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Method Article
Pour étudier le mutualisme entre Xenorhabdus Les bactéries et Steinernema, des méthodes ont été développées pour contrôler la présence de bactéries et nématodes emplacement à l'intérieur. L'approche expérimentale, qui peut être appliquée à d'autres systèmes, ingénierie implique bactéries pour exprimer la protéine fluorescente verte et de visualisation, en utilisant des bactéries de microscopie par fluorescence dans le nématode transparent.
Symbioses, le vivre ensemble de deux ou plusieurs organismes, sont répandues dans tous les règnes du vivant. Comme deux des organismes les plus répandus sur la terre, les nématodes et les bactéries forment un large éventail d'associations symbiotiques qui vont de bénéfique pour les pathogènes 1-3. Une telle association est la relation mutuellement bénéfique entre les bactéries et nématodes Steinernema Xenorhabdus, qui a émergé en tant que système modèle de symbiose 4. Nématodes entomopathogènes Steinernema sont, en utilisant leur symbiote bactérien pour tuer les insectes 5. Pour la transmission entre les hôtes d'insectes, les bactéries colonisent l'intestin de l'étape du nématode infectieux juvénile 6-8. Récemment, plusieurs autres espèces de nématodes a été démontré que les bactéries utilisent pour tuer les insectes 9-13, et les enquêtes ont commencé à étudier les interactions entre les nématodes et les bactéries dans ces systèmes <sup> 9.
Nous décrivons une méthode pour la visualisation d'un symbiote bactérien dans ou sur un hôte de nématodes, profitant de la transparence optique de nématodes lorsqu'ils sont vus au microscope. Les bactéries sont modifiées pour exprimer une protéine fluorescente, ce qui permet leur visualisation par microscopie de fluorescence. Il existe de nombreux plasmides qui portent des gènes codant pour des protéines qui sont fluorescents à différentes longueurs d'onde (c.-vert ou rouge), et la conjugaison des plasmides provenant d'une souche d'Escherichia coli donateurs dans un symbiote bactérien destinataire est positive pour une large gamme de bactéries. Les méthodes décrites ont été développés pour étudier l'association entre Steinernema carpocapsae et Xenorhabdus nematophila 14. Des méthodes similaires ont été utilisées pour étudier d'autres nématodes bactérie associations 9, 15-18 et l'approche est donc généralement applicable.
Le rencontréhod permet de caractériser la présence de bactéries et de localisation au sein de nématodes à des stades de développement différents, donnant un aperçu de la nature de l'association et le processus de la colonisation 14, 16, 19. L'analyse microscopique révèle la fréquence de colonisation à l'intérieur d'une population et la localisation des bactéries aux tissus de l'hôte 14, 16, 19-21. Il s'agit d'un avantage sur les autres méthodes de surveillance des bactéries au sein des populations de nématodes, tels que la sonication 22 ou meulage 23, qui peuvent fournir des niveaux moyens de la colonisation, mais ne peut pas, par exemple, distinguer les populations avec une fréquence élevée de faibles charges symbiotes des populations une basse fréquence de charges élevées symbiotes. Discriminer la fréquence et la charge de bactéries colonisant peut être particulièrement important lors du dépistage ou de caractérisation de mutants bactériens des phénotypes colonisation 21, 24. En effet, la microscopie à fluorescence a été utilisé dans criblage à haut débit de mutants bactériens pour les défauts de la colonisation 17, 18, et est moins pénible que les autres méthodes, y compris sonication 22, 25-27 et dissection des nématodes individuelle 28, 29.
1. Construction d'une souche bactérienne Fluorescent via Conjugaison
2. Production d'oeufs de nématodes axéniques
3. Co-culture avec des bactéries fluorescentes Assay
4. Collection des premiers stades de vie pour le dépistage
5. Les nématodes dépistage de l'Association bactérienne par microscopie
6. Les résultats représentatifs
Images au microscope Exemple de nématodes Steinernema associées à des bactéries Xenorhabdus sont présentés dans la figure 3. Pour créer l'image composite vu sur la figure 3A, une image à contraste de phase a été recouverte d'une image fluorescente. La flèche sur la figure 3A indique les bactéries présentes dans le nématode infectieux juvénile (barre = 100 um). Figure 3B a été construit d'une manière similaire et représente un nématode juvénile wie bactéries vertes protéines fluorescentes marquées (barres vertes) localisés à travers la lumière de nématodes intestinaux (barre = 20 mm). Une population de nématodes à partir de deux médias ont été comptés et a marqué à la colonisation par le symbiote bactérien (tableau 1). Pour des statistiques fiables, il est préférable de compter au moins 100 nématodes par échantillon avec au moins 30 correspondant à chaque catégorie. Comme on le voit dans le tableau 1, ces nématodes sont colonisés à un niveau d'environ 14,6% lorsqu'elle est cultivée sur gélose de lipides et 68,6% lorsqu'elle est cultivée sur gélose reins foie. Nématodes et d'autres espèces bactériennes ont été montré pour avoir différents niveaux de colonisation. Par exemple X. nematophila colonise 99% des S. juvéniles infestants carpocapsae (Martens 2003), et P. luminescens colonise 26% des H. juvéniles infestants bacteriophora (Ciche 2003).
Figure 1. Aperçu schématique de la méthode. A. La bactérie est conçu pour exprimer une protéine fluorescente. Œufs de nématodes sont isolés de B. nématodes adultes de produire des nématodes stériles. C. Les nématodes sont stériles co-cultivées avec des bactéries fluorescentes. D. Les étapes de la vie qui en résultent sont vu sous un microscope pour évaluer la présence de bactéries dans le nématode.
Figure 2. Représentation des femmes adultes contenant des oeufs. A. Le schéma montre l'aspect général des femmes Steinernema. En médaillon: l'image d'une CIVD S. feltiae femelle gravide. La flèche noire indique la vulve. Les flèches blanches indiquent les œufs visibles. L'image est à un grossissement de 20x, et la barre d'échelle représente 100 um. B. DIC image d'un point, mais non éclos S.feltiae œuf de nématode. L'image est un grossissement 40X, et la barre d'échelle représente 50 um. C. image DIC d'œufs isolée de S. feltiae nématodes sous un grossissement de 10X. La barre d'échelle est de 100 um.
Figure 3. Exemple d'images au microscope nématodes-bactéries association. A. S. nématodes puntauvense ont été associés à leur symbiote bactérien, X. bovienii, exprimant la GFP. L'image est une image composite produite par superposition d'une image de contraste de phase avec une image fluorescente du même champ de vision. La flèche indique le symbiote fluorescente bactérienne chez l'hôte des nématodes. La barre d'échelle représente 100 um. B. Cette image montre un S. carpocapsae nématodes juvéniles avec exprimant la GFP X. nematophila localisée dans l'intestin des nématodes.Cette image a été construit par superposition d'une image fluorescente sur une image au contraste d'interférence différentielle. La barre d'échelle représente 20 um.
Souche | Nombre de nématodes Avec acteria | Les nématodes total compté | Pour cent des nématodes olonized |
S. Agar lipides puntauvense | 30 | 205 | 14,60% |
S. Agar puntauvense Foie Reins | 72 | 105 | 68,60% |
Tableau 1. Exemple de notation d'une population de nématodes pour la présence de bactéries. Dans cette expérience, axénique S. puntauvense nématodes ont été cultivées avec leur exprimant la GFP symbiote sur différents milieux de culture (agar agar et des lipides du foie rein 32) pour tester les défauts de colonisation. Un total d'au moins un hundrenématodes d par échantillon ont été comptés et marqué pour la présence de bactéries. Pour la puissance statistique, trois expérimental identique doit être compté au moins 30 nématodes correspondant à chaque catégorie.
Tableau 2. Plasmides contenant des protéines fluorescentes. Une liste des plasmides possibles pour l'insertion d'une protéine fluorescente dans le symbiote bactérien est donnée triées par nom de plasmide. D'autres informations sont incluses pour la protéine fluorescente codées, cassette d'antibiotique utilisé pour le maintien du plasmide, d'autres instructions pour l'utilisation, la source du plasmide. La concentration indiquées entre parenthèses est la concentration de l'antibiotique utilisé pour X. nematophila. Chacun de ces plasmides a été utilisé avec succès dans Xenorhabdus soit ou Photorhabdus. Des renseignements supplémentaires peuvent être obtenus à partir des citations relevées. Selonsur la bactérie testée, certains plasmides peuvent ne pas fonctionner sur la base de la protéine fluorescente, le choix des antibiotiques, site d'insertion, ou de l'origine de réplication. Les plasmides mentionnés ci-dessus présentent des caractéristiques différentes qui peuvent permettre l'utilisation de la bactérie d'intérêt. Par exemple, des mini-Tn7-KSGFP insère dans le site attTn7 du chromosome, tandis que les insertions dans le pECM20 X. nematophila chromosome par recombinaison homologue. Alternativement, les plasmides sont maintenus pPROBE extrachromosomique, et chaque pPROBE plasmide a le même squelette et fluorophore mais ont des marqueurs de sélection ou des origines de réplication afin de permettre leur utilisation dans une variété de milieux taxonomiques ou mutantes.
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Le protocole décrit ici fournit une méthode pour la détection optique de bactéries dans un hôte de nématodes (Figure 1). Cette méthode tire avantage de la transparence optique des nématodes et la capacité de bactéries étiquettes par fluorescence, permettant l'analyse in vivo des bactéries à l'intérieur de l'hôte de nématodes (Figure 3). Plus précisément, cette approche identifie la localisation bactérienne au sein de son hôte. En comptan...
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Aucun conflit d'intérêt déclaré.
Les auteurs tiennent à remercier Eugenio Vivas, Kurt Heungens, Eric Martens, Charles Cowles, Darby sucre, Eric Stabb, et Todd Ciche pour leurs contributions à l'élaboration de ce protocole et les outils utilisés. KEM et JMC ont été pris en charge par National Institutes of Health (NIH) Prix National Research Service T32 (AI55397 "Microbes en matière de santé et de la maladie"). JMC a été soutenue par un National Science Foundation (NSF) Bourse de recherche doctorale. Ce travail a été soutenu par des subventions de la National Science Foundation (IOS-0920631-0950873 et IOS).
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Name | Company | Catalog Number | Comments |
Nom du réactif | Entreprise | Numéro de catalogue | Commentaires (optionnel) |
Agar lipides (Stérile) | 8 grammes de bouillon de nutriment, 15 grammes d'agar, 5 grammes d'extrait de levure, 890 ml d'eau, 10 ml 0,2 g / ml de MgCl2. 6H 2 0, 96 ml d'une solution de sirop de maïs *, 4 * ml d'huile de maïs Incorporer les médias, tout en versant des plaques * Ajouter ingrédient stérile après autoclavage | ||
Solution de sirop de maïs (Stérile) | 7 ml de sirop de maïs, 89 ml d'eau mélange à l'autoclave | ||
Solution Egg | 16,6 ml d'hypochlorite de sodium à 12%, 5 ml de KOH 5M, 80 ml d'eau | ||
Lysogénie Bouillon (Stérile) | 5 grammes d'extrait de levure, 10 g de tryptone, 5 grammes de sel, 1 L d'eau mélange à l'autoclave | ||
Micro centrifuger | Pêcheur | 13-100-675 | Toute microcentrifugeuse qui détient microtubes travaillera |
Centrifuger | Beckman | 366802 | Grande centrifugeuse de table qui contient 15 ml et 50 ml tubes coniques |
Stérile 60 mm X 15 mm Boîte de Pétri | Pêcheur | 0875713 | |
50 tubes à centrifuger ml | Pêcheur | 05-539-6 | |
15 tubes à centrifuger ml | Pêcheur | 05-531-6 | |
Stérile 100 mm X 20 mm Boîte de Pétri | Pêcheur | 0875711Z | Plus profond que des boîtes de Petri standard de |
Plaque de 24 puits | Greiner Bio-One | 662000-06 | |
Microscope | Le microscope a besoin de capacités fluorescentes compatible avec votre fluorophore | ||
Paraformaldéhyde | Sciences microscopie électronique | 15710 | |
PBS (Stérile) | 8 g de NaCl 0,2 g de KCl 1,44 g de Na 2 HPO 4 0,24 g KH 2 PO 4 1 L d'eau Ajuster à un pH de 7,4 et d'eau pour 1 L et autoclave | ||
Microtubes | Pêcheur | 05-408-138 | 2 ml ou 1,5 ml tubes |
Shaker | Toute agitation que provoque le liquide à déplacer doucement travaillera | ||
L'acide diaminopimélique | Sigma | D-1377 | Si nécessaire, compléter des médias à une concentration ou 1 mM |
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