הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.

מאמר שיטה

גישה גנטית חיה-תא קדימה לזהות ולבודד מוטנטים התפתחותיים ב trachomatis כלמידיה

3.7K צפיות

⸱

DOI:

10.3791/61365

⸱

10 ביוני 2020

 ,  , 

במאמר זה

סיכום

פרוטוקול זה משתמש יזם פלורסנט-כתבים, מיקרוסקופית תא חי, וחילוץ הכללה בודדים בגישה גנטית קדימה מכוונת לזהות ולבודד מוטציות התפתחותיות של כלמידיה trachomatis.

תקציר

הפתוגן התוך תאי כלמידיה trachomatis עובר מחזור התפתחותי המורכב משתי צורות התפתחותיות מורפולוגית דיסקרטית. הגוף היסודי שאינו משוכפל (EB) יוזם זיהום של המחשב המארח. ברגע שנכנס, EB מבדיל לתוך הגוף reticulate (RB). לאחר מכן RB עובר סיבובים מרובים של שכפול, לפני ההבדיל בחזרה לטופס EB מדבק. מחזור זה חיוני להישרדות כלמידית ככישלון לעבור בין סוגי תאים מונע פלישה מארחת או שכפול.

מגבלות בטכניקות גנטיות בשל האופי התוך תאי המחייב של כלמידיה יש לעכב את הזיהוי של המנגנונים המולקולריים המעורבים בפיתוח סוג התא. עיצבנו מערכת פלסמיד מקדם-כתב-יזם-חדשני, שבילוב עם מיקרוסקופית תאים חיים, מאפשרת הדמיה של החלפת סוג תא בזמן אמת. כדי לזהות גנים המעורבים ברגולציה של פיתוח סוג תא, מערכת יחצ"ן-כתב תא חי היה ממונף לפיתוח גישה גנטית קדימה על ידי שילוב mutagenesis כימי של זן הכתב הכפול, הדמיה ומעקב של כלמידיה עם קינטיקה התפתחותית שונה, ואחריו בידוד clonal של מוטציות. זרימת עבודה גנטית זו קדימה היא כלי גמיש שניתן לשנות לחקירה מכוונת למגוון רחב של מסלולים גנטיים.

מבוא

כלמידיה trachomatis (Ctr) הוא פתוגן תאי חובה המתקדם דרך מחזור התפתחותי דו-פאזי חיוני להישרדותווהתפשטותו 1. מחזור זה מורכב משתי צורות התפתחותיות, הגוף היסודי (EB) והגוף reticulate (RB). EB הוא שכפול לא יושר אבל מתווכת פלישה לתא באמצעות אפקט המושרה אנדוציטוזיס2. פעם אחת במארח, EB מתבגר RB משוכפל. RB מבצע סיבובים מרובים של שכפול לפני המרה בחזרה EB על מנת ליזום סיבובים הבאים של זיהום.

המערך המוגבל של כלים גנטיים הגביל את רוב המחקר הכלמידלי למחקרים ביוכימיים או לשימוש במערכות חלופיות. כתוצאה מכך, ההבררה של ויסות גנים ושליטה במחזור ההתפתחותי היהקשה 3,

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

פרוטוקול

כל קבצי ה- Script של פיתון המשמשים בפרוטוקול זה זמינים ב- Github https://github.com/SGrasshopper/Live-cell-data-processing

1. כתב מוטגניז כלמידיה

הערה: Ctr-L2-hctBהנשף-mKate2/euoהנשף-תלתן EBs היו מוטאגניים ישירות באמצעות אתיל מתנסולפונט (EMS) במדיה axenic CIP-1 כמו מדיה זו תומכת חילוף חומרים EB ותחזוקה של EBזיהומית 12.

  1. להפשיר מלאי כלמיד על קרח המכיל ~ 3 x 107 EBs טרנספורמציה עם p2TK2-hctBprom-mKate2/euoprom-Clover כתב plasmid וכדור ב >14,000 x g עבור 30 דקות ב 4 °C.
    הערה: אורגניזמים כלמידיה המשמשים לניסו....

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

תוצאות

מוטגנזה EMS ישיר של זן כלמידיאל היזם-כתב שלנו הביא לירידה של ~75% בהדבקה. באמצעות פרוטוקול הדמיה תא חי המתואר, כ-600 הכללות נותינו ואותרו במשך תקופה של 24 שעות. הביטוי הפלורסנט קינטיקה של שני הכתבים בכל הכללה היה חזותי באמצעות סקריפטים ניידים פיתון מותאם אישית. שתי גישות הדמיה יושמו כדי לזהות מועמד mutagenized כלמידיה לבידוד. המתודולוגיה הראשונה (שלב 3.3.8) מדמיינת את הזמן לביטוי חצי-מקסימלי של מקדמי euo ו-HCTB מבודדים כלמידיים בודדים בחלקת פיזוראינטראקטיבית (איור 2).

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

דיון

ניתוח המנגנונים לשלוט מחזור התפתחותי כלמידיאלי כבר התעכב על ידי המגבלות של הכלים הגנטיים הזמינים כיום. העסקת היזם שלנו-כתב כלמידיה בשילוב עם מיקרוסקופ אוטומטי תא חי, מערכת נבנתה המאפשר ניטור של פיתוח סוג תא בהכללות בודדות על פני תקופה של 24 שעות. מערכת זו, בשילוב עם mutagenesis כימי ובידוד הכללה ישירה הקימה שיטה כדי לבחור במהירות וclonally כלמידיה המביעה פרופילים התפתחותיים שונה(איור 5).

EBs כלמידיאלי פעילים באופן מטבולית מחוץ למארח כאשר מסופקים .......

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

גילויים

לסופרים אין מה לחשוף.

תודות

אנו מודים לד"ר אנדרס אומסלנד מאוניברסיטת וושינגטון על שסיפק את התקשורת הגרזן CIP-1. עבודה זו נתמכה על ידי מענק NIH R01AI130072, R21AI135691 ו- R21AI113617. תמיכה נוספת סופקה על ידי קרנות סטארט-אפ מאוניברסיטת איידהו והמרכז לאינטראקציות מורכבות מידול באמצעות מענק NIH שלהם P20GM104420.

....

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה
שםחברהמספר קטלוגהערות
לוחות פוליסטירן 24 בארותCorning3524גידול תרבית תאים להדבקה חוזרת של מבודדים
לוחות תחתונים מזכוכית 6 בארותCellvisP06-1.5H-Nגידול תרבית תאים להדמיה
צלחות תחתונות זכוכית 96 בארותNunc165305גידול תרבית תאים להדמיה
יחידת CO2 קו מודגשOKO Labsיחידת CO2 שלב BLבקרת CO2
קו מודגש T UnitOKO LabsH301-T-UNIT-BL-PLUSבקרת טמפרטורה של חממת במה צינורות
נימיים מזכוכית בורוסיליקטSutter InstrumentB1005010צינורות נימיים
מסנן פליטת פס פס BrightLine (514/30 ננומטר)SemrockFF01-514/30-25קוביית מסנן פלואוסנט
מסנן פליטת פס פס BrightLine (641/75 ננומטר)SemrockFF02-641/ 75-25קוביית מסנן פלואוסנט
CellTram VarioEppendorf5196000030מיקרו-מזרק
כלמידיה טרכמטיס סרובר L2ATCCVR-577כלמידיה טרכומטיס
CIP-1 מדיהבביתNAAxenic. IPB בתוספת 1% FBS, 25 ו-mu; חומצות אמינו M, 0.5
mM G6P, 1.0 mM ATP, 0.5 mM DTT ו-50 μ M GTP, UTP, ו
CTP. (Omsland, A. 2012) תוצרת החברה.
תאי Cos-7 (ATCC)ATCCCRL-1651תא כליה של קוף ירוק אפריקאי (תאי מארח)
CycloheximideMP Biomedicals194527מעכב צמיחת תאי מארח
אתיל מתאן סולפונט, 99%Acros OrganicsAC205260100Mutagen
Fetal PlexGemini Bio-Products100-602תוסף למדיית גידול בסיס
Fiji/ImageJhttps://imagej.net/FijiNAתוכנה לניתוח תמונות מקורות פתוחים. https://imagej.net/Fiji
חממת CO2 גלקסי 170S EppendorfCO1700100Xשל דגירה של תרבית תאים
(גרסאות FP פלואורסצנטיות: Clover ו-mKate2)טכנולוגיות DNA משולבותNAgblock ORFs של גרסאות FP מותאמות ל-Ctr לשיבוט לתוך p2TK2SW2
Gentamycin 10mg/mlGibco15710-064אנטיביוטיקה למצע גידול
HBSS (תמיסת המלח המאוזנת של האנק)קורנינג21-020-CMתאי מארח שוטפים
את הפרין נתרןאמרשם מדעי החיים16920מעכב והופך את האינטראקציות האלקטרוסטטיות המוקדמות בין התא המארח ל-EBs
HEPES 1MGE Life SciencesSH30237.01מאגר pH למצע גדילה
InjectManEppendorf5179 000.018Micromanipulator
Jupyter Notebookhttps://jupyter.org/NAהדמיה של עקבות הכללה. https://jupyter.org/
Lambda 10-3Sutter InstrumentLB10-3שולט גלגל מסנן
Oko TouchOKO Labsממשק מגע Oko Touchלשליטה בקו המודגש T ויחידת CO2
שלב XY קודםקודםH107ממונע שלב מיקרוסקופ XY פריזמה
צנטריפוגהLabnetC2500-Rמיקרוצנטריפוגה מבוקרת טמפרטורה
תנור היברידיזציה ProblotLabnetH1200Aחממת נדנדה לזיהום בכלמידיה
Proscan IIקודםH30V4XYZ בקרת שלב מיקרוסקופ
מטהר Class 2 ארון בטיחות ביולוגיתLabconco362804עבודת תרבית תאים
RPMI-1640 (ללא פנול אדום)Gibco11835-030מדיית גידול בסיס להדמיה
RPMI-1640 (פנול אדום)GE Life SciencesSH30027.01מדיית גידול
בסיסנוריות עירור LED (470nm, 595nm)scopeLEDF140אור עירור
Sonic Dismembrator דגם 500Fisher Scientific15-338-550סוניקטור, השעיית גלולה כלמידית
חממת שלבOKO LabsH301-K-FRAMEאשכול תא דגירה של צלחת
מאגר סוכרוז-פוספט-גלוטמט 1X (SPG)בביתNAמאגר אחסון כלמידיה. (10 מ"מ נתרן פוספט [8 מ"מ K 2HPO 4, 2 מ"מ KH 2PO 4], 220 מ"מ סוכרוז, 0.50 מ"מ חומצה L-גלוטמית; pH 7.4)
T-75 צלוחיותThermo Scientific156499גידול תרבית תאים
TE 300 מיקרוסקופ הפוךNikon16724
THOR LEDThor LabsLEDD1Bאור לבן
TrypsinCorning25-052-CIמסיר תאים מארחים מבקבוק לזריעה לצלחות
Zyla sCMOSAndorZYLA-5.5-USB3
ומיקרו; מנהל 2.0gammahttps://github.com/micro-manager/micro-managerNAחבילת תוכנה לבקרת מיקרוסקופ אוטומטי מקור פתוח
בלוקים R היקף באר מצלמת הדמיה

מקורות

  1. AbdelRahman, Y., Belland, R. The chlamydial developmental cycle. FEMS Microbiology Reviews. 29 (5), 949-959 (2005).
  2. Clifton, D., et al. A chlamydial type III translocated protein is tyros....

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

הדפסות חוזרות והרשאות

גלה מאמרים נוספים

מיקרוסקופיה של תאים חייםמערכת דו-קידומית של דוח קישור (Dual Promoter-Reporter System)מוטגנזה כימיתהחלפת סוג תאמחזור התפתחותיגופי אלמנט (Elementary Bodies)גופים רשתיתיים (Reticulate Bodies)בידוד קלונלי