Visualization of sporopollenin-containing pathogenic green micro-alga Prototheca wickerhamii by fluorescent in situ hybridization (FISH)

Fluorescent in situ hybridization (FISH) using taxon-specific, rRNA-targeted oligonucleotide probes is one of the most powerful tools for the rapid identification of harmful microorganisms. However, eukaryotic algal cells do not always allow FISH probes to permeate over their cell walls. Members of the pathogenic micro-algal genus Prototheca are characterized by their distinctive cell-wall component, sporopollenin, an extremely tough biopolymer that resists acid and alkaline hydrolysis, enzyme attack, and acetolysis. To our knowledge, there has been no report of the successful permeation by the oligonucleotide probes over the cell walls of unicellular green micro-algae, which contain sporopollenin. The DNA probes passed through the cell wall of Prototheca wickerhamii after treating the algal cells with cetyltrimethylammonium bromide (CTAB). Most cells in the middle logarithmic growth phase culture fluoresced when hybridized with the rRNA-targeted universal probe for eukaryotes, though individual cells included in this culture differed in the level of cell-wall vulnerability to attack by the polysaccharide-degrading enzyme, thus reflecting the different stages of the life cycle. This is the first report regarding the visualization of sporopollenin-containing, green micro-algal cells by FISH.

L’hybridation in situ en fluorescence « FISH » à l’aide de sondes oligonucléotides spécifiques aux taxons et ciblant l’ARNr est un des outils les plus puissants pour identifier rapidement des microorganismes nocifs. Cependant, les parois cellulaires des algues eucaryotes sont souvent imperméables aux sondes utilisées en FISH. Les membres du genre Prototheca, des algues unicellulaires pathogènes, se caractérisent par la présence d’une composante distinctive de leur paroi cellulaire, la sporopollénine, un biopolymère dur qui résiste à l’hydrolyse acide ou alcaline, à l’attaque des enzymes et à l’acétolyse. À notre connaissance, il n’existe aucun rapport de la perméation par des sondes oligonucléotides, des parois cellulaires d’algues vertes unicellulaires qui contiennent de la sporopollénine. Les sondes ADN ont passé à travers la membrane cellulaire de Prototheca wickerhamii après un traitement des algues avec du bromure de cétylméthylammonium « CTAB ». La plupart des cellules ayant atteint le milieu de la phase de croissance logarithmique étaient fluorescentes après une hybridation avec une sonde universelle eucaryote ciblant l’ARNr, bien que les cellules individuelles incluses dans cette culture différaient quant au niveau de vulnérabilité de leurs parois cellulaires envers la dégradation enzymatique des polysaccharides, reflétant les différents stades de leur cycle de vie. Il s’agit du premier rapport de la visualisation par FISH d’algues vertes unicellulaires contenant de la sporopollénine.