单核细胞增生李斯特菌劫持宿主外泌复合体促进内化素A介导的侵入

Listeria monocytogenes Co-Opts the Host Exocyst Complex To Promote Internalin A-Mediated Entry.

作者信息Gaurav Chandra Gyanwali, Thilina U B Herath, Antonella Gianfelice, Keith Ireton
PMID36255255
发布时间2022-12-15
DOI10.1128/iai.00326-22

实验完整度

体外细胞模型(Caco-2、MCF10A)结合InlA包被珠摄取实验、VAMP3-EGFP胞吐检测、RNAi敲低外泌复合体亚基、NSF抑制肽处理及表面生物素化分析,包含功能验证和机制验证。

主要模型

Caco-2肠上皮细胞系 MCF10A乳腺上皮细胞系(E-钙粘蛋白表达与敲除)

重点核对

InlA包被乳胶珠(3μm)与Caco-2细胞共孵育时间:15分钟(胞吐检测)或30分钟(内化检测) TAT-NSF700肽处理浓度:10 μM,处理时间:20分钟(胞吐)或45分钟(内化) siRNA敲低Exo70、Exo84、Sec6的浓度为100 nM,转染后约72小时进行内化检测 表面生物素化使用EZ-Link Sulfo-NHS-SS-Biotin(10 mM),4°C处理30分钟

摘要

细菌病原体单核细胞增生李斯特菌通过其表面蛋白内化素A(InlA)与人细胞间粘附分子E-钙粘蛋白相互作用,诱导其内化(侵入)进入肠上皮细胞。虽然InlA介导的侵入需要细菌刺激肌动蛋白聚合,但宿主是否还操纵其他过程以促进内化仍不清楚。在此,我们表明InlA与E-钙粘蛋白的相互作用诱导了宿主膜运输过程——极性胞吐,该过程增强了李斯特菌的摄取。成像研究显示,胞吐在InlA依赖性内化位点被刺激。抑制人N-乙基马来酰亚胺敏感因子(NSF)的实验表明,胞吐是有效的InlA介导侵入所必需的。极性胞吐由外泌复合体介导,该复合体包含八个蛋白,包括Sec6、Exo70和Exo84。我们发现Exo70被招募到InlA介导的侵入位点。此外,通过RNA干扰耗竭Exo70、Exo84或Sec6会损害侵入,而不影响E-钙粘蛋白的表面水平。与InlA结合E-钙粘蛋白类似,E-钙粘蛋白分子的同嗜性相互作用动员了外泌复合体并刺激了胞吐。总之,这些结果表明E-钙粘蛋白的连接诱导胞吐,从而促进李斯特菌侵入,并提出了外泌复合体也可能控制E-钙粘蛋白在细胞间粘附中的正常功能的可能性。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
李斯特菌InlA介导的侵入是否劫持宿主极性胞吐过程,以及外泌复合体是否参与此过程。
核心机制
InlA与E-钙粘蛋白结合后,招募外泌复合体(如Exo70)到侵入位点,刺激极性胞吐,从而促进李斯特菌的内化。
主要证据
InlA包被珠诱导VAMP3-EGFP标记的胞吐,Exo70-EGFP聚集,抑制NSF活性或敲低Exo70、Exo84、Sec6显著减少内化,且不影响E-钙粘蛋白表面水平。
研究意义
揭示了E-钙粘蛋白连接诱导胞吐促进李斯特菌侵入,提示外泌复合体可能也参与E-钙粘蛋白在细胞粘附中的正常功能。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

验证InlA包被珠的E-钙粘蛋白依赖性内化

确认InlA包被珠作为工具能特异性地模拟InlA介导的侵入,且依赖于E-钙粘蛋白。

制备InlA包被乳胶珠,与野生型MCF10A和CDH1敲除MCF10A细胞孵育,检测内化效率;与BSA、GST包被珠对比。

2

检测InlA介导的侵入是否诱导极性胞吐

探究InlA包被珠是否在宿主细胞侵入位点刺激胞吐。

使用表达VAMP3-EGFP的Caco-2细胞,孵育InlA包被珠15分钟,通过抗EGFP抗体标记外表面VAMP3-EGFP,量化富集倍数。

3

验证NSF活性对InlA介导侵入的作用

确定通过NSF抑制胞吐是否能减少InlA包被珠的内化。

用TAT-NSF700肽处理Caco-2细胞,随后检测胞吐和内化,并评估细胞活力。

4

检测外泌复合体亚基的招募

确定外泌复合体是否被招募到InlA介导的侵入位点。

在Caco-2细胞中表达EGFP-Exo70,与InlA包被珠孵育15分钟,通过共聚焦显微镜观察EGFP-Exo70的聚集。

5

评估外泌复合体亚基在侵入中的功能作用

通过RNAi敲低外泌复合体亚基,检测对InlA包被珠和细菌侵入的影响。

用siRNA敲低Exo70、Exo84、Sec6等,通过Western blot验证敲低效率,检测InlA包被珠内化和李斯特菌侵入。

6

检测NSF抑制或外泌复合体敲低对E-钙粘蛋白表面水平的影响

排除胞吐抑制通过减少表面E-钙粘蛋白而影响侵入的可能性。

运用表面蛋白生物素化方法,检测TAT-NSF700处理或siRNA敲低外泌蛋白后E-钙粘蛋白的表面水平。

7

检测E-钙粘蛋白的同嗜性相互作用是否诱导胞吐和颗粒内化

确定E-钙粘蛋白的同嗜性连接是否也激活类似InlA的胞吐和外泌复合体动员。

使用包被E-钙粘蛋白胞外域(ECD)的珠,检测胞吐、Exo70招募和内化,并验证NSF和siRNA对其的影响。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
含4.5 g/L葡萄糖和2 mM谷氨酰胺的DMEMLife Technologies11995-065
人转铁蛋白Sigma-AldrichT8158
胎牛血清----
G418----
抗E-钙粘蛋白抗体Abcamab15148
抗GST抗体Sigma-AldrichG7781
抗EGFP抗体Roche1181460001
抗Exo70抗体KerafastD2001
抗Exo84抗体Santa Cruz Biotechnologysc-5515532
抗Sec3抗体Sigma-AldrichHPA037706
抗Sec5抗体KerafastED2002
抗Sec6抗体Santa Cruz Biotechnologysc-374054
抗Sec8抗体Becton Dickenson610658
抗Sec10抗体Abcamab241472
抗Sec15抗体KerafastED2003
抗微管蛋白抗体Sigma-AldrichT5168
辣根过氧化物酶标记的二抗Jackson ImmunoResearch--
Bio-Rad Clarity Max Western ECL底物Bio-Rad--
Odyssey成像系统Li-Cor Biosciences--
TAT-NSF700肽AnaSpec--
TAT肽AnaSpec--
二甲基亚砜----
拉特伦库林ASigma-AldrichL5163
重组InlA蛋白(6xHis标记)----
纯化E-钙粘蛋白ECD-Fc融合蛋白Sino Biological10204-H02H
谷胱甘肽S转移酶----
牛血清白蛋白Thermo Fisher Scientific23225
Lipofectamine RNAiMax转染试剂Life Technologies--
Lipofectamine 2000转染试剂Life Technologies--
siRNA寡核苷酸Sigma-Aldrich / Dharmacon--
羧基修饰乳胶珠Polysciences09850
EZ-Link Sulfo-NHS-SS-生物素Thermo Fisher Scientific21331
链霉亲和素-琼脂糖珠Sigma-Aldrich85881
蛋白A/G琼脂糖Santa Cruz Biotechnology--
His-Bind树脂MerckMillipore--
HiTrap Q柱GE Healthcare--
脑心浸液肉汤Difco--
庆大霉素----
FV1200激光扫描共聚焦显微镜Olympus--
Prism软件GraphPad Software--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
细胞培养
Caco-2亚克隆BBE1(ATTC CRL-2102)的培养条件(DMEM高糖、谷氨酰胺、转铁蛋白、FBS、青霉素-链霉素),VAMP3-EGFP稳定细胞系需G418筛选。
阅读提示:见Materials and Methods中的'Bacterial strains, mammalian cell lines, and media'部分。
珠子偶联
InlA、BSA、GST或E-cadherin ECD与羧基修饰乳胶珠(直径3 μm)的共价偶联方法。
阅读提示:见Materials and Methods中的'Coupling of proteins to latex beads'部分。
胞吐检测
VAMP3-EGFP外表面标记步骤:无透化条件下抗EGFP抗体孵育浓度和时间(1:50,4°C,45分钟)。
阅读提示:见Materials and Methods中的'Confocal microscopy analysis'部分。
内化测定
珠子与细胞比例(约5:1)、离心促进结合(1,000 rpm,2分钟)、孵育时间(30分钟)和胞外珠子标记方法(透化前抗体标记)。
阅读提示:见Materials and Methods中的'Quantification of internalization of beads'部分。
NSF抑制
TAT-NSF700或TAT肽使用浓度(10 μM)、处理时间(20分钟或45分钟)和对照条件(未处理或DMSO)。
阅读提示:见Materials and Methods中'Quantification of internalization of beads'和'Cell surface biotinylation studies'相关部分。
siRNA敲低
siRNA序列、浓度(100 nM)、转染试剂(Lipofectamine RNAiMax)和转染时间(约72小时)以确保敲低效率。
阅读提示:见Materials and Methods中的'siRNAs'和'Transfection'部分。
表面生物素化
EZ-Link Sulfo-NHS-SS-Biotin浓度(10 mM)、4°C处理时间(30分钟)、淬灭步骤(20 mM甘氨酸)和裂解缓冲液成分。
阅读提示:见Materials and Methods中的'Cell surface biotinylation studies'部分。
细菌侵入
李斯特菌株(BUG 1047和BUG 949)的感染复数(MOI约30:1)、感染时间(1小时)和庆大霉素浓度(20 μg/mL)及处理时间(2小时)。
阅读提示:见Materials and Methods中的'Bacterial entry assays'部分。