Salmonella typhimuriumyalıtım-makrofajlar üzerinden Phagosomes içeren
Summary
Biz burada Salmonella typhimuriumyalıtım için basit ve hızlı bir yöntem tarif-biotin ve streptavidin bakterilerle kaplama tarafından phagosomes üzerinden makrofajlar içeren.
Abstract
Salmonella typhimurium insanlarda mide iltihabı neden olur fakültatif intraselüler bir bakteridir. Lamina propria, S. işgalinden sonra Typhimurium bakteriler hızla tespit ve makrofajlar tarafından phagocytized ve bozulmuş için phagosomes bilinen veziküller içinde bulunan. S. yalıtım Typhimurium-içeren phagosomes yaygın olarak kullanılan çalışma nasıl S. Typhimurium enfeksiyonu bakteriyel bozulma önlemek için phagosome olgunlaşma sürecinin değiştirir. Klasik, yalıtım bakteri içeren phagosomes Sükroz degrade Santrifüjü tarafından gerçekleştirilen. Ancak, bu işlem zaman alır ve özel ekipman ve belirli bir ölçüde beceri gerektirir. Burada açıklanan S. yalıtım için basit ve hızlı bir yöntem olduğunu Typhimurium-makrofajlar üzerinden phagosomes bakterileri biotin streptavidin Birleşik manyetik boncuklar ile kaplama tarafından içeren. Bu yöntemle elde edilen phagosomes deneyleri, protein, metaboliti ve lipid çözümlemesi gibi geniş bir yelpazesi için izole phagosomes kullanımını sağlayan seçtikleri herhangi bir arabellekte askıya alınabilir. Özet olarak, bu yöntem S. yalıtım için Typhimurium-phagosomes içeren belirli, verimli, hızlı, en az ekipman için ve yalıtım Sükroz degrade-ultrasantrifüj tarafından klasik yöntem’den daha çok yönlüdür.
Introduction
Makrofajlar algılayan, yutmak ve herhangi bir yabancı parçacık mikroorganizmalar bakteri gibi işgal için apoptotik hücreler arasında değişen periferik dokularda mevcut aşağılamak özel fagositik hücreler dolaşmaktadır. Reseptör aracılı yüzey tanıma patojen belirli işaretleri (patojen ilişkili moleküler desen veya PAMPs da bilinir) mikroorganizmalar yüzeyinde yaygın olarak mevcut makrofajlar içinde hücresel membran karmaşık bir yeniden yapılanma başlatmak. sipariş surround ve patojen1işbirliği için.
Yutulmak patojen sonra phagosome bilinen bir hücre içi vezikül makrofaj tarafından yer alıyor. Diğer veziküller endosomes ve organellerin gibi olaylarla fisyon ve füzyon dizi sayesinde patojen içeren phagosome phagosomal içerik ortadan kaldırılması için gerekli proteinleri bir dizi satın aldı. Bu nedenle, phagosome enzimatik kompozisyon phagosome olgunlaşma2olarak bilinen bu işlem süresince son derece değişkendir.
Fagositoz kısa bir süre sonra karmaşık katmaninin ATPaz (v-ATPaz) Fusion endosomes3phagosome membran dahil multimeric. Bu karmaşık ATP sitozol phagosome4Lümen için gelen pompa proton için kullanır. Phagosome asitleştirme diğer veziküller5 füzyon olaylarla ve pH bağımlı degradative enzimler6çok sayıda aktivasyonu için gereklidir. Phagosome membran üzerinde hızlı bir şekilde monte başka bir multimeric enzimatik karmaşık NADPH-oksidaz (NOX) karmaşık değil. NOX karmaşık NADPH bu phagosome Lümen salgılanan ve bu önemli ölçüde katkı7yutulmak mikroorganizmaların öldürülmesi için Reaktif oksijen türleri (ROS) üretmek için oksitlenir.
Olgunlaşma ilk adımları uyguladığınızda, phagosomes işaretleri genellikle Rab5 ve erken ve geç endosomes v-ATPaz8V0 alt birim ile birlikte sırasıyla Rab7 gibi mevcut. Organellerin ve geç endosomes phagosomes füzyonu phagocytized patojen maruz hydrolytic enzimler cathepsin proteaz, lipaz ve β-galaktozidaz9gibi çok çeşitli sonuçlanır. Lümen asitleştirme da bu enzimlerin aktivasyonu için gereklidir. Örneğin, etkin kısa form üretmek için cathepsin D bölünme pH bağımlı10‘ dur. Bu enzimler patojen bozulmasına yol açar ve makrofaj MHC kompleksi (MHC) Sınıf II molekülleri bir adaptif immün yanıt11tetiklemek için T hücrelere tarafından sunulan kısa peptidler patojen kaynaklı üretim aracılık.
Bu nedenle, phagosome olgunlaşma doğuştan gelen bağışıklık yanıtı için çok önemlidir ve bağışıklık sisteminin doğuştan gelen ve edinilmiş silah bağlar. Patojenler ortadan kaldırılması phagosome olgunlaşma yukarıda açıklanan sürecinde makrofajlar tarafından üstesinden gelmek için stratejiler geliştirmişlerdir hiç de şaşırtıcı değil. Örneğin, hücre içi bakterilerin Mycobacterium tüberküloz ve Legionella pneumophila inhibe v-ATPaz derleme ve bunun sonucunda Lümen asitleştirme12,13 phagosome olgunlaşma önlemek . Listeria Monositogenez veya Shigella flexneri gibi diğer bakteri sitozol14,15kaçmak için phagosome membran gözenek oluşumu teşvik. Öte yandan Salmonella enterica serovar typhimurium (S. typhimurium) phagosome içinde onun çoğaltma16için uygun bir yer haline dönüştürmek için çarpıtma özelliklerini değiştirmek yapabiliyor. Bu yeteneği S. yapar typhimurium patojen-aracılı girişim phagosome olgunlaşma eğitim için çok ilginç bir model.
S. typhimurium insanlarda mide iltihabı neden olur fakültatif intraselüler bir bakteridir. Lamina propria, S. işgalinden sonra Typhimurium bakteriler hızla tespit ve makrofajlar tarafından phagocytized ve phagosomes17içinde bulunan. Bazı raporlar daha önce o S. tarif var Typhimurium-içeren phagosomes vericiler için hem endosomes hem de organellerin18sunmak ve diğer çalışmalar phagosome-lysosome füzyon S. engelledi bulduk Typhimurium enfeksiyonu19.
Başlangıçta, phagosome olgunlaşma üzerine S. Typhimurium enfeksiyonu ayirt mikroskobu tarafından araştırmış. Bakteri içeren izolasyonu için yöntemlerin geliştirilmesi sayesinde phagosomes etkin phagosome içerik endosome ve lysosome açısından daha doğru bir çalışma. Bugüne kadar bakteri içeren yalıtımı için kullanılan ana yöntem phagosomes hücre altı ayırma Sükroz adım degradeler18,20olduğunu. Ancak, bu yöntem phagosomes mekanik zarar verebilir, phagosomal bileşenleri (protein ve yağlar) kararlılığını etkileyebilir ve zaman alıcı birden fazla Santrifüjü adımları gerektirir. Ayrıca, bir ultracentrifuge kullanımını gerektirir: her laboratuvar için erişilebilir değil özel ekipman parçası.
Son zamanlarda, yeni bir yaklaşım bakteriyel içeren izolasyonu için uygulanmış olan bakteriyel patojenler biotinylated lipopetide (Lipobiotin) ile etiketlenir phagosomes, çıkarılan manyetik boncuklar21 streptavidin Birleşik kullanarak . Önerdiğimiz alternatif tamamlayıcı bir yöntem bakteriyel yüzey Amin içeren oluştururlar NHS-Biotin ile etiketleme tarafından streptavidin Birleşik manyetik boncuklar tarafından takip. Bu yöntemle elde edilen phagosomes son derece endosome ve lysosome işaretleyicilerini zenginleştirilmiş ve deneyleri, protein analizi omics analiz için geniş bir yelpazesi için kullanılır. Ayrıca, ultracentrifuges gibi özel ekipman gerektirmez. Ayrıca, Santrifüjü adımları ortadan kaldırarak, phagosomes mekanik hasar ve istihdam süreyi önemli ölçüde azalır. Bu yöntem gibi gram-pozitif Staphylococcus aureusda bu el yazması dahil, diğer bakteriler içeren phagosomes yalıtım için kolayca adapte edilebilir. Özet olarak, bu yöntem S. yalıtım için Typhimurium-phagosomes içeren bu basit, düşük maliyetli, ve daha az zaman klasik yalıtım Sükroz tarafından alıcı degrade-ultrasantrifüj son derece oluşturma, bakteri içeren phagosomes zenginleştirilmiş.
Protocol
Representative Results
Discussion
S. yalıtım için yeni bir yöntem Typhimurium-phagosomes bakterileri biotin ve streptavidin Birleşik manyetik boncuklar ile kaplama tarafından içeren burada anlatılan. Hücre zarının nazik bozulma sonra bakteri içeren phagosomes kolayca bir manyetik raf kullanarak elde edilebilir. Gösterdiğimiz bakteri etiketleme iltihap ikna etmek için kapasite patojenin koruyan ve ana hücrenin fagositik özelliğini değiştirmez. Bakteri ve endosome/lysosome bu yöntemle elde edilen phagosomes önemlisi,…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Robinson’ın laboratuarında araştırma hücresel stres yanıt Aging-Associated hastalıkları, Köln Üniversitesi, Almanya Köln mükemmellik kümede fon tarafından desteklenmektedir (CECAD; DFG içinde mükemmellik girişimi Alman Federal tarafından finanse edilen ve hükümetlerin devlet) ve Deutsche Forschungsgemeinschaft (SFB 670), Köln servet ve Maria-Pesch Vakfı Üniversitesi Köln, Almanya dan gelen hibe.
Materials
| EZ-Link NHS Biotin | Thermo Fisher Scientific | 20217 | |
| FluidMag Streptavidin | Chemicell | 4205 | |
| PIPES | Carl Roth | 9156.2 | |
| MgCl2 | Carl Roth | A537.4 | |
| EGTA | Carl Roth | 3054.3 | |
| Sucrose | Carl Roth | 4621.1 | |
| Mannitol | Carl Roth | 4175.1 | |
| DTT | Sigma | 43816 | |
| Halt Protease and Phosphatase inhibitor cocktail | Thermo Fisher Scientific | 1861280 | |
| Cytochalasin B | Sigma | C6762 | |
| DYNAL or DynaMag Magnet | Thermo Fisher Scientific | 12321D | |
| SmartSpec 3000 Spectrophotometer | Bio-Rad | 170-2501 | |
| Bacterial loop (10µl) | Sarstedt | 86.1562.010 | |
| Salmonella enterica serovar Typhimurium SL1344 | Leibniz Institute DSMZ-German collection of Microorganisms and Cell Cultures | ||
| RPMI | Biochrom | FG1415 | |
| PBS | Biochrom | L1825 | |
| Cy5-streptavidin | Invitrogen | SA1011 | |
| anti-beta-actin antibody | Santa Cruz Biotechnology | sc-47778 | |
| anti-mCherry antibody | Thermo Fisher Scientific | PA5-34974 | |
| anti-Rab5 antibody | Santa Cruz Biotechnology | sc-46692 | |
| anti-Rab7 antibody | Santa Cruz Biotechnology | sc-10764 | |
| anti-v-ATPase (V0) antibody | Santa Cruz Biotechnology | sc-28801 | |
| anti-v-ATPase (V1) antibody | Santa Cruz Biotechnology | sc-20943 | |
| anti-cathepsin D antibody | Santa Cruz Biotechnology | sc-6486 | |
| anti-Tomm20 antibody | Santa Cruz Biotechnology | sc-17764 | |
| anti-calnexin antibody | Santa Cruz Biotechnology | sc-46669 | |
| anti-GAPDH antibody | Santa Cruz Biotechnology | sc-20357 |
References
- Freeman, S. A., Grinstein, S. Phagocytosis: receptors, signal integration, and the cytoskeleton. Immunol Rev. 262 (1), 193-215 (2014).
- Kinchen, J. M., Ravichandran, K. S. Phagosome maturation: going through the acid test. Nat Rev Mol Cell Bio. 9 (10), 781-795 (2008).
- Lafourcade, C., Sobo, K., Kieffer-Jaquinod, S., Garin, J., van der Goot, F. G. Regulation of the V-ATPase along the Endocytic Pathway Occurs through Reversible Subunit Association and Membrane Localization. Plos One. 3 (7), e2758 (2008).
- Forgac, M. Vacuolar ATPases: rotary proton pumps in physiology and pathophysiology. Nat Rev Mol Cell Bio. 8 (11), 917-929 (2007).
- Marshansky, V., Futai, M. The V-type H+-ATPase in vesicular trafficking: targeting, regulation and function. Curr Opin Cell Biol. 20 (4), 415-426 (2008).
- Ullrich, H. J., Beatty, W. L., Russell, D. G. Direct delivery of procathepsin D to phagosomes: Implications for phagosome biogenesis and parasitism by Mycobacterium. Eur J Cell Biol. 78 (10), 739-748 (1999).
- Bedard, K., Krause, K. H. The NOX family of ROS-generating NADPH oxidases: Physiology and pathophysiology. Physiol Rev. 87 (1), 245-313 (2007).
- Haas, A. The phagosome: Compartment with a license to kill. Traffic. 8 (4), 311-330 (2007).
- Scott, C. C., Botelho, R. J., Grinstein, S. Phagosome maturation: A few bugs in the system. J Membrane Biol. 193 (3), 137-152 (2003).
- Turk, V., et al. Cysteine cathepsins: From structure, function and regulation to new frontiers. Bba-Proteins Proteom. 1824 (1), 68-88 (2012).
- Ramachandra, L., Song, R., Harding, C. V. Class II MHC molecules and peptide complexes appear in phagosomes during phagocytic antigen processing. Faseb J. 12 (4), A589-A589 (1998).
- Robinson, N., et al. Mycobacterial Phenolic Glycolipid Inhibits Phagosome Maturation and Subverts the Pro-inflammatory Cytokine Response. Traffic. 9 (11), 1936-1947 (2008).
- Clemens, D. L., Lee, B. Y., Horwitz, M. A. Mycobacterium tuberculosis and Legionella pneumophila phagosomes exhibit arrested maturation despite acquisition of Rab7. Infect Immun. 68 (9), 5154-5166 (2000).
- Smith, G. A., et al. The two distinct phospholipases C of Listeria monocytogenes have overlapping roles in escape from a vacuole and cell-to-cell spread. Infect Immun. 63 (11), 4231-4237 (1995).
- Woolard, M. D., Frelinger, J. A. Outsmarting the host: bacteria modulating the immune response. Immunol Res. 41 (3), 188-202 (2008).
- Gallois, A., Klein, J. R., Allen, L. A. H., Jones, B. D., Nauseef, W. M. Salmonella pathogenicity island 2-encoded type III secretion system mediates exclusion of NADPH oxidase assembly from the phagosomal membrane. J Immunol. 166 (9), 5741-5748 (2001).
- Ohl, M. E., Miller, S. I. Salmonella: A model for bacterial pathogenesis. Annu Rev Med. 52, 259-274 (2001).
- Mills, S. D., Finlay, B. B. Isolation and characterization of Salmonella typhimurium and Yersinia pseudotuberculosis-containing phagosomes from infected mouse macrophages: Y-pseudotuberculosis traffics to terminal lysosomes where they are degraded. Eur J Cell Biol. 77 (1), 35-47 (1998).
- Buchmeier, N. A., Heffron, F. Inhibition of Macrophage Phagosome-Lysosome Fusion by Salmonella-Typhimurium. Infect Immun. 59 (7), 2232-2238 (1991).
- Luhrmann, A., Haas, A. A method to purify bacteria-containing phagosomes from infected macrophages. Methods Cell Sci. 22 (4), 329-341 (2000).
- Steinhauser, C., et al. Lipid-labeling facilitates a novel magnetic isolation procedure to characterize pathogen-containing phagosomes. Traffic. 14 (3), 321-336 (2013).
- Weischenfeldt, J., Porse, B. Bone Marrow-Derived Macrophages (BMM): Isolation and Applications. CSH Protoc. 2008, (2008).
- Detilleux, P. G., Deyoe, B. L., Cheville, N. F. Entry and intracellular localization of Brucella spp. in Vero cells: fluorescence and electron microscopy. Vet Pathol. 27 (5), 317-328 (1990).
- Arenas, G. N., Staskevich, A. S., Aballay, A., Mayorga, L. S. Intracellular trafficking of Brucella abortus in J774 macrophages. Infect Immun. 68 (7), 4255-4263 (2000).
- West, A. P., et al. TLR signalling augments macrophage bactericidal activity through mitochondrial ROS. Nature. 472 (7344), 476-480 (2011).
- Li, Q., Jagannath, C., Rao, P. K., Singh, C. R., Lostumbo, G. Analysis of phagosomal proteomes: from latex-bead to bacterial phagosomes. Proteomics. 10 (22), 4098-4116 (2010).
- Rao, P. K., Singh, C. R., Jagannath, C., Li, Q. A systems biology approach to study the phagosomal proteome modulated by mycobacterial infections. Int J Clin Exp Med. 2 (3), 233-247 (2009).
- Rogers, L. D., Foster, L. J. The dynamic phagosomal proteome and the contribution of the endoplasmic reticulum. P Natl Acad Sci USA. 104 (47), 18520-18525 (2007).
