksiyonu ve hücre ölümüne yol açan, ilgili hedef genler Bax ve kaspaz 3 transkripsiyonunu sağlayan yanıt plazmid üzerinde TTS değiştirir. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Düzenleyici plazmid pWHE125 Şekil 2. şematik bakış. Bac içinde yayılması için gerekli Elemanlarıbakterilerin, bir replikasyon kaynağı (ori pBR) ve ampisilin bir antibiyotik direnç kaseti (Amp R) dahil olmak üzere, ve bu, insan sitomegalovirüsü, güçlü yapısal hemen erken promoteri / güçlendiricisi gibi Tet-transregulators, ekspresyonu (P, / E hCMV), çocuk felci-virüs (PV-IRES) ve Simian virüsü 40 (SV40 poliA) görüntülenir bir polyA-site bir iç ribozom bağlanma yeri. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Yanıtı plazmid Şekil 3 şematik bir bakış. Elemanlar bir replikasyon orjini (ori pBR) ve bir antibiyotik direnç kaseti (Amp R) dahil olmak üzere, bakteri, çoğalma için esas teşkil eden ve bu transgen expressi olarak ökaryotlarda, indüklenebilir ekspresyon içinTet-bağımlı minimal promotör TREtight (P TREtight), faiz, insan Bax (hBax) geninin ve Simian virüsü 40 (SV40 poliA) bir polyA site ile kaset üzerinde tasvir edilmiştir. transgen ifade kaseti tavuk HS4 izolatör çekirdek dizisi (HS4 çekirdek) iki kopya tandem direkt tekrarları ile çevrili. Ayrıca, bir fare fosfogliserat kinaz 1 yükseltici (P mPGK) oluşan bir G418 direnç kaseti, bir neomisin direnç geni (G418 R) ve insan timidin kinaz polyA sitesi (TK poliA) mevcuttur. büyük halini görmek için tıklayınız Bu rakam.

Şekil 4. HEK293-GFP ve HEK293-GFP-CaeB stabil bir şekilde yeşil floresan proteini ifade eder. (A) HEK293-GFP ve tüm hücre lizatlarıHEK293-GFP-CaeB hücreleri kararlı ifadeyi göstermek GFP için imünoblotlanır bulundu. HEK293-GFP ve HEK293-GFP-CaeB hücreleri (B) Temsilcisi akış sitometri (FACS) analizi GFP yoğunluğunu göstermek için gösterilmiştir. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Şekil staurosporin kaynaklı apoptoz. HEK293-GFP ve HEK293-GFP-CaeB hücrelerinde GFP-CaeB ifade 5. Etkileri içsel apoptozu indükleme 6 saat boyunca 4 uM staurosporin ile tedavi edildi. Apoptoz yarık PARP bağışıklık beneklenme analizi ile analiz edilmiştir. PARP bölünme HEK293-GFP hücrelerine kıyasla HEK293-GFP-CaeB hücrelerinde azalma oldu. Bir büyük halini görmek için tıklayınızBu rakamın.

Teton sisteminin Şekil 6. Kullanım CaeB etki noktası daraltmak için (A). Apoptosis, HEK293-GFP ve HEK293-GFP-CaeB hücrelerinde Bax ekspresyonu ile indüklenmiştir. Apoptoz yarık PARP bağışıklık beneklenme analizi ile analiz edilmiştir. PARP boşluğuna HEK293-GFP hücrelere kıyasla HEK293-GFP-CaeB hücrelerinde indirgendi. (B) Apoptoz HEK293-GFP ve HEK293-GFP-CaeB hücrelerinde revCasp 3 ekspresyonu ile indüklenmiştir. Apoptoz yarık PARP bağışıklık beneklenme analizi ile analiz edilmiştir. PARP bölünme HEK293-GFP-CaeB ve HEK293-GFP hücrelerinde karşılaştırılabilir. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.
Yazarların açıklayacak hiçbir şeyi yoktur.
Burada açıklanan yöntem, bir anti-apoptotik bakteriyel efektör proteinin aktivitesini incelemek için tanımlanmış adımlarda apoptotik sinyal kaskadını indüklemek için kullanılır. Bu yöntem aynı zamanda pro-apoptotik veya toksik proteinlerin indüklenebilir ekspresyonu için veya diğer sinyal yollarıyla etkileşimi incelemek için de kullanılabilir.
Bu çalışma, Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) tarafından Collaborative Research Initiative 796 (SFB796) aracılığıyla A.L. ve C.B.'ye ve ERA-NET PathoGenoMics 3. çağrı aracılığıyla A.L.'ye yapılmıştır.
| DMEM | yaşam teknolojileri | 31966-021 | |
| FCS | Biochrom | S0115 | |
| Kalem/Strep | yaşam teknolojileri | 15140-122 | |
| OptiMEM | yaşam teknolojileri | 51985 | |
| X-tremeGENE 9 | Roche | 6365752001 | |
| Geneticin | Roth | CP11.3 | |
| Polietilenimin | Poliscienleri | 23966 | |
| Doksisiklin | Sigma Aldrich | D9891 | |
| Mini-PROTEAN Tetra Hücre | Bio-Rad | 165-8000EDU | |
| Trans-Blot SD Yarı Kuru Transfer Hücresi | Bio-Rad | 170-3940 | |
| PageRuler Önceden Boyanmış Protein Merdiveni | Thermo Scientific | 26616 | |
| PVDF membran | Millipore | IPVH00010 | |
| anti-GFP | yaşam teknolojileri | A6455 | |
| bölünme önleyici PARP | BD Bioscience | 611038 | |
| anti-aktin | Sigma Aldrich | A2066 | |
| Fare IgG (H + L) -HRPO | Dianova | 111-035-062 | |
| Tavşan IgG (H + L) -HRPO | Dianova | 111-035-045 | |
| ECL Western Blotting Substrat | Thermo Scientific | 32106 | |
| Restore Plus Western Blot Sıyırma Tamponu | Thermo Scientific | 46428 |