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Method Article
In diesem Video, beschreiben wir ein Verfahren zur Expression von bakteriellen Typ III Effektoren in Hefe und die Identifizierung der Effektor-induzierte Wachstumshemmung Phänotypen. Solche Phänotypen können anschließend genutzt werden, um Effektor-Funktionen und Ziele zu erläutern.
Viele Gram-negative pathogene Bakterien mit einem Typ III Sekretionssystem für eine Suite von Effektor-Proteine in das Cytosol der Wirtszellen zu translozieren. Innerhalb der Zelle unterwandern Typ III Effektoren Host zelluläre Prozesse, Immunantworten zu unterdrücken und zu fördern Wachstum des Pathogens. Zahlreiche Typ III Effektoren der pflanzlichen und tierischen bakterielle Erreger wurden bisher identifiziert, doch nur wenige von ihnen sind gut charakterisiert. Das Verständnis der Funktion dieser Effektoren wurde durch eine Kombination von funktionellen Redundanz wurde in den Effektor Repertoire eines bestimmten Bakterienstamm untergraben, die subtilen Wirkungen, die sie ausüben, um Virulenz, Rollen, die möglicherweise spezifisch für bestimmte Infektionen Stufen sind, und Schwierigkeiten bei der genetisch erhöhen können Manipulation bestimmter Krankheitserreger. Expression von Typ III Effektoren in der Hefe
I. Entwurf eines Yeast Expression System für Typ III Effektoren
Kalibrieren eines Hefe-System geeignet für die Expression des Typ III Effektor (s) von Interesse ist eine wichtige Aufgabe und kann einige trial and error erfordern. Faktoren von großer Bedeutung, dass betrachtet und optimiert werden sollte bei der Gestaltung eines solchen Systems sind: 1) den Promotor die Expression des Effektors (s), 2) die Kopienzahl der Effektor-Gen, 3) die Epitop-Tag verwendet, um Protein-Expression zu überprüfen und 4) den Hefestamm.
1) Promoter
Da bakterielle Typ III Effektoren können giftig sein, um Hefezellen, sollte ein induzierbarer Promotor verwendet werden, um ihren Ausdruck zu kontrollieren. Die GAL1 Promotor ist üblicherweise für diesen Zweck verwendet und seine Aktivität wird durch die C-Quelle im Nährmedium geregelt: Es wird von Glucose reprimiert und induziert durch Galaktose. Allerdings wurde dieser Promotor als leicht undicht unter Unterdrückung Bedingungen, die sich in unerwünschten Toxizität berichtet. Wenn ein ähnliches Problem aufgetreten ist, ist es ratsam, die Kopienzahl der Effektor-Gen zu minimieren, wie unten beschrieben, oder alternative Promotoren, wie die MET3 oder CUP1 Promotoren 1 zu verwenden. Hier beschreiben wir Verfahren zur Expression von Effektor-Proteine aus einer Galaktose-induzierbarer Promotor.
2) Gene copy-number
Ein weiterer Parameter auf die Höhe der Proteinexpression ist die Anzahl der Kopien der Effektor-Gen in der Zelle. Hohe Expression erreicht werden, wenn der Effektor-Gen durch durchgeführt ist ein 2-Mikron-Plasmid (40-60 Kopien pro Zelle). Intermediate Ausdruck wird mit einem Zentromer-haltigen Plasmid (1-3 Kopien pro Zelle), während niedrige Ausdruck ist erreicht, wenn der Effektor-Gen in die Hefe-Genoms durch homologe Rekombination integriert erhalten. Durch die Kombination einer Zentromer-haltigen Vektor und die GAL1 Promotor haben wir erfolgreich ca. 50 Effektoren des Pflanzenpathogene Xanthomonas campestris pv. Vesicatoria und Pseudomonas syringae pv. ausgedrückt. Tomaten auf einem Niveau nachweisbar durch Immunoblot-Analyse und mit vernachlässigbarer Leckstrom bei unterdrücken Bedingungen (Salomon und Sessa , unveröffentlicht).
3) Epitop-Tag
Wenn Antikörper gegen den Effektor von Interesse nicht verfügbar sind, ist ein Epitop auf die Effektor-Protein fusioniert, um seinen Ausdruck durch Immunoblot überwachen. Häufig verwendete Tags sind Myc, Hämagglutinin (HA) oder Flag, dem zuverlässigen kommerziellen Antikörper verfügbar sind. Wir empfehlen die Verwendung nur einer Kopie der Tag, um unerwünschte schädliche Wirkungen auf die Struktur und Aktivität der Effektor-Proteine zu minimieren.
4) Der Hefestamm
Eine grundlegende Anforderung für den Hefestamm, um die Expression verwendet werden soll Auxotrophie der Selektionsmarker des Expressionsvektors. Es ist wichtig zu beachten, dass verschiedene Hefestämme können unterschiedliche Empfindlichkeiten, um die Expression bestimmter Effektoren anzuzeigen. Zum Beispiel beobachten wir, dass die BY4741 und W303-Stämme unterschiedliche Empfindlichkeiten zu mehreren Xanthomonas campestris pv. Vesicatoria Effektoren (Salomon und Sessa, unveröffentlicht) haben. Daher ist es vorzuziehen, den Effektor (s) von Interesse in verschiedenen Hefestämme zu testen.
II. Vorbereitung der Hefe Medien
Für das Wachstum von Hefe-Stämme, die keine beliebigen Vektors, verwenden YPD (10 g / L Hefeextrakt, 20 g / L Pepton und 2% [w / v] Glukose) als Wachstumsmedium. Für feste Medien, fügen Sie 2% [w / v] Agar, um die Lösung (wenn das feste Medium ist sehr weich, fügen 0,05% [v / v] aus einer 5 N NaOH-Stammlösung auf das Medium vor dem Autoklavieren). Wir empfehlen der Herstellung des Mediums ohne Glukose in 90% der endgültigen Volumen und Autoklavieren. Kurz vor der Verwendung, füllen Sie die Lautstärke auf 100% mit einem Filter-sterilisiert 20% [w / v] Glucose-Lösung (halten 20% Glucose-Lösung bei 4 ° C zur Vermeidung von Kontaminationen).
Für das Wachstum von Hefe-Stämme, die einen Vektor, der Prototrophie bietet einen Selektionsmarker (Leucin, Uracil, Histidin oder Tryptophan), synthetische Drop-out-Medium ohne Leucin, Uracil, Histidin und Tryptophan (6,7 g / L Yeast Nitrogen Base ohne Aminosäuren , 1,4 g / L Hefe synthetischen Drop-out-Medium zu ergänzen) und mit 2% [w / v] Glucose oder 2% [w / v] Galaktose und 1% [w / v] Raffinose. Für feste Medien, fügen Sie 2% [w / v] Agar, um die Lösung. Wir empfehlen der Herstellung des Mediums in 90% der endgültigen Volumen und Autoklavieren. Kurz vor der Verwendung, füllen Sie die Lautstärke auf 100% mit einem Filter-sterilisiert 20% Glukose-Lösung oder ein Filter-sterilisiert 20% Galaktose + 10% Raffinose-Lösung, je nach der gewünschten Kohlenstoffquelle (halten 20% Glucose und 20% Galaktose + 10% Raffinose Lösungen bei 4 ° C zu verhindern Kontamination). Abhängig von der Selektionsmarker des Ausdrucks vector, fügen Sie die anderen Aminosäuren oder Uracil vor Gebrauch (10 ml / L von einem 1 g/100 ml Leucin Lager, 10 ml / L von einem 200 mg/100 ml Uracil Lager, 2 ml / L von einem 1 g/100 ml Histidin Lager oder 2 ml / L von einem 1 g/100 ml Tryptophan Lager). Bei der Vorbereitung Leucin und Uracil Aktien, sterilisieren durch Autoklavieren und halten bei Raumtemperatur. Bei der Vorbereitung Histidin und Tryptophan Aktien, sterilisieren durch Filterung, wickeln Sie die Flasche mit Aluminiumfolie vor Licht zu schützen, und halten bei 4 ° C. In den unten beschriebenen Verfahren, synthetische Drop-out-Medium mit Leucin ergänzt wird Uracil, Histidin und Tryptophan als synthetische Vollmedium bezeichnet.
Solid-Medien Platten können gespeichert werden bis zu zwei Monate bei 4 ° C. Vor dem Gebrauch trocknen die Platten für 20 min in einem sterilen Laminarströmungshaube bei Raumtemperatur.
III. Hefe-Transformation
IV. Vorbereiten einer Hefe-Proteinextrakt zu Effektor-Expression durch Immunoblot Überprüfen
V. Spotting Assay zur Erkennung Effektor-induzierte Wachstumshemmung Phenotypes
VI. Repräsentative Ergebnisse
Ein Vertreter Hefe Spotting-Assay und den Nachweis von Wachstumshemmung Phänotypen durch die Expression von Typ III Effektoren induziert sind in Abb.. 1. In diesem Experiment wurden die Typ-III-Effektoren AvrPto, HopAA1-1 und AvrE1 der Gram-negativen phytopathogenen Bakterium Pseudomonas syringae pv.. Tomate (Pst) aus dem Zentromer-haltigen Plasmid pGML10 in den Hefestamm BY4741 ausgedrückt und auf ihre Fähigkeit zu hemmen das Wachstum der Hefe. Individuelle Hefekulturen Ausdruck Pst Typ III Effektoren unter der Kontrolle des Galaktose induzierbare GAL1 Promoter oder mit einem leeren Vektor wurden seriell verdünnt und ausplattiert auf unterdrücken (Glukose) oder induzieren (Galaktose) Medien (Abb. 1). Auf unterdrücken Medium zeigte Hefestämme tragen Plasmide für die Expression von AvrPto und HopAA1-1 ein ähnliches Wachstum wie die Kontrollstamm mit einer leeren Vektor. Doch auf dem gleichen Medium, Hefe Durchführung AvrE1 ein leicht geringeres Wachstum angezeigt wird, wahrscheinlich zu einem gewissen Grad der Leckage des GAL1 Promoter und die hohe zytotoxische Wirkung von AvrE1 verwandt. In induzierenden Bedingungen, verursacht Ausdruck der AvrE1 Effektorzellen eine drastische Wachstumshemmung Phänotyp durch das Fehlen von Kolonien in einer Verdünnung wider. Wie bereits von Munkvold et al. 3, Ausdruck HopAA1-1 auch in schweren Hemmung des Wachstums führte, beobachtet, während AvrPto zeigten keine Wirkung.
Abbildung 1. Hefe Wachstumshemmung durch Expression des Pseudomonas syringae pv.. Tomate verursacht (Pst) Typ III Effektoren AvrE1 und HopAA1-1. Hefestämme (BY4741), die das Plasmid pGML10, entweder leer oder tragen GAL1-driven-Kassetten für Galaktose-induzierbare Expression von AvrPto , HopAA1-1 oder AvrE1, wurden über Nacht in synthetischen Vollmedium mit Glucose (2%) als Kohlenstoffquelle ergänzt gewachsen, und ohne Leucin. Die Kulturen wurden gewaschen, normiert auf OD 600 = 1,0 und seriellen 10-fach Verdünnungen auf synthetische komplette festen Medien fehlt Leucin und Glucose (2%) oder Galaktose (2%) und Raffinose (1%) wurden gesichtet. Die Fotografien wurden nach 2 und 3 Tagen Wachstum bei 30 ° C für die Hefe wächst in Glukose und Galaktose Medien, bzw. übernommen.
In diesem Vortrag dargestellt wir, wie die Bäckerhefe Saccharomyces cerevisiae als einem heterologen System für die Expression des Typ III bakteriellen Effektor-Proteine und wie Effektor-induzierte Wachstumshemmung Phänotypen identifizieren können. Wichtig ist, dass diese Phänotypen in genetischen Screens genutzt werden, um Unterdrücker der negativen Auswirkungen von Effektoren auf das Wachstum der Hefe zu identifizieren. Suppressors darstellen können entweder direkte Ziele des Effektors studiert o...
Diese Arbeit wurde von der Israel Science Foundation unterstützt.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Yeast extract | Difco Laboratories | 212750 | |
Peptone | Difco Laboratories | 211677 | |
D-glucose | Sigma-Aldrich | G5767 | |
Agar | Difco Laboratories | 214010 | |
Sodium hydroxide (NaOH) | Sigma-Aldrich | S8045 | |
Yeast nitrogen base w/o amino acids | Difco Laboratories | 291940 | |
Yeast synthetic drop-out medium supplement | Sigma-Aldrich | Y2001 | |
D-galactose | Sigma-Aldrich | G0750 | >99%; <0.1% glucose |
D-raffinose | Sigma-Aldrich | R0250 | >98% |
L-leucine | Sigma-Aldrich | L8000 | |
Uracil | Sigma-Aldrich | U0750 | |
L-tryptophan | Sigma-Aldrich | T0254 | |
L-histidine | Sigma-Aldrich | H6034 | |
DNA, single stranded, from salmon testes | Sigma-Aldrich | D7656 | |
Dimethyl sulfoxide (DMSO) | Sigma-Aldrich | D5879 | Desiccate |
Hydrochloric acid (HCl) | Sigma-Aldrich | H1758 | |
Polyethylene glycol (PEG) 3350 | Sigma-Aldrich | P4338 | |
Lithium acetate (LiAc) | Sigma-Aldrich | L4958 | |
Tris (base) | JT Baker | 4109-02 | |
Ethylenediamine-tetraacetic acid (EDTA) | Sigma-Aldrich | E5134 | |
β-mercapt–thanol | Sigma-Aldrich | M6250 | |
Glycerol | Sigma-Aldrich | G5516 | |
Bromophenol blue | Sigma-Aldrich | B6131 | |
Dodecyl sulfate sodium salt (SDS) | Merck & Co., Inc. | 8.22050.1000 | |
Centrifuge tubes (15 ml) | Corning | 430052 | Sterile |
Spectrophotometer cuvette (10x4x45 mm) | Sarstedt Ltd | 67.742 | |
Inoculation loop | Sigma-Aldrich | Z643009 | Sterile |
Parafilm | Sigma-Aldrich | P7543 | |
pH indicator strip, pH 6.5-10.0 | Merck & Co., Inc. | 1.09543.0001 |
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