Name: immunofluorescence analysis of stress granule formation after bacterial challenge of mammalian cells
Uploaded: 2017-07-03T13:00:00
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PS ist ein Empfänger der Bill und Melinda Gates Grand Challenge Grant OPP1141322. PV wurde von einem Schweizerischen National Science Foundation Early Postdoc Mobility Stipendium und einem Roux-Cantarini Postdoktorandenstipendium unterstützt. PJS wird von einem HHMI-Stipendium und ERC-2013-ADG 339579-Entschlüsselung unterstützt.

1. Vorbereitung von Bakterien und Wirtszellen <ol><li> Übertragen Sie 12 oder 14 mm Glasdeckel in entweder 24- oder 12-Well-Platten, jeweils mit steriler Pinzette und zählen eine Vertiefung pro experimentellen Zustand. Sterilisieren Sie diese durch UV-Behandlung in einer Gewebekulturhaube für 15 min. HINWEIS: Kontrollieren Sie die Brunnen für die bakterielle Herausforderung und für die SG-Induktion durch exogene Spannungen. </li><li> Für eine 24-Well-Platte mit 12 mm Deckgläsern, Saatgut 1 x 10 5</s...

<ol>
	<li>Reineke, L. C., Lloyd, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Diversion+of+stress+granules+and+P-bodies+during+viral+infection.">Diversion of stress granules and P-bodies during viral infection.</a> Virology. 436 (2), 255-267 (2013).</li><li>Kedersha, N., Ivanov, P., Anderson, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stress+granules+and+cell+signaling:+more+than+just+a+passing+phase.">Stress granules and cell signaling: more than just a passing phase.</a> Trends Biochem Sci. 38 (10), 494-506 (2013).</li><li>Vonaesch, P., Campbell-Valois, F. -. X., Dufour, A., Sansonetti, P. J., Schnupf, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Shigella+flexneri+modulates+stress+granule+composition+and+inhibits+stress+granule+aggregation.">Shigella flexneri modulates stress granule composition and inhibits stress granule aggregation.</a> Cell Microbiol. 18 (7), 982-997 (2016).</li><li>Kolobova, E., Efimov, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microtubule-dependent+association+of+AKAP350A+and+CCAR1+with+RNA+stress+granules.">Microtubule-dependent association of AKAP350A and CCAR1 with RNA stress granules.</a> Exp Cell Res. 315 (3), 542-555 (2009).</li><li>Anderson, P., Kedersha, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stress+granules:+the+Tao+of+RNA+triage.">Stress granules: the Tao of RNA triage.</a> Trends in biochemical sciences. 33 (3), 141-150 (2008).</li><li>Anderson, P., Kedersha, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stressful+initiations.">Stressful initiations.</a> J Cell Sci. 115, 3227-3234 (2002).</li><li>Mohr, I., Sonenberg, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Host+translation+at+the+nexus+of+infection+and+immunity.">Host translation at the nexus of infection and immunity.</a> Cell Host Microbe. 12 (4), 470-483 (2012).</li><li>Hu, S., Claud, E. C., Musch, M. W., Chang, E. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stress+granule+formation+mediates+the+inhibition+of+colonic+Hsp70+translation+by+interferon-+and+tumor+necrosis+factor.">Stress granule formation mediates the inhibition of colonic Hsp70 translation by interferon- and tumor necrosis factor.</a> Am J Physiol Gastointest Liver Physiol. 298 (4), 481-492 (2010).</li><li>Barry, E. M., Pasetti, M. F., Sztein, M. B., Fasano, A., Kotloff, K. L., Levine, M. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Progress+and+pitfalls+in+Shigella+vaccine+research.">Progress and pitfalls in Shigella vaccine research.</a> Nat Rev Gastroenterol Hepatol. 10 (4), 245-255 (2013).</li><li>Lanata, C. F., Fischer-Walker, C. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Global+Causes+of+Diarrheal+Disease+Mortality+in+Children.">Global Causes of Diarrheal Disease Mortality in Children.</a> PloS One. 8 (9), 72788 (2013).</li><li>Ashida, H., Ogawa, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Shigella+deploy+multiple+countermeasures+against+host+innate+immune+responses.">Shigella deploy multiple countermeasures against host innate immune responses.</a> Curr Opin Microbiol. 14 (1), 16-23 (2011).</li><li>Ashida, H., Ogawa, M., Mimuro, H., Kobayashi, T., Sanada, T., Sasakawa, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Shigella+are+versatile+mucosal+pathogens+that+circumvent+the+host+innate+immune+system.">Shigella are versatile mucosal pathogens that circumvent the host innate immune system.</a> Curr Opin Immunol. 23 (4), 448-455 (2011).</li><li>Kedersha, N., Anderson, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mammalian+stress+granules+and+processing+bodies.">Mammalian stress granules and processing bodies.</a> Methods Enzymol. 431, 61-81 (2007).</li><li>Ray, K., Marteyn, B., Sansonetti, P. J., Tang, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Life+on+the+inside:+the+intracellular+lifestyle+of+cytosolic+bacteria.">Life on the inside: the intracellular lifestyle of cytosolic bacteria.</a> Nat Re. Micro. 7 (5), 333-340 (2009).</li></ol>

Das hier beschriebene Protokoll beschreibt die Induktion, Lokalisierung und Analyse von SGs in nicht-infizierten Zellen und Zellen, die mit dem cytosolischen Pathogen S. flexneri in Gegenwart oder Abwesenheit von exogenem Stress infiziert sind. Mit Hilfe der kostenlosen Imaging-Software erlauben die Protokolle die präzise qualitative und quantitative Analyse der SG-Bildung, um die Unterschiede in den gegebenen Phänotypen zu identifizieren und statistisch zu adressieren. Es gibt me...

Die Visualisierung von Host-Pathogen-Interaktionen auf zellulärer Ebene ist eine leistungsstarke Methode, um Einblicke in pathogene Strategien zu gewinnen und wichtige Zellwege zu identifizieren. In der Tat können Pathogene als Werkzeuge verwendet werden, um wichtige zelluläre Ziele oder Strukturen zu lokalisieren, da sich Pathogene entwickelt haben, um zentrale zelluläre Prozesse als Strategie für ihr eigenes Überleben oder ihre Ausbreitung zu untergraben. Die Visualisierung von zellulären Komponenten kann durch rekombinante Expression von fluoreszenzmarkierten Wirtsproteinen erreicht werden. Während dies eine Echtzeitanalyse ermöglicht, ist die Erzeugung von Zelllinien mit speziell markierten Wirtsproteinen sehr aufwendig und kann zu unerwünschten Nebenwirkungen führen. Zweckmäßiger ist der Nachweis von zellulären Faktoren, die spezifische Antikörper verwenden, da mehrere Wirtsfaktoren gleichzeitig analysiert werden können und einer nicht auf einen bestimmten Zelltyp beschränkt ist. Ein Nachteil ist, dass nur eine statische Ansicht erfasst werden kann, da die Immunfluoreszenzanalyse die Wirtszell-Fixierung erfordertIon. Ein wichtiger Vorteil der Immunfluoreszenz-Bildgebung ist jedoch, dass sie sich sowohl qualitative als auch quantitative Analysen eignet. Dies wiederum kann verwendet werden, um statistisch signifikante Unterschiede zu erhalten, um neue Einblicke in Host-Pathogen-Wechselwirkungen zu liefern. Fluoreszierende Bildanalyse-Programme sind leistungsstarke analytische Werkzeuge für die Durchführung von 3D- und 4D-Analysen. Allerdings sind die hohen Kosten der Software und ihre Wartung machen Methoden auf freie Open-Source-Software mehr attraktiv. Eine sorgfältige Bildanalyse mit Bioanalyse-Software ist wertvoll, da sie die visuelle Analyse untermauert und bei der Zuweisung statistischer Signifikanzen das Vertrauen in die Richtigkeit eines gegebenen Phänotyps erhöht. Bisher wurden SGs mit der freien ImageJ Software analysiert, was die manuelle Identifikation einzelner SGs 4 erfordert. Hier stellen wir ein Protokoll für die Induktion und Analyse der zellulären SG-Bildung im Rahmen von bac zur VerfügungTerial-Infektionen mit der freien Open-Source-Bio-Bild-Analyse-Software ICY (http://icy.bioimageanalysis.org). Die Bio-Bildanalyse-Software verfügt über ein eingebautes Spot-Detektor-Programm, das sich hervorragend für die SG-Analyse eignet. Es ermöglicht die Feinabstimmung des automatisierten Erkennungsprozesses in bestimmten Regionen von Interesse (ROIs). Dies überwindet die Notwendigkeit einer manuellen Analyse einzelner SGs und beseitigt die Abtastvorspannung. Viele Umgebungsbelastungen induzieren die Bildung von SGs, die phasen-dichte zytosolische, nicht-membranöse Strukturen von 0,2 - 5 μm im Durchmesser 5 , 6 sind . Diese zelluläre Antwort ist evolutionär in Hefe, Pflanzen und Säugetieren konserviert und tritt auf, wenn die globale Protein-Translation gehemmt wird. Es handelt sich um die Aggregation von blockierten Translationsinitiationskomplexen in SGs, die als Haltungsplätze für translational-inaktive mRNAs betrachtet werden, was eine selektive Translation einer Untermenge von zellulären mRNAs ermöglicht.Nach der Beseitigung der Belastung, SGs auflösen und globale Preise der Proteinsynthese wieder aufnehmen. SGs bestehen aus Translationsdehnungsinitiationsfaktoren, Proteinen, die an dem RNA-Metabolismus beteiligt sind, RNA-bindende Proteine ​​sowie Gerüstproteine ​​und Faktoren, die an der Wirtszell-Signalisierung 2 beteiligt sind , obwohl die genaue Zusammensetzung in Abhängigkeit von der angewandten Belastung variieren kann. Umwelteinflüsse, die die SG-Bildung induzieren, schließen die Aminosäure-Verhungern, die UV-Bestrahlung, den Hitzeschock, den osmotischen Schock, den endoplasmatischen Retikulumstress, die Hypoxie und die Virusinfektion 2 , 7 , 8 ein . Es wurde viel Fortschritte gemacht, um zu verstehen, wie Viren die SG-Bildung induzieren und auch untergraben, während wenig darüber bekannt ist, wie andere Pathogene wie Bakterien-, Pilz- oder Protozoenpathogene diese zelluläre Stressreaktion 1 , 7 beeinflussen . ShigeLla flexneri ist ein gram-negatives fakultatives zytosolisches Pathogen des Menschen und der Erreger von schweren Durchfall oder Shigellosis. Shigellosis ist eine große öffentliche Gesundheit Belastung und führt zu 28.000 Todesfälle jährlich bei Kindern unter 5 Jahren im Alter von 9 , 10 . S. flexneri infiziert das Kolon-Epithel und verbreitet Zelle-zu-Zelle durch Entführung der Zytoskelettkomponenten des Wirts 11 , 12 . Die Infektion des Epithels unterstützt die Replikation von S. flexneri innerhalb des Cytosols, aber infizierte Makrophagen sterben durch einen entzündlichen Zelltodprozess namens Pyroptose. Infektion führt zu einer massiven Rekrutierung von Neutrophilen und einer schweren Entzündung, die von Hitze, oxidativem Stress und Gewebezerstörung begleitet wird. Während also infizierte Zellen internen Belastungen durch Infektion induziert werden, wie z. B. Golgi-Störung, genotoxischer Stress und zytoskeletale UmlagerungS, infizierte Zellen sind auch Umweltbelastungen durch den entzündlichen Prozess unterworfen. Die Charakterisierung der Wirkung von S. flexneri- Infektion auf die Fähigkeit von Zellen, auf Umweltbelastungen mit einer Anzahl von SG-Markern zu reagieren, hat gezeigt, dass die Infektion zu qualitativen und quantitativen Unterschieden in der SG-Zusammensetzung führt 3 . Allerdings ist wenig über andere bakterielle Pathogene bekannt. Hier beschreiben wir eine Methodik für die Infektion von Wirtszellen mit dem zytosolischen Pathogen S. flexneri , die Beanspruchung von Zellen mit unterschiedlichen Umweltbelastungen, die Markierung von SG-Komponenten und die qualitative und quantitative Analyse der SG-Bildung und Zusammensetzung im Kontext von infizierten Und nicht infizierten Zellen. Diese Methode ist weithin anwendbar auf andere bakterielle Pathogene. Zusätzlich kann die Bildanalyse der SG-Bildung für Infektionen durch Viren oder andere Pathogene verwendet werden. Es kann verwendet werden, um SG zu analysierenBildung bei Infektion oder die Wirkung einer Infektion auf die SG-Bildung als Reaktion auf exogene Spannungen.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="1191">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:232px;">Primary Antibodies</td>
			<td style="width:211px;"></td>
			<td style="width:76px;"></td>
			<td style="width:672px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">eIF3b (N20), origin goat </td>
			<td>Santa Cruz</td>
			<td>sc-16377</td>
			<td>Robust and widely used SG marker. Cytosolic staining allows cell delineation. Dilution 1 in 300</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">eIF3b (A20), origin goat </td>
			<td>Santa Cruz</td>
			<td>sc-16378</td>
			<td>Same target as eIF3b (N20) and in our hands was identical to eIF3b (N20). Dilution 1 in 300</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">eIF3A (D51F4), origin rabbit (MC: monoclonal)</td>
			<td>Cell Signaling</td>
			<td>3411</td>
			<td>Part of multiprotein eIF3 complex with eIF3b . Dilution 1 in 800</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">eIF4AI, origin goat </td>
			<td>Santa Cruz</td>
			<td>sc-14211</td>
			<td>Recommended by (Ref # 13). Dilution 1 in 200</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">eIF4B, origin rabbit</td>
			<td>Abcam</td>
			<td>ab186856</td>
			<td>Good stress granule marker in our hands. Dilution 1 in 300</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">eIF4B, origin rabbit</td>
			<td>Cell Signaling</td>
			<td>3592</td>
			<td>Recommended by Ref # 13. Dilution 1 in 100</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">eIF4G, origin rabbit</td>
			<td>Santa Cruz</td>
			<td>sc-11373</td>
			<td>Widely used SG marker. (Ref # 13): may not work well in mouse cell lines. Dilution 1 in 300</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">G3BP1, origin rabbit (MC: monoclonal)</td>
			<td>BD Biosciences</td>
			<td>611126</td>
			<td>Widely used SG marker. Dilution 1 in 300</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Tia-1, origin goat </td>
			<td>Santa Cruz</td>
			<td>sc-1751</td>
			<td>Widely used SG marker. Can also be found in P bodies when SG are present (Ref # 13). Dilution 1 in 300</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td colspan="2" height="21" style="height:21px;">Alexa-conjugated Secondary Antibodies</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">A488 anti-goat , origin donkey</td>
			<td>Thermo Fisher</td>
			<td>A-11055</td>
			<td>Cross absorbed. Dilution 1 in 500</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">A568 anti-goat, origin donkey</td>
			<td>Thermo Fisher</td>
			<td>A-11057</td>
			<td>Cross absorbed. Dilution 1 in 500</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">A488 anti-mouse, origin donkey</td>
			<td>Thermo Fisher</td>
			<td>A-21202</td>
			<td>Dilution 1 in 500</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">A568 anti-mouse, origin donkey</td>
			<td>Thermo Fisher</td>
			<td>A10037</td>
			<td>Dilution 1 in 500</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">A647 anti-mouse, origin donkey</td>
			<td>Thermo Fisher</td>
			<td>A31571</td>
			<td>Dilution 1 in 500</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">A488 anti-rabbit, origin donkey</td>
			<td>Thermo Fisher</td>
			<td>A-21206</td>
			<td>Dilution 1 in 500</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">A568 anti-rabbit, origin donkey</td>
			<td>Thermo Fisher</td>
			<td>A10042</td>
			<td>Dilution 1 in 500</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Other Reagents</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Shigella flexneri</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Available from various laboratories by request</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Tryptone Casein Soya (TCS) broth</td>
			<td>BD Biosciences</td>
			<td>211825</td>
			<td>Standard growth medium for Shigella, application - bacterial growth</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">TCS agar</td>
			<td>BD Biosciences</td>
			<td>236950</td>
			<td>Standard growth agar for Shigella, application - bacterial growth</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Congo red</td>
			<td>SERVA Electrophoresis GmbH</td>
			<td>27215.01</td>
			<td>Distrimination tool for Shigell that have lost the virulence plasmid, application - bacterial growth</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Poly L lysine</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>P1274</td>
			<td>Useful to coating bacteria to increase infection, application - infection</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Gentamicin</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>G1397</td>
			<td>Selective killing of extracellular but not cytosolic bacteria, application - infection</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">HEPES</td>
			<td>Life Technologies</td>
			<td>15630-056</td>
			<td>PH buffer useful when cells are incubated at room-temperature, application - cell culture</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">DMEM</td>
			<td>Life Technologies</td>
			<td>31885</td>
			<td>Standard culture medium for HeLa cells, application - cell culture</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Fetal calf serum</td>
			<td>Biowest</td>
			<td>S1810-100</td>
			<td>5% supplementation used for HeLa cell culture medium, application - cell culture</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Non-essential amino acids</td>
			<td>Life Technologies</td>
			<td>11140</td>
			<td>1/100 dilution used for HeLa cell culture medium, application - cell culture</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">DMSO</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>D2650</td>
			<td>Reagent diluent, application - cell culture</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Sodium arsenite</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>S7400</td>
			<td>Potent stress granule inducer (Note: highly toxic, special handling and disposal required), application - stress inducer</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Clotrimazole</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>C6019</td>
			<td>Potent stress granule inducer (Note:health hazard, special handling and disposal required), application - stress inducer</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">PFA</td>
			<td>Electron Microscopy Scences</td>
			<td>15714</td>
			<td>4% PFA is used for standard fixation of cells, application - fixation</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Triton X-100</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>T8787</td>
			<td>Used at 0.03% for permeabilizationof host cells before immunofluorescent staining, application - permeabilization</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">A647-phalloidin</td>
			<td>Thermo Fisher</td>
			<td>A22287</td>
			<td>Dilution is at 1/40, best added during 2ary antibody staining, application - staining</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">DAPI</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>D9542</td>
			<td>Nucleid acid stain used to visualize both the host nucleus and bacteria, application - staining</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Parafilm</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>BR701501</td>
			<td>Paraffin film useful for immunofluorescent staining of coverslips, application - staining</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Prolong Gold</td>
			<td>Thermo Fisher</td>
			<td>36930</td>
			<td>Robust mounting medium that works well for most fluorophores , application - mounting</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Mowiol</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>81381</td>
			<td>Cheap and robust mounting medium that works well for most fluorophores, application - mounting</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">24-well cell culture plate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>CLS3527</td>
			<td>Standard tissue culture plates, application - cell culture</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">12-mm glass coverslips</td>
			<td>NeuVitro</td>
			<td>1001/12</td>
			<td>Cell culture support for immunofluorescent applications, application - cell support</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">forceps</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>81381</td>
			<td>Cheap and obust mounting medium that works well for most fluorophores, application - mounting</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Programs and Equipment</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Prism</td>
			<td>GraphPad Software</td>
			<td></td>
			<td>Data analysisand graphing program with robust statistical test options, application - data analysis</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Leica SP5</td>
			<td>Leica Microsystems</td>
			<td></td>
			<td>Confocal microsope, application - image acquisition</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Imaris</td>
			<td>Bitplane</td>
			<td></td>
			<td>Professional image analysis program, application - data analysis</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Excel</td>
			<td>Microsoft</td>
			<td></td>
			<td>Data analysis and graphing program, application - data analysis</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

immunofluorescence analysis of stress granule formation after bacterial challenge of mammalian cells

Die Fluoreszenz-Bildgebung von zellulären Komponenten ist ein wirksames Instrument zur Untersuchung von Wirts-Pathogen-Wechselwirkungen. Pathogene können viele verschiedene Merkmale infizierter Zellen beeinflussen, darunter Organellen-Ultrastruktur, zytoskeletale Netzwerkorganisation sowie zelluläre Prozesse wie Stressgranulat (SG). Die Charakterisierung, wie Pathogene Host-Prozesse untergraben, ist ein wichtiger und integraler Bestandteil des Feldes der Pathogenese. Während variable Phänotypen leicht sichtbar sind, ist die genaue Analyse der qualitativen und quantitativen Unterschiede in den zellulären Strukturen, die durch die pathogene Herausforderung induziert werden, für die Festlegung statistisch signifikanter Unterschiede zwischen experimentellen und Kontrollproben unerlässlich. SG-Bildung ist eine evolutionär konservierte Stressreaktion, die zu antiviralen Reaktionen führt und seit langem mit viralen Infektionen untersucht wird 1 . SG-Bildung wirkt sich auch auf Signalkaskaden aus und kann noch andere noch unbekannte Konsequenzen habenUnces 2 Die Charakterisierung dieser Stressreaktion auf andere Pathogene als Viren, wie bakterielle Pathogene, ist derzeit ein aufstrebendes Forschungsgebiet 3 . Dennoch ist die quantitative und qualitative Analyse der SG-Bildung noch nicht routinemäßig, auch in den viralen Systemen. Hier beschreiben wir ein einfaches Verfahren zur Induktion und Charakterisierung der SG-Bildung in nicht infizierten Zellen und in mit einem zytosolischen Bakterienpathogen infizierten Zellen, die die Bildung von SGs als Reaktion auf verschiedene exogene Spannungen beeinflussen. Die Analyse der SG-Bildung und -Anlage wird durch die Verwendung einer Anzahl von verschiedenen SG-Markern und des Spotdetektor-Plugins von ICY, einem Open-Source-Bildanalyse-Tool, erreicht.

Um das in diesem Manuskript beschriebene Protokoll zu erläutern und zu demonstrieren, charakterisierten wir das Bild von Clotrimazol-induzierten SGs in HeLa-Zellen, die mit dem cytosolischen Pathogen S. flexneri infiziert waren oder nicht. Eine Skizze des Verfahrens ist in Abbildung 1 dargestellt und umfasst virulente und avirulierende S. flexneri, die auf kongo-rote Platten, Bakterienpräparation, Infektion, Zusatz von Umweltbelastung, Pr...

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Immunofluorescence Analysis of Stress Granule Formation After Bacterial Challenge of Mammalian Cells

Wir beschreiben eine Methode zur qualitativen und quantitativen Analyse der Stressgranulatbildung in Säugetierzellen, nachdem die Zellen mit Bakterien und einer Anzahl unterschiedlicher Belastungen herausgefordert wurden. Dieses Protokoll kann angewendet werden, um die zelluläre Stressgranulat-Antwort in einem breiten Bereich von Wirts-bakteriellen Wechselwirkungen zu untersuchen.

Immunfluoreszenzanalyse der Stressgranulat-Bildung nach bakterieller Herausforderung von Säugetierzellen

Fluorescent imaging of cellular components is an effective tool to investigate host-pathogen interactions. Pathogens can affect many different features of ...

The overall goal of this experiment is to assess the effects of a bacterial infection on the ability of host cells to form stress granules to response to exogenous stress. This method is a valuable tool in the field of cellular microbiology for assessing whether or not a given pathogen is able to alter or subvert the whole stress granule pathway. The main advantage of this technique is that stress granules can be qualitatively and quantitatively be analyzed in a rigorous and automated manner using free image analysis programs.This methods provides insight into the dynamics of stress granule formation and composition and how these parameters are affected by a specific pathogen. Thank you. Before beginning the challenge, inoculate a red S.flexneri M90T bacteria colony from a freshly streaked tryptic soy agar 1%Congo red agar plate into a 15 milliliter conical tube, containing eight milliliters of tryptic soy broth.After tightening the lid, incubate the colony overnight with shaking at 222 RPM and 30 degrees Celsius. The next day, subculture 150 microliters of the bacteria in eight milliliters of fresh tryptic soy broth for about two hours at 37 degrees Celsius and 222 RPM to initiate a late exponential phase induction of virulence gene expression and to enhance the bacterial infectability. When the optical density of the subculture is between 0.6 and 0.9, transfer one milliliter of the bacteria into a 1.5 milliliter tube for their collection by centrifugation.And re-suspend the pellet in infection medium at an optical density of one. Next, aspirate the supernatants from each well of a HeLa cell coverslip culture. And carefully wash the HeLa cells with 500 microliters of fresh room temperature HeLa cell medium per well.Replace the wash with 500 microliters of infection medium per well, and centrifuge the 24 well plate to spin the bacteria onto the cells. Transfer the settled bacterial cocultures into a 37 degree Celsius tissue culture incubator for 30 minutes to facilitate the host cell infection. At the end of the incubation, remove the exogenous bacteria from the cells with three rinses in one milliliter of fresh 37 degree Celsius HeLa culture medium per wash.Then cover the infected cells with one milliliter of fresh culture medium containing gentamicin and return the plate to the cell culture incubator. At the end of the incubation, replace the medium with 500 microliters of the appropriate culture medium, supplemented with the stressor of interest, and return the cells to the tissue culture incubator. After one hour, aspirate the supernatant completely, and fix the samples in 0.5 milliliters of room temperature 4%paraformaldehyde in PBS for 30 minutes.Next, discard the fixative into the appropriate waste container, and wash the coverslips with one milliliter of tris-buffered saline for two minutes with gentle shaking. At the end of the wash, completely aspirate the TBS and permeabilize the cells in each well with 500 microliters of 0.3%Triton X-100 in TBS. After 10 minutes, replace the permeabilizing solution with one milliliter of TBS, swirl the plate gently, and replace the TBS with one milliliter of blocking solution for one hour at room temperature.To label the cells with a primary antibody cocktail of interest, spot 50 microliters of the primary antibody mix per coverslip onto a piece of plastic Parafilm firmly taped onto the bench top. Then use tweezers to pick up the first coverslip. And dab the edge of the coverslip onto a piece of tissue paper to remove the excess liquid.Carefully place the coverslip onto the drop and incubate the coverslips under the appropriate labeling conditions. At the end of the primary antibody labeling incubation, transfer each coverslip into an individual well of a new 24 well plate containing one milliliter of TBS per well, and wash the cells at room temperature on a plate shaker for five minutes three times. After the last wash, label the cells on each coverslip with the appropriate secondary antibody cocktail mix, as just demonstrated.And incubate the coverslips in the dark for one hour at room temperature. At the end of the secondary antibody labeling incubation, wash the cells in one milliliter of PBS three times in a new 24 well plate with gentle shaking as just demonstrated, but protected from light. After the last wash, briefly dip each coverslip in deionized water to remove the salt, dab the coverslip edges onto a tissue, and carefully mount the coverslips onto five microliters of fluorescence mounting medium per glass microscope slide without bubbles.Then seal the coverslip with nail polish. And store the slides as appropriate until imaging. To image the cells by fluorescence confocal microscopy, begin by selecting the appropriate objective and the appropriate fluorescent channels for image acquisition.Then acquire image stacks of the cells, using the appropriate imaging software. When all of the images have been captured, use the appropriate imaging analysis software to collapse the image stacks and save the stacks as TIFF files. Next, load a control and an experimental TIFF image to the image analysis platform, and select Lookup Table to open the channel parameters in the Sequence window.Click on all of the channel tab checkboxes to deactivate all of the channels. Then click channel zero, and click on the channel zero color bar to select the preferred color, increasing the intensity of the channel as necessary to visualize all of the structures. After selecting and adjusting each of the appropriate color channels for the experimental analysis, select the canvas tab and adjust the zoom tab to visualize about 10 cells per viewing field.Using the polygon tool, click on the cell of interest and extend the line around the cell to delineate the cell boundary. To name this region of interest, in the region of interest window, right-click on the cell of interest, and double-click on the region of interest's name to modify it. After selecting and naming all of the cells of interest in the same manner, open the Spot Detector application within the detection and tracking tab.Open the Pre Processing tab and select the channel to be analyzed. Within the Detector tab, select Detect bright spots over dark background and select the appropriate scale and sensitivity. Under the Region of Interest tab, select the suggested region of interest from the sequence.Under the Filtering tab, select NoFiltering. In the Output tab, select the appropriate output. Select Remove previous spots rendered as regions of interest and click no file selected to select the folder for saving the file.Then under the Display tab, select the appropriate options of interest and click Start Detection. Within the imaging analysis software, the spot detector can be used to identify the stress granules within each of the designated regions of interest. A binary image can then be generated to display all of the identified stress granules.Stress granule analysis must be carefully tailored to each stress granule market analyzed. For example, changing the size requirement of the region of interest detected, or changing the sensitivity of the detection parameters lead to varying results. At higher pixel size scales, smaller stress granules will not be counted, and the numbers of stress granules will decrease.While increasing the sensitivity results in an increase in the number of stress granules. For example, in this experiment, a scale of two with a sensitivity of 100 gave the best result from the stress granule marker G3BP1. While a scale of two with a sensitivity of 55 gave the best result for the EIF3B stress granule marker.The surface area can then be calculated from the size of the stress granules. Frequency distribution plots are useful for highlighting shifts in the size of stress granules between different cell populations. In addition, the intensity of the fluorescence can provide information about the quality of the stress granules analyzed.Once mastered, the whole cell challenge can be done in about six to seven hours, and the analysis can be completed in another two to three hours. While attempting this procedure, it's important to remember to always process the control and the experimental samples at the same time and under the same conditions to minimize variability within the data. Following this procedure, the analysis can also be extended to a three-dimensional volume to get additional insights into stress granule localization.This semi-automated procedure allows for a rigorous and unbiased analysis of stress granules in uninfected and infected cells. It can reveal previously unknown subversions of the stress granule pathway. After watching this video, you should have a good understanding of how to infect cells with bacteria, how to induce stress granule formation, and how to use a semi-automated approach for analyzing stress granules in a qualitative and quantitative manner.And don't forget that with Shigella flexneri and stress granule inducing agents like clotrimazole can be hazardous, and that precautions such as wearing gloves, working in a BL2 lab, and properly discarding all of the reagents are necessary.

Research

JoVE Journal

Immunology and Infection

Invasion of Human Cells by a Bacterial Pathogen

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Here we will describe how we study the invasion of human endothelial cells by bacterial pathogen Staphylococcus aureus . The general protocol can be ...

Forschung

Immunologie und Infektion

In Vitro Assay of Bacterial Adhesion onto Mammalian Epithelial Cells

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In-vitro-Assay der bakteriellen Adhäsion auf Mammalian Epithelzellen

To cause infections, bacteria must colonize their host. Bacterial pathogens express various molecules or structures able to promote attachment to host ...

Introducing Shear Stress in the Study of Bacterial Adhesion

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During bacterial infections a sequence of interactions occur between the pathogen and its host. Bacterial adhesion to the host cell surface is often the ...

Following Cell-fate in E. coli After Infection by Phage Lambda

Following Cell-fate in E. coli After Infection by Phage Lambda

Nach Cell-Schicksal<em&gt; E. coli</em&gt; Nach Infektion mit Phagen

The system comprising bacteriophage (phage) lambda and the bacterium E. coli has long served as a paradigm for cell-fate determination1,2. Following the ...

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Die Beurteilung Somatische Hypermutation in Ramos B-Zellen nach Überexpression oder Knockdown von spezifischen Genen

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Fluorescence Microscopy Methods for Determining the Viability of Bacteria in Association with Mammalian Cells

Fluoreszenz-Mikroskopie-Methoden zur Bestimmung der Lebensfähigkeit der Bakterien in Verbindung mit Säugerzellen

Central to the field of bacterial pathogenesis is the ability to define if and how microbes survive after exposure to eukaryotic cells. Current protocols ...

Electroporation of Functional Bacterial Effectors into Mammalian Cells

Elektroporation von Functional bakterielle Effektoren in Säugerzellen

The study of protein interactions in the context of living cells can generate critical information about localization, dynamics, and interacting partners. ...

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

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Generation und Multi-phänotypischen High-Content-Screening<em&gt; Coxiella burnetii</em&gt; Transposon-Mutanten

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

Methods to Inhibit Bacterial Pyomelanin Production and Determine the Corresponding Increase in Sensitivity to Oxidative Stress

Verfahren zur Inhibierung Bakterielle Pyomelanin Produktion und Bestimmen der entsprechenden Erhöhung der Empfindlichkeit gegenüber oxidativem Stress

Pyomelanin is an extracellular red-brown pigment produced by several bacterial and fungal species. This pigment is derived from the tyrosine catabolism ...

Implementation of a Permeable Membrane Insert-based Infection System to Study the Effects of Secreted Bacterial Toxins on Mammalian Host Cells

Implementierung eines Systems durchlässige Membran Insert-basierten Infektion der Auswirkungen von sekretierten bakteriellen Toxins zur Untersuchung auf Säugetierwirtszellen

Many bacterial pathogens secrete potent toxins to aid in the destruction of host tissue, to initiate signaling changes in host cells or to manipulate ...