Aplicação de nanopartículas fluorescentes para estudar Reformas do Sistema Endo-lysosomal por bactérias intracelulares

Summary

Este artigo descreve métodos para a síntese e marcação fluorescente de nanopartículas (PN). As NPs foram aplicados em experiências de pulse-chase para rotular o sistema de endo-lisossomal de células eucarióticas. A manipulação do sistema de endo-lisossomal por actividades do agente patogénico intracelular, Salmonella enterica foram seguidas de imagem de células vivas e quantificada.

Abstract

Nanopartículas fluorescentes (PN), com desejável propriedades ópticas e mecânicas química, são ferramentas promissoras para rotular organelas intracelulares. Aqui, apresentamos um método que utiliza ouro-BSA-rodamina NPs para rotular o sistema de endo-lisossômico de células eucarióticas e monitorar manipulações de acolhimento vias celulares pelo patógeno intracelular Salmonella enterica. As NPs foram prontamente internalizado pelas células HeLa e localizadas em endossomos tardios / lisossomos. Infecção por Salmonella induzida rearranjo das vesículas e acúmulo de NPs em estruturas de membrana Salmonella- induzidas. Implantamos o pacote de software Imaris para análises quantitativas de imagens de microscopia confocal. O número de objetos e sua distribuição de tamanho em células não infectadas eram distintas das que estão em células infectados por Salmonella, indicando extremamente remodelação do sistema de endo-lysosomal por WT Salmonella.

Introduction

Nanopartículas fluorescentes (PN), incluindo NPs metálicas, pontos quânticos, o NPS de polímero, o NPS de sílica, pontos de carbono, etc., têm atraído uma atenção considerável nas últimas décadas ^1,2. Em comparação com os corantes orgânicos tradicionais, NPs fluorescentes mostram químicas, propriedades ópticas e mecânicas desejáveis, tais como a potência do sinal forte, a resistência à fotodegradação e elevada biocompatibilidade ^3,4. Essas vantagens tornam o método de escolha para a detecção intracelular e imagens de células vivas. Além disso, uma variedade de NPs elétron-densas são visíveis por microscopia eletrônica (ME), facilitando a sua utilização para análise microscópica correlacionada, que permite combinação de células vivas de rastreamento com microscopia de luz (ML) e maior resolução em nível ultra-estrutural com EM ^5. Por exemplo, NPs de ouro têm sido desde há muito tempo utilizado de forma eficiente em células como biossensores para o diagnóstico sensível vivo, bem como no domínio da ^{imuno-6 de} rotulagem. S recentestudies indicam que nanopartículas de ouro com diferentes tamanhos e formas podem ser facilmente captação por uma grande variedade de linhas de células e transporte de rotina, através da via endossomal, por conseguinte, ter grande potencial de ser aplicada para o transporte intracelular de seguimento da vesícula e do sistema de rotulagem de ^endo-7,8 lisossomal .

Os agentes patogénicos microbianos, tais como Salmonella enterica, Shigella flexneri e histeria monocytogenes, têm desenvolvido diversos mecanismos para invadir as células hospedeiras não fagocíticas ^9. Depois de ser internalizado, os agentes patogénicos, quer localizadas no citosol ou sequestrados nos compartimentos ligados à membrana, interage bastante com os seus ambientes de hospedeiro e modulam estes favorecem a sua própria sobrevivência ^10. Por exemplo, Salmonella enterica reside e replica dentro de um compartimento phagosomal intracelular denominada -contendo vacúolo Salmonella (SCV) por infecção ^11. O SCV amadurecimentotrafega em direção ao aparelho de Golgi, passando por interações contínuas com a via endocítica, e induz a formação de estruturas tubulares extensas, tais como Salmonella filamentos induzidas (SIF), seleção túbulos nexin, Salmonella transportadora secretora induzida por proteínas de membrana (3) SCAMP3 túbulos, etc . ^12-14. Estudar como estas bactérias patogênicas manipular vias de células do hospedeiro é essencial para a compreensão de doenças infecciosas.

Aqui, NPs de ouro-BSA-rodamina foram utilizados como marcadores de fluido para rotular o sistema celular hospedeiro endo-lisossomal, e o agente patogénico humano gastrointestinal Salmonella enterica serovar Typhimurium (Salmonella) foi utilizado como um modelo de bactéria para estudar as interacções entre o agente patogénico com o hospedar via endocítica. NPs de ouro-BSA-rodamina intracelulares em células não infectadas e células infectadas com WT ou estirpes mutantes de Salmonella foram fotografadas por um microscópio de varrimento a laser confocal (CLSM).Então Imaris software foi utilizado para quantificar a distribuição de NPs, indicando que a infecção por Salmonella induzida extremo rearranjo dos endossomas / lisossomas. Seguindo a descrição do presente método, as experiências análogas pode ser concebido para controlar destino a longo prazo das NPs internalizadas e para investigar a influência de várias substâncias exógenas ou factores endógenos na via endocítica de células eucarióticas.

Protocol

1. Síntese de 10 nm Nanopartículas de Ouro (Gold PN) 15 Preparar a solução A: adicionar 2 ml 1% de cloreto de ouro aquosa para 160 ml Milli-Q, ou bidestilada, água. Preparar a solução B: adicionar 8 mL de 1% de tri-citrato de sódio x 2 H2O e ácido tânico 160 ul de 1% em 32 ml de Milli-Q, ou duas vezes destilada, água. Aquecer a solução A e B a 60 ° C e misturá-los com agitação. Observe a cor azul escuro imediatamente. Observe cor vermelha depois de ce…

Representative Results

NPs de ouro foram gerados por meio de um método bem estabelecido através da redução de ácido cloroáurico por citrato e ácido tânico. Como mostrado na Figura 2A, as NPs de ouro foram sintetizados quase-esféricas com um tamanho de aproximadamente 10 nm. BSA-revestimento e rotulagem rhodamine não influenciou sua morfologia ou tamanho (Figura 2B). Tem sido relatado que NPs de ouro pode ser prontamente retirado pelas várias células de mamífero e term…

Discussion

O sistema de endo-lisossômico de células de mamíferos controla processos fisiológicos importantes, incluindo a absorção de nutrientes, transdução de sinal mediadas por hormônios masculinos, vigilância imunológica, e apresentação de antígenos ^17. Até agora, uma grande variedade de marcadores foram utilizados para a rotulagem das vias de endocitose e estudos de rastreio. Por exemplo, as sondas Lysotracker são sondas fluorescentes acidotropic desenvolvidos pela Molecular Probes (Life Technologies…

Materials

Name of the Material/Equipment	Company	Catalog Number	Comments/ Description
Gold chloride	Sigma-Aldrich	520918
Tannic acid	Sigma-Aldrich	403040
tri-sodium citrate	Sigma	C8532
Bovine serum albumin	Sigma	A2153
NHS-Rhodamine	Pierce	46406
DMSO	Sigma	D8418
HEPES	Sigma	H3375
Gentamicin	Applichem	A1492
Kanamcyin	Roth	T832
Carbenicillin	Roth	6344
8-well chamber slides	Ibidi	80826	tissue culture treated, sterile
Imaris Software	Bitplane	version 7.6	various configurations available