Summary

Imagerie de Ca2 + réponses au cours de l’Infection des cellules épithéliales de Shigella

Published: May 24, 2018
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Summary

Nous présentons ici les protocoles afin de visualiser les réponses de calcium (Ca2 +) induites par les cellules HeLa infectées par Shigella. En optimisant les paramètres de l’infection bactérienne et d’imagerie avec Ca2 + des sondes fluorescentes, atypique globales et locales Ca2 + signaux induits par des bactéries sur une gamme étendue de la cinétique de l’infection sont caractérisés.

Abstract

Ca2 + est un ion ubiquitaire impliqué dans tous les processus cellulaires connus. Alors que Ca2 + réponses globales peuvent affecter le sort de la cellule, les variations locales de Ca2 + cytosolique des concentrations libre, liées à la libération de réserves internes ou un influx à travers les canaux de la membrane plasmique, régulent les processus de cellules corticales. Pathogènes qui respecte ou envahir l’hôte cellules déclencheur une réorganisation du cytosquelette d’actine qui sous-tendent la membrane plasmique hôte, affectant probablement Ca2 + signalisation tant mondial que local. Parce que ces événements peuvent se produire dans les basses fréquences de façon Pseudo-aléatoire stochastique plus longue cinétique, l’analyse des signaux de Ca2 + induite par des agents pathogènes soulève des défis techniques majeurs qui doivent être abordées.

Nous rapportons ici, protocoles pour la détection de Ca2 + des signaux les et mondiaux sur une infection Shigella des cellules épithéliales. Dans ces protocoles, artefacts liés à une exposition prolongée et photovieillissement associée à l’excitation de Ca2 + des sondes fluorescentes sont dépannez-effectué en contrôlant rigoureusement les paramètres d’acquisition au cours de périodes définies au cours d’une Shigella invasion. Des procédures sont mises en œuvre pour analyser rigoureusement l’amplitude et la fréquence des signaux2 + Ca cytosoliques globales au cours de la cinétique d’infection étendue à l’aide de la sonde chimique Fluo-4.

Introduction

Ca2 + réglemente tous les processus cellulaires connus, notamment la réorganisation du cytosquelette, les réponses inflammatoires et voies de mort cellulaire, associés à des interactions hôte-pathogène1,2,3. Dans des conditions physiologiques, des concentrations2 + Ca cytosoliques basales sont faibles, dans les centaines de gamme nM, mais peuvent être soumises à des augmentations transitoires lors de la stimulation agoniste. Ces variations montrent souvent comportement oscillatoire sous l’action des pompes et des canaux à la membrane de plasma et le réticulum endoplasmique. Le modèle de ces oscillations est caractérisé par la période, la durée et amplitude de Ca2 + augmente et est déchiffré par les cellules qui, à leur tour, déclenchent des réponses spécifiques dans ce qu’on appelle le Ca2 + code4,5 . Une augmentation soutenue de la concentration de Ca2 + cytosolique dans des conditions pathologiques peut-être conduire à la mort de cellule associée à la perméabilisation des membranes mitochondriales et le déblocage de pro-apoptotiques et nécrotiques facteurs6, 7.

Shigella, l’agent causal de la dysenterie bacillaire, envahit les cellules épithéliales en injectant des effecteurs dans les cellules de l’hôte à l’aide d’un type III sécrétion système (T3SS)8,9. Ca2 + signaux les et mondiaux provoquées par la T3SS est associé liée une invasion de Shigella des cellules hôtes. En ce qui concerne le pore-forming toxines, le translocon T3SS qui insère dans les membranes des cellules hôtes et est nécessaire pour l’injection des effecteurs T3SS est probablement responsable de l’activation de PLC et l’inositol (1, 4, 5) trisphosphate (InsP3)-dépendant Ca2 + Communiqué. Communique de la combinaison de la stimulation localisée de PLC et l’accumulation de l’actine polymérisée dans les endroits d’un résultat d’invasion de Shigella dans un anormalement longue durée dépendant InsP3 Ca2 + 10. Le type III processeur d’effets IpgD, une phosphatidyl 4,5 bisphosphate (PIP2) -4-phosphatase, limite l’espace local de PIP2, contrôlant ainsi la quantité de substrat disponible pour PLC générer des InsP3, ce qui contribue à l’isolement des locaux Ca2 + réponses à l’invasion bactérienne sites11,12. Ces locaux Ca2 + réponses susceptibles de contribuer à la polymérisation de l’actine à Shigella invasion sites10. Réponses2 + Ca globales qui sont aussi provoquées par Shigella, cependant, sont indispensables pour le processus d’invasion bactérienne mais déclencher l’ouverture de connexine hémicanaux à la membrane plasmique et la libération d’ATP dans l’extracellulaire compartiment. ATP libérée, agissant de manière paracrine, stimule à son tour, Ca2 + oscillatoires réponses dans des cellules à côté de la cellule infectée. IpgD est également responsable de la mise en forme Ca2 + réponses globales dans des réponses isolées erratiques avec la dynamique lente. Finalement, après une infection bactérienne prolongée, IpgD conduit à l’inhibition des signaux2 + Ca induite par l’InsP3. Par le biais de son interférence avec la signalisation de Ca2 + , IpgD retarde un Ca2 +-activation dépendante calpaïne permettant le démontage des structures d’adhérence focale et le détachement prématuré d’infecté les cellules13.

Alors que les signaux de Ca2 + sont impliqués dans les aspects critiques de la pathogenèse, l’utilisation d’un micro-organisme soulève un certain nombre de défis techniques qui ne sont pas rencontrés dans les études classiques agoniste. Protocoles décrits ici utilisent le couramment utilisé Ca2 + chimique indicateur fluorescent Fluo-4 que nous avons conçu pour caractériser les signaux locaux de Ca2 + au cours d’une infection de Shigella . Étapes essentielles pour la détection de ces signaux sont discutés, ainsi que les procédures mises en place pour leur analyse quantitative qui sert à caractériser le rôle des effecteurs bactériennes dans la signalisation de Ca2 + .

Protocol

1. les préparatifs Préparation de bactéries Les bactéries de la plaque — souche sauvage deShigella exprimant l’adhésine aloudi (M90T-aloudi) — sur un trypticase agar de soja (TCS) plaque contenant 0,01 % du rouge Congo (CR) et les incuber pendant 18 heures à 37 ° C.Remarque : Pour augmenter leur reproductibilité, les plaques de Shigella , obtenus à l’étape 1.1.1 sont stockés à 4 ° C et doivent être utilisés dans une semaine, parce que tou…

Representative Results

Invasion de Shigella est associée à atypique durable Ca2 + réponses locales : À la suite du protocole mentionné ci-dessus, les cellules HeLa Fluo-4-chargés ont été contestées avec WT Shigella et acquisitions de flux ont été effectuées pour analyser les signaux de Ca2 + . Une expérience représentative est illustrée à la Figure 1, avec une série d…

Discussion

Cet article décrit le protocole que nous avons conçu pour suivre les signaux locaux de Ca2 + pendant la cinétique relativement courte d’une invasion de Shigella , en plus de Ca2 + réponses globales au cours de la longue cinétique de Shigella. Ci-dessous, la clé se trouvent des questions qui doivent être abordées afin d’optimiser la détection de Ca2 + signaux tout en minimisant toute ingérence dans les processus biologiques.

Chimique…

Divulgations

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Nous remercions Thomassin Jenny-Lee pour son aide dans l’édition du manuscrit. Le travail a été soutenu par l’ANR accorde MITOPATHO et PATHIMMUN, des subventions du Labex Memolife et Shigaforce de IDEX PSL. Chunhui Sun est récipiendaire d’une bourse de doctorat de la China Scholarship Council. Laurent Combettes et Guy Tran Van Nhieu sont lauréats d’une bourse de WBI-France Tournesol programme N ° 31268YG (Wallonie-Bruxelles International, Fonds de la Recherche Scientifique, Ministère Français des Affaires étrangères et européennes, Ministère de l’enseignement supérieur et de la Recherche dans le cadre des Partenariats Hubert Curien).

Materials

Fluo-4 AM Invitrogen F14201
Metamorph version 7.7 Universal Imaging
CoolLED illumination system pE-2 Roper Scientific
micro-dish 35 mm, high  IBIDI 81156
Trypticase Soy (TCS) broth Thermofisher B11768
TCS agar Thermofisher B11043
Congo red Sigma-Aldrich 75768
M90T-AfaE Sun et al. 2017 Shigella flexneri serotype V. expressing the AfaE adhesin
ipgD-AfaE Sun et al. 2017 isogenic ipgD mutant strain expressing the AfaE adhesin

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Citer Cet Article
Smail, Y., Sun, C., Combettes, L., Tran Van Nhieu, G. Imaging Ca2+ Responses During Shigella Infection of Epithelial Cells. J. Vis. Exp. (135), e57728, doi:10.3791/57728 (2018).

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