Name: visualization of bacterial toxin induced responses using live cell fluorescence microscopy
Uploaded: 2012-10-01T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Visualization of Bacterial Toxin Induced Responses Using Live Cell Fluorescence Microscopy at JoVE.com

De auteurs willen graag Richard Rest bedanken voor de gulle gift van anthrolysin O, Michael Caparon voor de gulle gift van de SLO plasmide en Jonathon Franken voor technische ondersteuning. Dit werk werd gefinancierd door NIH subsidie ​​T32CA82084 (PAK), en R01AI072083 (RDS).

1. Zuivering van streptolysine O (SLO) <ol><li> Inoculeer 20 ml overnacht kweek van cellen die BL21 GOLD pBADgIII-SLOhis plasmide 9 in 0,5 L LB bouillon en voeg 500 pi 50 mg / ml ampicilline. Schudden bij 225 rpm cultuur bij 37 ° C totdat OD600 = 0,6, gewoonlijk ~ 1,5 uur. Centrifugeer 1 ml bacteriën (als T 0) bij 10.000 xg 5 min, los pellet in 140 ul 1x SDS-monsterbuffer / 1 OD en ultrasone trillingen ten einde afschuiving DNA voor eiwitten zuiverheid analyse. </li><li> Induceren ba...

<ol>
	<li>Walev, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Delivery+of+proteins+into+living+cells+by+reversible+membrane+permeabilization+with+streptolysin-O.">Delivery of proteins into living cells by reversible membrane permeabilization with streptolysin-O.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 98, 3185-3190 (2001).</li><li>Walev, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Potassium+regulates+IL-1+beta+processing+via+calcium-independent+phospholipase+A2.">Potassium regulates IL-1 beta processing via calcium-independent phospholipase A2.</a> J. Immunol. 164, 5120-5124 (2000).</li><li>Scolding, N. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Vesicular+removal+by+oligodendrocytes+of+membrane+attack+complexes+formed+by+activated+complement.">Vesicular removal by oligodendrocytes of membrane attack complexes formed by activated complement.</a> Nature. 339, 620-622 (1989).</li><li>Keyel, P. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Streptolysin+O+clearance+through+sequestration+into+blebs+that+bud+passively+from+the+plasma+membrane.">Streptolysin O clearance through sequestration into blebs that bud passively from the plasma membrane.</a> J. Cell. Sci. 124, 2414-2423 (2011).</li><li>MacKenzie, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+secretion+of+interleukin-1beta+by+microvesicle+shedding.">Rapid secretion of interleukin-1beta by microvesicle shedding.</a> Immunity. 15, 825-835 (2001).</li><li>Qu, Y., Franchi, L., Nunez, G., Dubyak, G. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nonclassical+IL-1+beta+secretion+stimulated+by+P2X7+receptors+is+dependent+on+inflammasome+activation+and+correlated+with+exosome+release+in+murine+macrophages.">Nonclassical IL-1 beta secretion stimulated by P2X7 receptors is dependent on inflammasome activation and correlated with exosome release in murine macrophages.</a> J. Immunol. 179, 1913-1925 (2007).</li><li>Andrei, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Phospholipases+C+and+A2+control+lysosome-mediated+IL-1+beta+secretion:+Implications+for+inflammatory+processes.">Phospholipases C and A2 control lysosome-mediated IL-1 beta secretion: Implications for inflammatory processes.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 101, 9745-9750 (2004).</li><li>Franchi, L., Eigenbrod, T., Munoz-Planillo, R., Nunez, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+inflammasome:+a+caspase-1-activation+platform+that+regulates+immune+responses+and+disease+pathogenesis.">The inflammasome: a caspase-1-activation platform that regulates immune responses and disease pathogenesis.</a> Nat. Immunol. 10, 241-247 (2009).</li><li>Magassa, N., Chandrasekaran, S., Caparon, M. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Streptococcus+pyogenes+cytolysin-mediated+translocation+does+not+require+pore+formation+by+streptolysin+O.">Streptococcus pyogenes cytolysin-mediated translocation does not require pore formation by streptolysin O.</a> EMBO Rep. 11, 400-405 (2010).</li><li>Pinkney, M., Beachey, E., Kehoe, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+thiol-activated+toxin+streptolysin+O+does+not+require+a+thiol+group+for+cytolytic+activity.">The thiol-activated toxin streptolysin O does not require a thiol group for cytolytic activity.</a> Infect. Immun. 57, 2553-2558 (1989).</li><li>Watkins, S. C., Salter, R. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+connectivity+between+immune+cells+mediated+by+tunneling+nanotubules.">Functional connectivity between immune cells mediated by tunneling nanotubules.</a> Immunity. 23, 309-318 (2005).</li><li>McNeil, P. L., Vogel, S. S., Miyake, K., Terasaki, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Patching+plasma+membrane+disruptions+with+cytoplasmic+membrane.">Patching plasma membrane disruptions with cytoplasmic membrane.</a> J. Cell. Sci. 113, 1891-1902 (2000).</li><li>Shannon, J. G., Ross, C. L., Koehler, T. M., Rest, R. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+anthrolysin+O,+the+Bacillus+anthracis+cholesterol-dependent+cytolysin.">Characterization of anthrolysin O, the Bacillus anthracis cholesterol-dependent cytolysin.</a> Infect. Immun. 71, 3183-3189 (2003).</li></ol>

De hier beschreven technieken toe het onderzoek van de reacties van immuuncellen bacteriële toxinen. De belangrijkste stap is de behandeling en dosering van de toxine. Toxineactiviteit kunnen zeer variabel, zelfs bij verschillende hoeveelheden van hetzelfde preparaat door zijn broosheid. Dit vereist zowel het testen van elk aliquot van toxine tegen een referentie-cellijn of RBC&#39;s of met behulp van toxine hellingen. Toxine gradiënten, zoals die door micropipet, zodat het volledige spectrum van toxine-geïnduceerde ...

<table border="1"><tbody><tr><td> Naam van het reagens </td><td> Vennootschap </td><td> Catalogusnummer </td><td> Opmerkingen (optioneel) </td></tr><tr><td> Ni-NTA agarose </td><td> Qiagen </td><td> 30210 </td><td></td></tr><tr><td> polymyxine-agarose </td><td> Sigma </td><td> P1411-5ML </td><td></td></tr><tr><td> Zeba ontzouten Spin col </td><td> Visser </td><td> PI-89891 </td><td></td></tr><tr><td> schapen RBC </td><td> Visser </td><td> 50-415-688 </td><td></td></tr><tr><td> pBADgIII-SLO </td><td> N / A </td><td> N / A </td><td> zie ref 9 </td></tr><tr><td> Cy5 monoreactive kleurstof </td><td> GE Healthcare </td><td> PA25001 </td><td></td></tr><tr><td> Fura2-AM </td><td> Life Technologies </td><td> F1221 </td><td></td></tr><tr><td> Calceïne AM / Ethidium homodimeer </td><td> Life Technologies </td><td> L3224 </td><td></td></tr><tr><td> Anti-CD11c-APC </td><td> BD Biosciences </td><td> 550261 </td><td></td></tr><tr><td> collageen gecoate glazen bodem schaal </td><td> Mattek </td><td> P35GCol-1.5-10-C </td><td></td></tr><tr><td> Femto-tip II </td><td> Visser </td><td> E5242957000 </td><td></td></tr><tr><td> Microloader </td><td> Visser </td><td> E5242956003 </td><td></td></tr><tr><td> dextran Alexa 555 </td><td> Life Technologies </td><td> D34679 </td><td></td></tr><tr><td> Injectman NI 2 </td><td> Eppendorf </td><td> 920000029 </td><td></td></tr><tr><td> FemtoJet </td><td> Eppendorf </td><td> 5247 000.013 </td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td> Tabel 1. Lijst en de bron van specifieke reagentia en ingsment nodig. Specifieke apparatuur en reagentia die in dit protocol, samen met bedrijfs-en catalogusnummer zijn opgenomen. </td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td><table border="1"><tbody><tr><td> Buffer </td><td> Samenstelling </td><td> Stap Gebruikt </td></tr><tr><td> Lyse / Wash </td><td> 50 mM NaH 2PO 4 300 mM NaCl 10 mM imidazool, pH 8,0 </td><td> 1,4 </td></tr><tr><td> Tris / zout </td><td> 50 mM Tris, pH 8,0 300 mM NaCl </td><td> 1,7 </td></tr><tr><td> Elutiebuffer </td><td> 50 mM Tris, pH 8,0 300 mM NaCl 250 mM imidazool </td><td> 1,8 </td></tr><tr><td> RBC Assay buffer </td><td> 0,3% BSA 2 mM CaCl2 10 mM HEPES, pH 7,4 </td><td> 2,1 </td></tr><tr><td> buffer R / B </td><td> RPMI celkweekmedium 2 mM CaCl2 0,5% BSA </td><td&gt; 3.1 </td></tr></tbody></table></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td> Tabel 2. Lijst van buffers die in dit protocol. De gebruikte buffers, hun samenstelling en de eerste stap waarin ze worden gebruikt in de genoemde protocol. </td></tr></tbody></table>

visualization of bacterial toxin induced responses using live cell fluorescence microscopy

Bacteriële toxinen binden aan cholesterol in membranen, vorming van poriën waarmee lekkage van cellulaire inhoud en instroom van materialen uit de externe omgeving. De cel kan herstellen van deze belediging, actief membraan herstelprocessen heeft, of anders sterven, afhankelijk van de hoeveelheid toxine blootstelling en celtype 1. Bovendien induceren deze toxinen sterke ontstekingsreacties in geïnfecteerde gastheren door activering van immuuncellen, zoals macrofagen, die een array van pro-inflammatoire cytokines 2 produceren. Veel Grampositieve bacteriën produceren toxinen die cholesterol binding is aangetoond dat hun virulentie dragen door grotendeels ongekarakteriseerde mechanismen. Morfologische veranderingen in het plasmamembraan van cellen blootgesteld aan deze toxinen zijn onder opslag in cholesterol verrijkte oppervlaksuitsteeksels, die worden uitgescheiden in de extracellulaire ruimte, wat suggereert een intrinsieke cellulaire verdedigingmechanisme 3,4. Dit proces treedt op in alle cellen in afwezigheid van metabolische activiteit en kan worden gevisualiseerd met EM na chemische fixatie 4. In immune cellen zoals macrofagen die ontsteking bemiddelen als reactie op toxine blootstelling worden geïnduceerd membraanblaasjes voorgesteld cytokines van de IL-1 familie bevatten en kunnen verantwoordelijk zijn voor zowel vergieten toxine en verspreiding van deze pro-inflammatoire cytokines 5,6,7. Een koppeling tussen IL-1β afgifte en een specifiek type van celdood, is genoemd pyroptosis voorgesteld, aangezien beide caspase-1 afhankelijke processen 8. Te sorteren op de complexiteit van deze macrofagen reactie, die toxine binden, vergieten van membraan blaasjes, cytokine-afgifte, en mogelijk celdood omvat, hebben we etikettering technieken en fluorescentie microscopie methoden die het mogelijk maken voor real-time visualisatie van toxine-cel interacties, met inbegrip van metingen van disfunctie en dood (figuur 1). Gebruikenvan live cell imaging is nodig als gevolg van beperkingen in de andere technieken. Biochemische benaderingen niet kan oplossen die optreden bij de individuele cellen, terwijl flowcytometrie niet bieden een hoge resolutie, real-time visualisatie van de individuele cellen. De hier beschreven methoden kunnen worden toegepast op kinetische analyse van geïnduceerd door andere stimuli ingewikkelde fenotypische veranderingen in cellen.

Gewoonlijk 10 7 -10 8 U / ml SLO kan worden verkregen met een eiwitconcentratie van 4 mg / ml. De hoeveelheid toxine nodig cellysis verschilt per celtype, maar bedraagt ​​gewoonlijk 125 tot 500 U / ml SLO (Figuur 2B). Celtypes zoals macrofagen kunnen veel weerstand (4000 U / ml) terwijl anderen (T-cellijnen) gevoeliger. Deze gevoeligheden komen overeen met in de handel verkrijgbare SLO. Toxineactiviteit neemt ongeveer 2-voudig met elk vriesdooien, zodat hemolytische assays met ...

Watch this Scientific Journal Video about Visualization of Bacterial Toxin Induced Responses Using Live Cell Fluorescence Microscopy at JoVE.com

Visualization of Bacterial Toxin Induced Responses Using Live Cell Fluorescence Microscopy

Werkwijzen voor het zuiveren van cholesterol binding toxine streptolysine O van recombinant<em&gt; E. coli</em&gt; En visualisatie van toxine te binden aan eukaryote cellen leven worden beschreven. Gelokaliseerde levering van toxine veroorzaakt een snelle en complexe veranderingen in gerichte cellen onthullen nieuwe aspecten van toxine biologie.

Visualisatie van bacteriële toxine geïnduceerde responsen met Live Cell Fluorescentie Microscopie

Bacterial toxins bind to cholesterol in membranes, forming pores that allow for leakage of cellular contents and influx of materials from the external ...

Research

JoVE Journal

Immunology and Infection

Visualizing Cell-to-cell Transfer of HIV using Fluorescent Clones of HIV and Live Confocal Microscopy

Visualiseren Cel-cel Overdracht van hiv met behulp van TL-Klonen van HIV en Live confocale microscopie

By fusing the green fluorescent protein to their favorite proteins, biologists now have the ability to study living complex cellular processes using ...

Assessing Stomatal Response to Live Bacterial Cells using Whole Leaf Imaging

Het beoordelen van stomatale Reactie op bacteriële cellen Live met behulp van Whole Leaf Imaging

Stomata are natural openings in the plant epidermis responsible for gas exchange between plant interior and environment. They are formed by a pair of ...

Live Cell Imaging of Bacillus subtilis and Streptococcus pneumoniae using Automated Time-lapse Microscopy

Live Cell Imaging of Bacillus subtilis and Streptococcus pneumoniae using Automated Time-lapse Microscopy

Live cell imaging van Bacillus subtilis En Streptococcus pneumoniae Met Automatisch Time-lapse Microscopie

During the last few years scientists became increasingly aware that average data obtained from microbial population based experiments are not ...

Single-cell Analysis of Bacillus subtilis Biofilms Using Fluorescence Microscopy and Flow Cytometry

Single-cell Analysis of Bacillus subtilis Biofilms Using Fluorescence Microscopy and Flow Cytometry

Single-cell analyse van Bacillus subtilis Biofilms met fluorescentie microscopie en Flow cytometrie

Biofilm formation is a general attribute to almost all bacteria 1-6. When bacteria form biofilms, cells are encased in extracellular matrix that is mostly ...

Live-cell Video Microscopy of Fungal Pathogen Phagocytosis

Live-cel Video Microscopie van pathogene schimmel Fagocytose

Phagocytic clearance of fungal pathogens, and microorganisms more generally, may be considered to consist of four distinct stages: (i) migration of ...

Application of Long-term cultured Interferon-&#947; Enzyme-linked Immunospot Assay for Assessing Effector and Memory T Cell Responses in Cattle

Application of Long-term cultured Interferon-ÃƒÅ½Ã‚Â³ Enzyme-linked Immunospot Assay for Assessing Effector and Memory T Cell Responses in Cattle

Toepassing van Lange-termijn gekweekte interferon-γ Enzyme-linked immunospot Assay voor het beoordelen van effector en geheugen T cel responsen in Vee

Effector and memory T cells are generated through developmental programing of na&#239;ve cells following antigen recognition. If the infection is ...

Generation and Multi-phenotypic High-content Screening of Coxiella burnetii Transposon Mutants

Generation and Multi-phenotypic High-content Screening of Coxiella burnetii Transposon Mutants

Generatie en Multi-fenotypische High-inhoud Screening van<em&gt; Coxiella burnetii</em&gt; Transposon Mutants

Invasion and colonization of host cells by bacterial pathogens depend on the activity of a large number of prokaryotic proteins, defined as virulence ...

Measuring Physiological Responses of Drosophila Sensory Neurons to Lipid Pheromones Using Live Calcium Imaging

Measuring Physiological Responses of Drosophila Sensory Neurons to Lipid Pheromones Using Live Calcium Imaging

Meten van fysiologische reacties<em&gt; Drosophila</em&gt; Sensorische neuronen te Lipid Feromonen met Live Calcium Imaging

Unlike mammals, insects such as Drosophila have multiple taste organs. The chemosensory neurons on the legs, proboscis, wings and ovipositor of Drosophila ...

Quantification of Efferocytosis by Single-cell Fluorescence Microscopy

Kwantificering van Efferocytosis door eencellige fluorescentie microscopie

Studying the regulation of efferocytosis requires methods that are able to accurately quantify the uptake of apoptotic cells and to probe the signaling ...

Using a Bacterial Pathogen to Probe for Cellular and Organismic-level Host Responses

Met behulp van een bacteriële ziekteverwekker sonde voor Cellulair en Organismic niveau Host Reacties

There are a variety of strategies bacterial pathogens employ to survive and proliferate once inside the eukaryotic cell. The so-called 'cytosolic' ...