Summary

Purification des protéines de surface cellulaire biotinylées de<em> Rhipicephalus microplus</em> Cellules intestinales épithéliales

Published: July 23, 2017
doi:

Summary

Une méthodologie à base de gradient de centrifugation modifiée a été utilisée pour isoler les cellules épithéliales du tissu intestinal de Rhipicephalus microplus . Les protéines liées à la surface ont été biotinylées et purifiées par des billes magnétiques de streptavidine pour une utilisation dans les applications en aval.

Abstract

Rhipicephalus microplus – la tache du bétail – est l'ectoparasite le plus important en termes d'impact économique sur le bétail en tant que vecteur de plusieurs agents pathogènes. Des efforts ont été dédiés au contrôle des tiques du bétail pour diminuer ses effets néfastes, en mettant l'accent sur la découverte de candidats vaccinés, tels que le BM86, situé à la surface des cellules épithéliales intestinales. La recherche actuelle se concentre sur l'utilisation de l'ADNc et les bibliothèques génomiques, afin d'examiner d'autres vaccins candidats. L'isolement des cellules intestinales de tiques constitue un avantage important dans l'étude de la composition des protéines de surface sur la membrane des cellules intestinales de la tique. Cet article constitue une méthode nouvelle et réalisable pour l'isolement des cellules épithéliales, à partir des tumeurs de la tumeur du R. microplus semi-engorgé . Ce protocole utilise le TCEP et l'EDTA pour libérer les cellules épithéliales des tissus de support sous-épithélial et une gradient de centrifugation de densité discontinueNt pour séparer les cellules épithéliales d'autres types de cellules. Les protéines de surface cellulaire ont été biotinylées et isolées à partir des cellules épithéliales intestinales, en utilisant des billes magnétiques liées à la streptavidine permettant des applications en aval dans FACS ou une analyse LC-MS / MS.

Introduction

Rhipicephalus microplus , la tache du bétail, est l'ectoparasite le plus important en termes d'impact économique sur l'industrie bovine des régions tropicales et sous-tropicales, car il vecteur de fièvre tectine bovine (babésiose), d'anaplasmose et de piroplasmose équine 1 , 2 , 3 , 4 . Les efforts ont été dédiés au contrôle des tiques du bétail, afin de diminuer l'effet néfaste, mais les méthodes conventionnelles telles que l'utilisation d'acaricides chimiques présentent des inconvénients implicites, comme la présence de résidus chimiques dans le lait et la viande, et l'augmentation de la prévalence des tiques résistant chimiquement 5 , 6 , 7 . Par conséquent, on a étudié le développement de méthodes alternatives de contrôle des tiques, telles que l'utilisation de bétail à résistance naturelle, le contrôle biologique (biopesticides) et le vaccinInes 4 , 5 , 6 , 7 , 8 , 9 .

Dans la recherche de protéines capables d'être utilisées comme vaccins candidats, la recherche actuelle est axée sur l'intestin de tique. La paroi du midgut est construite à partir d'une seule couche de cellules épithéliales reposant sur une fine lame basale, l'extérieur de la lame basale formant un réseau de muscles. Les observations de lumière et de microscope électronique indiquent que le intestin moyen se compose de trois types de cellules: réserve (indifférenciée), sécrétoire et digestive. Le nombre de types de cellules varie considérablement en fonction de la phase physiologique. Les cellules sécrétoires et digestives proviennent toutes deux des cellules de réserve 18 , 19 , 20 .

La construction de bibliothèques d'ADNcExaminer la composition de l'intestin de tache a conduit à l'identification de protéines antigéniques, telles que Bm86, en tant que vaccin potentiels candidats 2 , 3 , 4 . La glycoprotéine Bm86 est localisée à la surface des cellules intestinales de la tique et induit une réponse immunitaire protectrice contre la tumeur du bétail ( R. microplus ) chez les bovins vaccinés. Les IgG anti-Bm86 produites par l'hôte immunisé sont ingérées par la tique, reconnaissent cet antigène à la surface des cellules intestinales de tiques et perturbent ensuite la fonction et l'intégrité des tissus intestinaux. Les vaccins basés sur les antigènes Bm86 ont montré un contrôle efficace de R. microplus et de Rhipicephalus annulatus, en réduisant le nombre, le poids et la capacité de reproduction des femelles engorgantes, entraînant une infestation larvaire réduite dans les générations de tiques subséquentes 4 . Cependant, les vaccins basés sur Bm86 ne sont pas efficaces contre toutes les étapes de la tique et ontA démontré une efficacité insatisfaisante contre certaines souches géographiques de R. microplus , par conséquent, les industries du bœuf et des produits laitiers ont mal adopté ces vaccins 2 , 4 .

La capacité d'isoler les cellules épithéliales de l'intestin grêle est une innovation importante qui permettrait à la progression de la recherche de déterminer la composition de la membrane protéique, y compris la morphologie et la physiologie dans différentes conditions environnementales. La méthode décrite ici utilise l'agent de chélation de l'acide éthylènediaminetétracétique (EDTA) et l'agent réducteur tris (2-carboxyéthyl) phosphine (TCEP) pour libérer l'épithélium à partir de ses tissus de support sous-épithélial 10 . L'épithélium est récupéré suite à une rupture mécanique des tissus par tremblement, puis centrifugation en gradient discontinu à Percoll. Cet article décrit une technique réalisable et novatrice pour l'isolement de l'épiCellules cellulaires. Les protéines de surface cellulaire biotinylées, isolées de la surface de ces cellules épithéliales, peuvent ensuite être analysées dans des applications en aval telles que l'analyse FACS et / ou LC-MS / MS.

Protocol

1. Dissection de l'épithélium intestinal de R. microplus Recueillir des tiques semi-engorgées de bovins le jour de l'expérience. Dissectez les tiques dans les 24 h après le retrait de l'hôte. Adhérer une bande de ruban adhésif au fond de la boîte à pétri 92 mm x 16 mm. Ajouter une goutte de super colle sur la bande. Placez la tique, côté ventral vers le bas sur la super-colle, laissez sécher pendant 2 min. Verser 100 ml de solution saline ta…

Representative Results

Les cellules épithéliales ont été isolées des tissus intestinaux de R. microplus selon le schéma présenté dans la figure 1 . L'imagerie microscopique de fluorescence représentative des cellules épithéliales intestinales préparées à l'aide de ce protocole est illustrée à la Figure 2A Et 2B. Comme l'isolement cellulaire e…

Discussion

Les infestations de tiques de bétail constituent un problème majeur pour l'industrie bovine dans les régions tropicales et subtropicales du monde, avec la méthode de contrôle la plus commune dépend de l'utilisation d'acaricides 1 , 4 . Bm86 a été précédemment identifié dans la surface épithéliale intestinale comme antigène protecteur contre l'infestation par R. microplus 10 , avec un succès limité …

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Les auteurs souhaitent remercier la Biosecurity Tick Colony (Queensland Department of Agriculture & Fisheries, Australie) pour la fourniture des tiques Rhipicephalus microplus utilisées pour cette étude, et Lucas Karbanowicz pour l'assistance au tournage vidéo.

Materials

0.4% Trypan Blue ThermoFisher Scientific 15250061
1.5 mL microcentrifuge tube Eppendorf 3322
100mM Carbonate Buffer 3.03 g Na2CO3, 6.0 g NaHCO3 1000 ml distilled water pH 9.6
16 mL centrifuge tubes with sealing cap Thermo Scientific 3138-0016 Cool in ice prior to gradient
250 µM cell strainer Thermo Fisher 87791
3,3′,5,5′-Tetramethylbenzidine (TMB) Liquid Substrate System for ELISA Sigma T0440 Stored at 4C
30% Hydrogen Peroxide Labscene BSPA5.500
4-20% Tris-MOPS Gel Gen Script M42015
4-Chloro-1-naphthol tablet Sigma-Aldrich C6788
50 mL Falcon Tube Corning Blue 30 x 115mm style. Polyproplyene conical tube.
70 µM cell strainer BD Falcon 352350
AP15 filter paper Millipore AO1504200
Biotin (Type A) Conjugation Kit Abcam Ab102865
Dissection microscope Olympus SZX7
DP Manager  Olympus 2.2.1.195 Cell imagery software
Duct Tape Home Handyman 48mm x 25mm Duct Tape
Dulbecco’s Modified Eagle Medium Gibco 11995-065 DMEM – ice cold for protocol
EDTA Amresco 0105-500G
F96 Maxisorp Immuno Plate Nunc 439454
Fetal Bovine Serum Sigma-Aldrich 12003C FCS
Fluorescence microscope   Olympus  BX51
Fluoroshield with DAPI Sigma-Aldrich F6057-20ML DAPI
Forceps Dumont #9 Dumont – Switerzland
Glycerol Sigma-Aldrich G5516 Glycerol for molecular biology >99%
Glycine Sigma-Aldrich 410225
Hand-Held Counter Officeworks JA0376230
Hank’s Balanced Salt Solution Sigma Life Sciences H9394 HBSS – ice cold for protocol
Hemacytometer Optik Lakor
L-Glutathione oxidized Sigma-Aldrich G4376
Magnetic Separation Stand Novagen 4-Tube Magnetic Separation Rack
Methanol Sigma-Aldrich 179337
Milli-Q Water Millipore ZRXQ003WW Integral Water Purification System for Ultrapure Water
Nitrocellulose Membrane Life Sciences 66485 30cm x 3M pure nitrocellulose membrane
PageRuler Prestained protein Ladder Thermo-Fisher SM0671
PBS 1.16 g Na2HPO4, 0.1 g KCl, 0.1 g K3PO4, 4.0 g NaCl (500 ml distilled water) pH 7.4
Percoll Sigma-Aldrich P1644-500ML
Peristaltic Pump Masterflex 7518-10
Phosphoric Acid Sigma-Aldrich P6560
Pierce Protein-Free T20 PBS Blocking Buffer Thermo-Scientific 37573 Stored at 4C. Blocking Buffer
Protease Inhibitor Cocktail Sigma-Aldrich P8215-5ML PIC – stored at -20 °C
Quick Start Bradford Dye Reagent 1x Biorad 500-0205 For Bradford Assay
Quick Start BSA Standards Biorad 500-0207 BSA standards for Bradford Assay
Scalpel Lab. Co Size 11 Scalpel
SilverQuest TM Staining Kit Invitrogen LC6070
Simply Blue TM Safe Stain  Invitrogen LC6060
Sorvall C6+ Ultracentrifuge Thermo Scientific 46910
Streptavidin (HRP) Abcam AB7403
Streptavidin Magnetic Beads New England Biolabs S1420S
Super Glue – Ultra Fast Mini UHU UHU Super Glue 1mg. Ultra Fast mini
Table-top Centrifuge Eppendorf 22331
TCEP Thermo Fisher 20490
Triton X-100 Biorad 161-0407
Tween-20 Sigma P2287-500ML
Vortex Mixer Ratek VM1
Water Bath Grant GD100

References

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Cite This Article
Karbanowicz, T. P., Lew-Tabor, A., Rodriguez Valle, M. Purification of Biotinylated Cell Surface Proteins from Rhipicephalus microplus Epithelial Gut Cells. J. Vis. Exp. (125), e55747, doi:10.3791/55747 (2017).

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