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Method Article
Per studiare il mutualismo tra Xenorhabdus Batteri e Steinernema, i metodi sono stati sviluppati per monitorare la presenza di batteri e posizione all'interno nematodi. L'approccio sperimentale, che può essere applicata ad altri sistemi, comporta batteri ingegneria per esprimere la proteina fluorescente verde e visualizzazione, utilizzando batteri microscopia a fluorescenza all'interno del nematode trasparente.
Simbiosi, la convivenza di due o più organismi, sono diffusi in tutti i regni della vita. Come due dei microrganismi più diffusi sulla terra, nematodi e batteri formano una vasta gamma di associazioni simbiotiche che vanno dal vantaggioso per patogeni 1-3. Una tale associazione è il rapporto di reciproco beneficio tra i batteri e nematodi Xenorhabdus Steinernema, che è emerso come un sistema modello di simbiosi 4. Nematodi Steinernema sono entomopatogeno, usando il loro simbionte batterico per uccidere gli insetti 5. Per la trasmissione tra gli host di insetti, i batteri colonizzano l'intestino dello stadio infettivo del nematode del giovanile 6-8. Recentemente, diverse specie di nematodi altri hanno dimostrato di utilizzare i batteri per uccidere insetti 9-13, ed indagini hanno iniziato a esaminare le interazioni tra i nematodi e batteri in questi sistemi <sup> 9.
Si descrive un metodo per la visualizzazione di un simbionte batterico all'interno o su un host nematode, sfruttando la trasparenza ottica di nematodi quando visti al microscopio. I batteri sono progettati per esprimere una proteina fluorescente, consentendo loro visualizzazione mediante microscopia a fluorescenza. Sono disponibili molti plasmidi che portano geni che codificano proteine che reagiscono a lunghezze d'onda differenti (verde o rossa), e la coniugazione dei plasmidi da un ceppo di Escherichia coli in un donatore simbionte destinatario batterica è successo per una vasta gamma di batteri. I metodi descritti sono stati sviluppati per indagare l'associazione tra Steinernema carpocapsae e Xenorhabdus nematophila 14. Metodi simili sono stati utilizzati per studiare altri nematodi batterio associazioni 9, 15-18 e l'approccio è quindi generalmente applicabile.
La method consente la caratterizzazione della presenza di batteri e localizzazione all'interno nematodi a diversi stadi di sviluppo, fornendo approfondimenti sulla natura dell'associazione e il processo di colonizzazione 14, 16, 19. Analisi microscopica rivela sia colonizzazione frequenza all'interno di una popolazione di batteri e localizzazione per ospitare tessuti 14, 16, 19-21. Questo è un vantaggio rispetto ad altri metodi di monitoraggio batteri all'interno popolazioni di nematodi, come sonicazione 22 o molatura 23, che possono fornire livelli medi di colonizzazione, ma non può, per esempio, discriminare popolazioni con una frequenza elevata di bassi carichi simbionti da popolazioni con una bassa frequenza di carichi elevati simbionti. La discriminazione della frequenza e del carico di batteri colonizzatori può essere particolarmente importante quando lo screening o la caratterizzazione di mutanti batterici fenotipi colonizzazione 21, 24. Infatti, microscopia a fluorescenza è stato utilizzato in screening ad alta di mutanti batterici per difetti di colonizzazione 17, 18, ed è meno laborioso rispetto ad altri metodi, compreso sonicazione 22, 25-27 e dissezione nematode individuale 28, 29.
1. Costruzione di un ceppo batterico fluorescente via Coniugazione
2. La produzione di uova Nematode axeniche
3. Co-coltura test con batteri fluorescenti
4. Raccolta delle prime fasi di vita per lo screening
5. Nematodi di screening per associazione batterica di Microscopia
6. Risultati rappresentativi
Immagini di esempio microscopio di nematodi Steinernema associati batteri Xenorhabdus sono mostrati in Figura 3. Per creare l'immagine composita visto nella figura 3A, un'immagine contrasto di fase era rivestita con un'immagine fluorescente. La freccia in Figura 3A indica i batteri presenti all'interno del nematode infettiva giovanile (bar = 100 micron). Figura 3B è stato costruito in modo simile e raffigura un minore nematode wi° i batteri la proteina fluorescente verde (etichettati barre verdi) localizzate in tutto il lume nematodi intestinali (bar = 20 micron). Una popolazione dei nematodi di due supporti sono state contate e ottenuto per la colonizzazione batterica dal simbionte (Tabella 1). Per le statistiche robuste, è meglio contare almeno 100 nematodi per campione con almeno il 30 che rientrano in ciascuna categoria. Come si vede nella tabella 1, questi nematodi sono colonizzati ad un livello di circa il 14,6% quando coltivate su agar lipidica e 68,6% quando coltivate su agar fegato rene. Nematode altre specie batteriche hanno dimostrato di avere diversi livelli di colonizzazione. Per esempio X. nematophila colonizza il 99% di S. larve infettive carpocapsae Martens (2003), e P. luminescens colonizza il 26% di H. larve infettive bacteriophora (Ciche 2003).
Figura 1. Contorno schematica del metodo. A. Il batterio è progettato per esprimere una proteina fluorescente. Nematode B. uova sono isolati da nematodi adulti per produrre nematodi sterili. C. I nematodi sterili sono co-coltivati con i batteri fluorescenti. D. Gli stadi di vita risultanti sono visti al microscopio per valutare la presenza di batteri all'interno del nematode.
Figura 2. Rappresentazione di femmine adulte contenenti uova. A. Lo schema mostra l'aspetto generale delle femmine Steinernema. Nel riquadro: immagine DIC di un S. feltiae gravido femminile. La freccia nera indica la vulva. Frecce bianche indicano le uova visibili. L'immagine è un ingrandimento 20x, e la barra della scala rappresenta 100 micron. B. immagine DIC di un elaborato, ma non schiuse S.feltiae uovo nematode. L'immagine è di ingrandimento 40X, e la barra della scala rappresenta il 50 pm. Immagine C. DIC di uova isolato da S. feltiae nematodi sotto ingrandimento 10X. Barra di scala è di 100 micron.
Figura 3. Microscopio immagini Esempio di nematode-batterica associazione. A. S. nematodi puntauvense sono stati associati con il loro simbionte batterico, X. bovienii, esprime GFP. L'immagine è un'immagine composita prodotta sovrapponendo un'immagine contrasto di fase con un'immagine fluorescente dallo stesso campo di vista. La freccia indica il simbionte fluorescente batterica all'interno dell'ospite nematode. Barra della scala rappresenta 100 micron. B. Questa immagine mostra una S. carpocapsae nematode giovanile con GFP che esprimono X. nematophila localizzati all'interno dell'intestino nematode.Questa immagine è stata costruita attraverso sovrapporre un'immagine fluorescente su una immagine di contrasto differenziale di interferenza. La barra di scala rappresenta 20 pm.
Tensione | Numero di Nematodi Con acteria | Nematodi Totale contati | Percentuale di Nematodi olonized |
S. puntauvense lipidi Agar | 30 | 205 | 14.60% |
S. puntauvense Fegato Rene Agar | 72 | 105 | 68,60% |
Tabella 1. Scoring esempio di una popolazione di nematodi per presenza batterica. In questo esperimento, axeniche S. nematodi puntauvense sono state coltivate con la loro GFP che esprimono simbionte su supporti di crescita diversi (agar agar lipidi e reni fegato 32) per verificare i difetti di colonizzazione. Un totale di almeno un hundrenematodi d per campione sono state contate e ha ottenuto per la presenza di batteri. Per potenza statistica, tre repliche sperimentali devono essere conteggiati con almeno 30 nematodi che rientrano in ciascuna categoria.
Tabella 2. Plasmidi contenenti proteine fluorescenti. Un elenco di potenziali plasmidi per l'inserimento di una proteina fluorescente nel simbionte batterico è dato elencati per nome del plasmide. Altre informazioni incluse sono la proteina fluorescente codificata, cassette antibiotico utilizzato per la manutenzione plasmide, altre istruzioni per l'uso, l'origine del plasmide. La concentrazione indicato in parentesi è la concentrazione di antibiotico utilizzato per X. nematophila. Ognuno di questi plasmidi è stata utilizzata con successo sia in Xenorhabdus o Photorhabdus. Ulteriori informazioni possono essere ottenute dalle citazioni rilevate. Dipendentesul batterio testato, alcuni plasmidi possono non funzionare in base alla proteina fluorescente, selezione antibiotica, sito di inserzione, o origine di replicazione. I plasmidi di cui sopra contengono diverse caratteristiche che possono consentire l'uso nel batterio di interesse. Per esempio, mini-TN7-KSGFP inserisce nel sito attTn7 del cromosoma, mentre pECM20 inserisce sulla X. nematophila cromosoma per ricombinazione omologa. In alternativa, i plasmidi sono mantenuti pPROBE extrachromosomally, e ogni pPROBE plasmide ha la stessa dorsale e fluoroforo ma hanno differenti marcatori selezionabili o origini di replicazione per consentirne l'impiego in una varietà di contesti tassonomica o mutanti.
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Il protocollo qui descritto fornisce un metodo per la rilevazione ottica di batteri all'interno di un host nematode (Figura 1). Questo metodo sfrutta la trasparenza ottica di nematodi e la capacità di etichetta fluorescente batteri, consentendo l'analisi in vivo di batteri all'interno dell'ospite nematode (Figura 3). In particolare, questo approccio identifica localizzazione batterica all'interno del suo ospite. Contando una popolazione di nematodi e scorin...
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Nessun conflitto di interessi dichiarati.
Gli autori desiderano ringraziare Eugenio Vivas, Kurt Heungens, Eric Martens, Charles Cowles, Darby Zucchero, Eric Stabb, e Todd Ciche per il loro contributo allo sviluppo di questo protocollo e gli strumenti usati. KEM e JMC sono stati sostenuti dal National Institutes of Health (NIH) Premio Nazionale Servizio di Ricerca T32 (AI55397 "Microbi nella salute e nella malattia"). JMC è stato supportato da una National Science Foundation (NSF) Graduate Research Fellowship. Questo lavoro è stato sostenuto dalle concessioni dal National Science Foundation (IOS-0920631 e IOS-0950873).
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Name | Company | Catalog Number | Comments |
Nome del reagente | Azienda | Numero di catalogo | Commenti (opzionale) |
Lipid Agar (Sterile) | 8 grammi di brodo di coltura, 15 grammi di agar, 5 grammi di estratto di lievito, 890 ml di acqua, 10 ml 0,2 g / ml MgCl2. 6H 2 0, 96 ml di sciroppo di mais soluzione *, 4 ml di olio di mais * Mescolare i media versando piastre * Aggiungere ingrediente sterile dopo la sterilizzazione in autoclave | ||
Mais Sciroppo Soluzione (Sterile) | 7 ml di sciroppo di mais, 89 ml di acqua mix e autoclave | ||
Egg Solution | 16,6 ml di ipoclorito di sodio al 12%, 5 ml KOH 5M, 80 ml di acqua | ||
Lisogenia Brodo (Sterile) | 5 grammi di estratto di lievito, 10 triptone grammi, 5 grammi di sale, 1 litro di acqua mix e autoclave | ||
Microcentrifugare | Pescatore | 13-100-675 | Qualsiasi microcentrifuga che contiene i tubi microcentrifuga funziona |
Centrifuga | Beckman | 366802 | Dimensioni piano centrifuga tabella che contiene 15 ml e 50 ml provette coniche |
Sterile 60 mm x 15 millimetri Petri | Pescatore | 0875713 | |
50 ml per centrifuga tubi | Pescatore | 05-539-6 | |
15 ml per centrifuga tubi | Pescatore | 05-531-6 | |
Sterile 100 millimetri x 20 mm Petri | Pescatore | 0875711Z | Più profondo rispetto ai normali piastre di Petri |
24-pozzetti | Greiner Bio-One | 662000-06 | |
Microscopio | Il microscopio ha bisogno di capacità fluorescenti compatibile con il fluoroforo | ||
Paraformaldeide | Scienze della microscopia elettronica | 15710 | |
PBS (Sterile) | 8 g NaCl 0,2 g KCL 1,44 g di Na 2 HPO 4 0,24 g KH 2 PO 4 1 L di acqua Un pH di 7,4 e acqua a 1 L e autoclave | ||
Provette per microcentrifuga | Pescatore | 05-408-138 | 2 ml o 1.5 ml tubi |
Shaker | Qualsiasi shaker che fa sì che il liquido per spostare delicatamente funziona | ||
Acido Diaminopimelic | Sigma | D-1377 | Se necessario, integrare i media ad una concentrazione o 1 mM |
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