הפרדה אוטומטית של<em> ג elegans</em> יישבו variably ידי פתוגן חיידקים

Summary

Wormsorter מאפשר מסכי גנטיים בelegans Caenorhabditis ידי מיון תולעים לפי ביטוי של כתבי ניאון. כאן, אנו מתארים את השימוש חדש: מיון על פי קולוניזציה על ידי פתוגן-GFP-לבטא, ואנו מעסיקים אותו כדי לבחון את התפקיד הבין היטב הכרת הפתוגן בייזום תגובה חיסונית.

Abstract

Wormsorter הוא מכשיר דומה למכשיר FACS המשמש במחקרים של elegans Caenorhabditis, בדרך כלל כדי למיין תולעים המבוססים על ביטוי של כתב ניאון. כאן, אנו מדגישים את השימוש אלטרנטיבי של מכשיר זה, למיון תולעים על פי מידתם של קולוניזציה על ידי פתוגן-GFP-לבטא. שימוש חדש זה מאפשר לנו להתייחס למערכת היחסים בין קולוניזציה של מעי התולעת והאינדוקציה של תגובה חיסונית. בעוד ג תגובות חיסוניים elegans לפתוגנים שונים תועדו, זה עדיין לא ידוע מה יוזם אותם. שתי האפשרויות העיקריות (שאינן סותרים) הן הכרה הקשורים דפוסים מולקולריים הפתוגן, וזיהוי של נזק שנגרם על ידי זיהום. כדי להבדיל בין שתי האפשרויות, חשיפה לפתוגן חייבת להיות מנותקת מהנזק שהיא גורמת. ההפרדה אפשר wormsorter של תולעים ש- יישבו בהרחבה על ידי גראם nהפתוגן egative Pseudomonas aeruginosa, עם הניזק, אשר עלול להיגרם על ידי עומס הפתוגן, מתולעים שנחשפו באופן דומה, אבל לא, או שולי, קולוניאלי. אוכלוסיות מובחנות אלה שימשו כדי להעריך את הקשר בין עומס הפתוגן והאינדוקציה של תגובה חיסונית תעתיק. מהתוצאות עולה כי שני הם ניתקו, התומכים באפשרות של הכרת הפתוגן.

Introduction

מיון תולעת אוטומטי הוא הרבה יותר כמו FACS, הפועל על ידי מדידת אות ניאון בתולעת (הניתנת בדרך כלל על ידי ביטוי של חלבונים מהונדסים כתב) כשהוא עובר יישר בצינור, המאפשר ניתוב מחדש או לצינור איסוף / טוב או למכל פסולת על פי לgating פרמטרים שנקבעו על ידי החוקר ^1. Wormsorter יכול להקל על מחקר בדרכים רבות; דוגמא להעסקתו ככלי אנליטי היא מחקר שבא בעקבות דפוסי spatiotemporal פעילות אמרגן לכמעט 1,000 גנים ^2.
עם זאת, השימוש העיקרי של wormsorter הוא במסכים גנטיים, בעקבות רמות יעד גן הביטוי או לוקליזציה של חלבון פלואורסצנטי לאורך הציר של התולעת ^3-5.

כאן, אנו מתארים יישום חדש לwormsorter, בבעקבות הקולוניזציה של התולעת על ידי פתוגן מתויג fluorescently. עם זה ככלי שאנחנו מתמקדים במערכת היחסים בין pathogen קולוניזציה / עומס ואת התגובה החיסונית, כדי לקבל תובנות חדשות על המנגנונים אחראים לייזום של מערכת החיסונית בתולעת.

כמעט בכל היצורים שנחקרו עד כה, ייזום של תגובה חיסונית מולדת לחיידקי גורמי מחלה תלוי בהכרה של דפוסים הקשורים לפתוגן המולקולריים (PAMPs), ו / או דפוסים מולקולריים סכנה / הקשורים לנזק (damps) ^6,7. המבנים הראשונים שמורים של חיידקים הכוללים רכיבים של קיר חיידקי התא, השוטון שלו, או bilayer השומנים שלה ^6; השני, כוללים שני מולקולות שפורסמו (למשל ה-ATP ^8), חלבונים שונים או סמנים אחרים של תהליכים תאיים שינו ^9,10. שני סוגי האותות מוכרים על ידי חלבונים המיועדים כקולטניים זיהוי תבניות (PRRs), שעליו ספציפי מחייב של מולקולת דפוס להפעיל את שרשרת האירועים שהובילו לתגובה המגנה. ג elegans כבר מאוד שימושי כמו tractaמודל ble לנתח היבטים שונים של אינטראקציות בין המאכסן לפתוגן, אבל דבר אחד שאינו מובן היטב הוא איך תגובות חיסוניים הם יזמו בתולעת. אף אחד מהקולטנים המשוערת שorthologous לקולטנים זיהוי תבניות (PRRs) באורגניזמים אחרים הוכחו לאגד PAMPs, ורבים מorthologs של PRRs שהם מרכזיים לתגובות חיסוניים באורגניזמים אחרים להראות תרומה מוגבלת באופן מפתיע לתגובות הפתוגן התולעת והתנגדות. לדוגמא, קולט דרוזופילה האגרה, שהוא חיוני להתנגדות פתוגנים גראם חיוביים, מיוצג בג elegans ידי homolog בלעדי, tol-1, אשר תורם להגנה מפני הפתוגן השלילי גרם סלמונלה ¹¹ Typhimurium, אבל לא מגורמי מחלה אחרות שנבדקו גראם שליליות, או חיובית ^11,12. תצפיות אלו, בשילוב עם נתונים המצביע על כך תגובה חיסונית יכול להיגרם על ידי שיבוש שעות תרגום חלבונים תאייםכהוביל כמה להציע כי ג elegans מזהה בעיקר damps ^9,13,14. עם זאת, דיווחים המתארים את היכולת של פתוגנים מתים כדי לעורר תגובות חיסוניים מראים כי PAMP מחייב ניתן יש תפקיד חשוב בזיהוי הפתוגן בג elegans ^15,16. עבודה קודמת מתמקדת בתגובות חיסונית בג הזהה מבחינה גנטית מסונכרן גיל elegans אוכלוסיות, הפגינו השתנות בודדת גדולה בקולוניזציה במעי על ידי פתוגן החיידקים גראם שלילי Pseudomonas aeruginosa.

עם זאת, מחקרי פרופיל תעתיק טופלו אוכלוסיות variably-יישבו אלה כישות אחת ^17,18. ניצול של השונות הזאת, פיתחנו פרוטוקול תוך התמקדות wormsorter אוטומטי להפריד אוכלוסיות יישבו באופן דיפרנציאלי של elegans Caenorhabditis נחשף לפ-GFP-לבטא aeruginosa. בדיקת ביטוי גנים באוכלוסיות שונה, יישבו faciהערכת litated של הקשר בין עומס הפתוגן (והנזק קשור) ואת התגובה חיסונית ותובנות חדשות הניתנות על הכרת הפתוגן בג elegans ^19. להלן נתאר את הפרוטוקול, אשר יכול להיות מיושם כדי למיין תולעים נגועים בפתוגן כל שכותרתו fluorescently.

למשתמשים פוטנציאליים יש לציין כי מספר התולעים נדרשו להיות מיינו תלוי באופי של הניתוחים שלאחר מכן ופרוטוקולים שבשימוש. לדוגמא, במקרה של ניתוח ביטוי גני microarray,> 1,000 תולעים יידרשו להשיג מספיק RNA, אם פרוטוקולים סטנדרטיים משמשים, אבל ~ 100 תולעים יספיקו אם הגברה היא מועסקות, המאפשרים איסוף מהיר של חומר ובכך למזער את הלחץ על התולעים.

Protocol

1. קבלת תרבות מסונכרן של בעלי חיים למבוגרים צעירים לגדול תולעים בכמה צלחות NGM seeded עם OP50-1 E. חיידקי קולי (10x מרוכז מתרבות רוויה) עד תולעים רבים הגיעו לשלב הרה. טיפול בבעלים חיים הרה להו?…

Representative Results

ג כאשר מתאימים בגיל, זהה מבחינה גנטית elegans נחשפים לפ aeruginosa, הפצה רחבה הוא ציין ברמות (איור 1 א) קולוניזציה. בעזרתו של הפרוטוקול המתואר כאן הפרדה יעילה של noncolonized מתולעים יישבו יכולה להיות מושגת (איור 1). שלא כמו תולעי noncolonized, תולעים יישבו ל…

Discussion

השיטה שאנו מתארים מנצלת ניאון תיוג של גופים מחוץ לתולעת, לעקוב אחרי יחסי גומלין בין התולעת וסביבתו. במקרה שאנו מציגים, הפרדה הייתה מבוססת על תיוג של הפתוגן והועסקה לתולעים נפרדים עם עומס הפתוגן כבד מאלה שאין לי (או אור) עומס. ניתוח ביטוי גנים לאחר לא מצא הבדל בתגובה חי?…

Materials

M9 Buffer	Prepared in house	Recipe at wormbook.org
Rifampicin	Sigma	R3501
Egg prep solution	Prepared in house	50ml water ; 40ml bleach ; 10ml of 10N Sodium Hydroxide
NGM plates	Prepared in house	Recipe at wormbook.org
SKP plates	Prepared in house	Recipe same as NGM only 0.35% peptone instead of 0.25%
Control test particles	Union Biometrica	310-5071-001