Özet

철 소스로 인간 혈색소를 사용하여 황색 포도상 구균 성장

Published: February 07, 2013
doi:

Özet

여기에 대한 성장 분석을 설명<em> 포도상 구균</em> 사용 가능한 영양 철의 단독 소스로 헤모글로빈을 사용합니다. 이 분석은 헤모글로빈 – 파생 철 인수에 참여 세균 요소의 역할을 설정합니다.

Abstract

S. 구균이 중요한 신진 대사 기능과 원인 질환을 수행 할 철 필요로하는 병원성 세균입니다. 인간의 호스트 내부의 철의 가장 풍부한 저수지는 헤모글로빈의 cofactor이다 헴입니다. 헤모글로빈의 철을 취득하려면, S. 구균은 철 – 규제 표면 결정자 (Isd) 시스템 1로 알려진 정교한 시스템을 활용합니다. Isd 시스템 첫째 바인드 호스트 헤모글로빈의 구성 요소는 다음 추출하고 헴을 가져, 그리고 마지막으로 박테리아 세포질 2,3에 헴의 철을 해방. 이 경로는 체외 연구 4-9에서 수많은 통해 해부되었습니다. 또한, 감염 Isd 시스템의 후원금이 반복적으로 마우스 모델 8,10-14에서 입증되었습니다. 헤모글로빈 – 파생 철 수집에 Isd 시스템의 기여를 설립하고 성장은 점점 더 어려워 것으로 증명되었습니다. 단독 철 소스로 헤모글로빈을 사용하여 성장 assays는 B 복잡y는 성장 매체에 무료로 철을 오염 상업적으로 이용 가능한 헤모글로빈의 불안정, 그리고 철 chelators과 관련된 독성. 여기 우리는 이러한 한계를 극복하는 방법을 제시한다. 고품질의 헤모글로빈은 신선한 혈액 준비되어 있으며 액체 질소에 저장됩니다. 정화 헤모글로빈이로 보완되어 매체는 척추 호스트 내부의 병원균에 의해 발생 철 – 가난한 환경을 모방 철 (iron) – 고갈시킵니다. S.를 굶주리고하여 무료 철의 구균과 우리가 헤모글로빈을 묶는 헴를 추출, 세균 세포 봉투를 통해 헴에 합격하고 세포질에서 헴을 저하 할 수있는 능력에 전적으로 의존하는 방식으로 성장을 유도 헤모글로빈의 최소한 조작 양식을 보완. 이 분석은 S.에 hemoglobin-/heme-derived 철 획득의 메커니즘을 명료하게하다하고자하는 연구자에 유용합니다 구균 및 기타 세균 병원체.

Protocol

1. 신선한 혈액에서 헤모글로빈의 정화 항응고제로 보충 신선한 인간의 피를 취득. 정화에 걸쳐 얼음이나 4에 혈액 ° C세요. 1500 X g에서 20 분 피를 원심 분리기. 적혈구은 (적혈구) 튜브의 하단에 있습니다. 조심스럽게 표면에 뜨는을 대기음 부드럽게 얼음처럼 차가운 0.9 % (w / V) NaCl 용액에서 펠렛을 resuspend. 원심 분리를 반복 3 회 씻는다. 얼음처럼 차가운 10 MM 트리스 – HCL (?…

Representative Results

우리는 HPLC (프로토콜 단계 1.7)로 hemolysate 인간의 헤모글로빈을 정화하고 있습니다. 그림 1은 쇼 280과 410 나노 미터 파장에서 eluate의 흡광도를 기록. 비율 5 수집 된 및 다른 분수이 삭제되었습니다. eluate의 밀리리터 당 헤모글로빈의 5-15 밀리그램의 생산량은 일반적으로 취득하고 있습니다. 정화 헤모글로빈이 중복으로 SDS-PAGE에 의해 분석되었으며 젤은 어느 단백질에 물들 또는 니트?…

Discussion

철은 인생 15 모든 왕국에서 생물에 필요한 필수 영양소입니다. vertebrates에서, 철은이 요소로 인한 독성을 피하기 위해 분리되어 있습니다. 이 격리은 영양 면역 16로 알려진 과정에 미생물을 침해에서 철을 은폐합니다. 대응 병원균은 영양 면역을 회피 전략을 발전시켜 왔습니다. 하나의 메커니즘 헤모글로빈에 의존되는데,이 호스트 17에서 철의 가장 풍부한 원천입니다. ?…

Açıklamalar

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

이 연구는 알레르기 및 전염병 국립 연구소에서 미국 공중 보건 서비스 보조금 AI69233 및 AI073843에 의해 지원되었다. EPS는 전염병의 Pathogenesis에 버로우즈 웰컴 동지이다. KPH는 세포 및 분자 미생물학 교육 보조금 프로그램 5 T32 A107611-10로 운영되었습니다.

Materials

Name of Reagent/Material Company Catalogue Number Yorumlar
HPLC anion exchange column Varian PL1551-3802
Drabkin’s reagent Sigma D5941-6VL
Hemoglobin standard Pointe Scientific H7506-STD
RPMI HyClone SH30011.02
Chelex 100 sodium form Sigma C7901
EDDHA LGC Standards GmbH ANC 001
Hemoglobin a antibody Santa Cruz Biotechnology, Inc SC-21005
Tryptic soy agar BD 236920

Referanslar

  1. Mazmanian, S., et al. Passage of heme-iron across the envelope of Staphylococcus aureus. Science. 299, 906-909 (2003).
  2. Pishchany, G., Skaar, E. P. Taste for blood: hemoglobin as a nutrient source for pathogens. PLOS Pathogens. 8, e1002535 (2012).
  3. Haley, K. P., Skaar, E. P. A battle for iron: host sequestration and Staphylococcus aureus acquisition. Microbes and infection. Institut Pasteur. 14, 217-227 (2012).
  4. Krishna Kumar, K., et al. Structural basis for hemoglobin capture by Staphylococcus aureus cell-surface protein. IsdH. The Journal of biological chemistry. 286, 38439-38447 (2011).
  5. Grigg, J. C., Mao, C. X., Murphy, M. E. Iron-coordinating tyrosine is a key determinant of NEAT domain heme transfer. Journal of Molecular Biology. 413, 684-698 (2011).
  6. Villareal, V. A., et al. Transient weak protein-protein complexes transfer heme across the cell wall of Staphylococcus aureus. Journal of the American Chemical Society. 133, 14176-14179 (2011).
  7. Muryoi, N., et al. Demonstration of the iron-regulated surface determinant (Isd) heme transfer pathway in Staphylococcus aureus. J. Biol. Chem. 283, 28125-28136 (2008).
  8. Reniere, M. L., Skaar, E. P. Staphylococcus aureus haem oxygenases are differentially regulated by iron and haem. Mol. Microbiol. 69, 1304-1315 (2008).
  9. Liu, M., et al. Direct hemin transfer from IsdA to IsdC in the iron-regulated surface determinant (Isd) heme acquisition system of Staphylococcus aureus. J. Biol. Chem. 283, 6668-6676 (2008).
  10. Pishchany, G., et al. Specificity for human hemoglobin enhances Staphylococcus aureus infection. Cell Host Microbe. 8, 544-550 (2010).
  11. Pishchany, G., Dickey, S. E., Skaar, E. P. Subcellular localization of the Staphylococcus aureus heme iron transport components IsdA and IsdB. Infect. Immun. 77, 2624-2634 (2009).
  12. Torres, V. J., Pishchany, G., Humayun, M., Schneewind, O., Skaar, E. P. Staphylococcus aureus IsdB is a hemoglobin receptor required for heme iron utilization. J. Bacteriol. 188, 8421-8429 (2006).
  13. Kim, H. K., et al. IsdA and IsdB antibodies protect mice against Staphylococcus aureus abscess formation and lethal challenge. Vaccine. 28, 6382-6392 (2010).
  14. Cheng, A. G., et al. Genetic requirements for Staphylococcus aureus abscess formation and persistence in host tissues. Faseb J. 23, 3393-3404 (2009).
  15. Andreini, C., Bertini, I., Cavallaro, G., Holliday, G. L., Thornton, J. M. Metal ions in biological catalysis: from enzyme databases to general principles. J. Biol. Inorg. Chem. 13, 1205-1218 (2008).
  16. Weinberg, E. D. Iron availability and infection. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) – General Subjects. 1790, 600-605 (2009).
  17. Drabkin, D. Metabolism of the Hemin Chromoproteins. Physiological Reviews. 31, 345-431 (1951).
  18. Graversen, J. H., Madsen, M., Moestrup, S. K. CD163: a signal receptor scavenging haptoglobin-hemoglobin complexes from plasma. The international journal of biochemistry & cell biology. 34, 309-314 (2002).
  19. Torres, V. J., et al. Staphylococcus aureus Fur regulates the expression of virulence factors that contribute to the pathogenesis of pneumonia. Infect. Immun. 78, 1618-1628 (2010).
  20. Hammer, N. D., Skaar, E. P. Molecular Mechanisms of Staphylococcus aureus Iron Acquisition. Annu. Rev. Microbiol. , (2011).
  21. Hurd, A. F., et al. The iron-regulated surface proteins IsdA, IsdB, and IsdH are not required for heme iron utilization in Staphylococcus aureus. Fems. Microbiology Letters. 329, 93-100 (2012).
  22. Boys, B. L., Kuprowski, M. C., Konermann, L. Symmetric behavior of hemoglobin alpha- and beta- subunits during acid-induced denaturation observed by electrospray mass spectrometry. Biyokimya. 46, 10675-10684 (2007).
  23. Williams, R. C., Tsay, K. Y. A convenient chromatographic method for the preparation of human hemoglobin. Analytical Biochemistry. 54, 137-145 (1973).
  24. Shen, T. J., et al. Production of unmodified human adult hemoglobin in Escherichia coli. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 90, 8108-8112 (1993).
  25. Manjula, B. N., Acharya, S. A. Purification and molecular analysis of hemoglobin by high-performance liquid chromatography. Methods Mol. Med. 82, 31-47 (2003).
  26. Neilands, J. B. Microbial envelope proteins related to iron. Annual review of microbiology. 36, 285-309 (1982).
  27. Chart, H., Buck, M., Stevenson, P., Griffiths, E. Iron regulated outer membrane proteins of Escherichia coli: variations in expression due to the chelator used to restrict the availability of iron. Journal of General Microbiology. 132, 1373-1378 (1986).
  28. Rogers, H. J. Iron-Binding Catechols and Virulence in Escherichia coli. Infection and Immunity. 7, 445-456 (1973).

Play Video

Bu Makaleden Alıntı Yapın
Pishchany, G., Haley, K. P., Skaar, E. P. Staphylococcus aureus Growth using Human Hemoglobin as an Iron Source. J. Vis. Exp. (72), e50072, doi:10.3791/50072 (2013).

View Video