The Journal of Visualized Experiments (JoVE) is a peer reviewed, PubMed-indexed video journal. Our mission is to increase the productivity of scientific research.
This translation into Norwegian was automatically generated through Google Translate.
English Version | Other Languages
1Lady Davis Institute for Medical Research, Sir Mortimer B. Davis Jewish General Hospital, 2Department of Microbiology and Immunology, McGill University, 3Department of Medicine, Division of Experimental Medicine, McGill University
This article is a part of JoVE General. If you think this article would be useful for your research, please recommend JoVE to your institution's librarian.
Recommend JoVE to Your LibrarianCurrent Access Through Your IP Address
Current Access Through Your Registered Email Address
Vyboh, K., Ajamian, L., Mouland, A. J. Detection of Viral RNA by Fluorescence in situ Hybridization (FISH). J. Vis. Exp. (63), e4002, doi:10.3791/4002 (2012).
Virus som infiserer celler lokke fram konkrete endringer normale cellefunksjoner som tjener til å avlede energi og ressurser for virusreplikasjon. Mange aspekter av vertscellen funksjon er rekvirert av virus, vanligvis av uttrykket av viral genprodukter som rekrutterer vertscellen proteiner og machineries. Videre til virus ingeniør bestemte membran organeller eller koden på til mobile blemmer og motor proteiner målrette deler av cellen (under de novo infeksjon, virus co-opt molekylære motor proteiner å målrette kjernen; senere, under virus montering, vil de kapre mobilnettet machineries som vil hjelpe i monteringen av virus). Mindre blir forstått på hvordan virus, særlig de med RNA genom, koordinere intracellulær trafficking av både protein og RNA komponenter og hvordan de oppnår montering av smittsomme partikler på bestemte loci i cellen. Studiet av RNA lokalisering startet i tidligere arbeid. Utvikling lavere eukaryote embryos og nevrale celler ga viktig biologisk informasjon, og understreket også betydningen av RNA lokalisering i programmering av genuttrykk kaskader. Studien i andre organismer og celle-systemer har gitt tilsvarende viktig informasjon. Virus er obligate parasitter og må utnytte sine vertsceller å replikere. Dermed er det avgjørende å forstå hvordan RNA-virus retter sine RNA genomer fra kjernen, gjennom kjernefysiske pore, gjennom cytoplasma og videre til en av sine endelige destinasjoner, til avkom viruspartikler 1.
FISH fungerer som et nyttig verktøy for å identifisere endringer i steady-state lokalisering av virale RNA. Når det kombineres med immunfluorescens (IF) analyse 22, FISH / IF co-analyser vil gi informasjon om samlokalisering av proteiner med viral RNA tre. Denne analysen gir derfor et godt utgangspunkt for å teste for RNA-protein interaksjoner med andre biokjemiske eller biofysisketester 4,5, siden samlokalisering i seg selv er ikke nok bevis til å være sikker på en interaksjon. I studere viral RNA lokalisering ved hjelp av en metode som dette, har rikelig informasjon er gjort på begge viral og cellulære RNA menneskehandel hendelser 6. For eksempel produserer HIV-1 RNA i kjernen av infiserte celler, men RNA er bare oversatt i cytoplasma. Når en nøkkel viral protein mangler (Rev) 7, har FISH av viral RNA avslørte at blokken til virusreplikasjon skyldes tilbakeholdelse av HIV-1 genomisk RNA i kjernen 8.
Her presenterer vi metoden for visuell analyse av viral genomisk RNA in situ. Metoden gjør bruk av en merket RNA probe. Denne sonden er konstruert for å være komplementær til de virale genomisk RNA. Under in vitro syntese av antisens RNA probe, det ribonukleotid som er modifisert med digoxigenin (DIG) er inkludert i en in vitro transcription reaksjon. Når sonden har hybridisert til målet mRNA i cellene, vil etterfølgende antistoff merking trinn (figur 1) viser lokalisering av mRNA samt proteiner av interesse når du utfører FISH / IF.
1. Probe Forberedelse
In vitro transkripsjon reaksjon:
| Lineært DNA | 23 mL |
| 1X DIG RNA merking mix (Roche) | 4 mL |
| 1X Transcription buffer | 8 mL |
| 20U RNase OUT | 1 mL |
| 80U T7 RNA polymerase | 4 mL |
| Total | 40 mL |
2. Cell Fixation
3. Fluorescens in situ hybridisering (FISH)
Hybridisering Mix (for en dekkglass, 50 mL):
| Mengde på lager | Material (at endelig konsentrasjon) |
| 25 mL | Formamide, 50% (avionisert, alle kilder) |
| 5 mL (av 10 mg / ml) | tRNA, 1 mg / ml (Sigma-Aldrich, Inc) |
| 5 mL (av 20X) | SSPE, 2X |
| 5 mL (av 50X) | Denharts, 5X |
| 0,125 mL (av 5 enheter) | RNase OUT |
| 5 mL (25 ng av 5 ng / mL) | Probe |
| 5 mL | H 2 O DEPC, for å gjøre den endeligevolum 50 mL |
4. Immunfluorescens Farging
5. Representative Resultater
Et eksempel på viral RNA flekker kan sees i figur 2. De virale RNA for HIV-1 er sett gjennom hele cytoplasma vises diffust for det meste, men lite cytoplasmisk punctae er ikke uvanlig. Spesifisiteten kan sees ved å sammenligne positive celler til omkringliggende celler som viser ingen fluorescens. Som nevnt i innledningen, produserer HIV-1 som mangler den regulatoriske Rev protein RNA som er beholdt i kjernen: Dette kan visualiseres som en lysende signal i kjernen, og en mangel på RNA fluorescens signal i cytoplasma. Overuttrykte cellulære proteiner er også i stand til å forskyve fordelingen av HIV-1 viral RNA. I figur 2 11 eller N-terminalt slettet RILP (RILPN) 11, og proteiner som forstyrrer dynein motorikk [f.eks p50/dynamitin 1, 12], forstyrre den normale steady-state lokalisering av viral genomisk RNA som bestemmes av FISH analyser RILP uttrykk fører til re-lokalisering av viral genomisk RNA til microtubuli organisasjonen sentrum (MTOC) 13;. RILPN sprer sent endosomes innenfor Cytoplasma grunn av manglende evne til å binde seg til P150 Limte av dynein motor komplekset 14 og p50/dynamitin blokkerer store subenheten av dynein motor og utgivelser endosomes sent, men også den virale genomisk RNA og HIV-1 strukturelle proteiner i cellen periferien 1 (Figur 2). manipulering av steady-state lokalisering av viral genomisk RNA, en sentral bidragsyter til smittsomhet avviruspartikler, ville være nøkkelen til eventuell utvikling av legemiddelselskap. I våre hender, synes viral RNA i cellen så tidlig som 3 timer etter transfeksjon og infeksjon 10 og blir lett observerbart av denne fisken teknikken med 12 timer.

Figur 1. Flytskjema over protokollen for FISH / IF co-analyser. Cells er dyrket på Dekkglass og deretter festes med paraformaldehyde. Behandlinger av glysin og Triton-X utføres før cellene blir enten brukt til FISH / IF eller lagres i 70% etanol for oppbevaring. Celler dehydrerte for lagring er utvannet i 1X DPBS (DEPC behandlet PBS) før du fortsetter videre til FISH / IF. Cellene behandles med DNase I og forlot natten til hybridize med sonde. Når hybridisering er fullført, blir cellene vasket med formamide, samt med SSPE, og en endelig 1X DPBS skyll. Blokkering løsning brukes til cellene, etterfulgt av inkubasjon medde primære antistoffer. Etter vask er sekundære antistoffer anvendes. To endelige vask i 1X DPBS fullføre flekker prosedyre der på de Dekkglass blir tørket og montert på lysbilder for imaging.

Figur 2. Representative resultater ved hjelp av FISH / IF co-analyser. A) HIV-1 er tilført i Jakten celler og i noen tilfeller med konstruksjoner som forårsaker overekspresjon av cellulære proteiner (RILP, p50/Dynamitin og RILPΔN (en amino-terminal sletting mutant)) . FISH / IF co-analyser ble utført: RNA er identifisert i grønt med enten G3BP eller LAMP1 (rød) for å skille. B) HIV-1 er uttrykt i Jakten og samles på forskjellige tidspunkt. Viral RNA uttrykk spores i grønt mens den cellulære protein, hnRNP A1, er farget i rødt. Størrelse linjene er 10 mikrometer. Bilder modifiserte fra referanser 1 (utvalgte tall fra panel A; RILP, p50/Dynamitin, og RILP deltaN)og 17 (panel B).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
FISH / IF co-analyser er en pålitelig metode for å visualisere viral RNA i cellene som nå har blitt raffinert 9,15,16. I løpet av flere år har vi utviklet en raffinert metode for farging for RNA. Denne teknikken kan brukes på et bredt spekter av celletyper forutsatt at sonden er spesifikk for målet RNA 17. Ved merking sonden med DIG, er vi i stand til å visualisere RNA av enkle farging. Når farging for RNA og andre proteiner er kombinert, FISH / IF co-analyser bli et kraftig verktøy for å observere cellulære strukturer og protein / RNA lokalisering.
Spesifisiteten av RNA påvisning er ganske høy. Dette er illustrert i figur 2. I noen av de opprinnelige arbeid som fokuserte på viral genomisk RNA lokalisering, FISH fast at mangel på Rev fanget virale RNA i cellekjernen 18. Siden dette har rikelig ny informasjon om viral genomisk RNA lokalisering er innhentet ved hjelp av technique skissert her. Ved overekspresjon cellulære proteiner, kan spesifikke populasjoner-og ikke alle av de virale RNA bli tvunget til å lokalisere til ulike regioner i cellen. RILP overexpression, som ligner på fenotypen oppnås når hnRNP A2 er oppbrukt etter siRNA i HIV-1-uttrykke celler 13, fører til at RNA til synlig samle på MTOC. De viral genomisk RNA kan skyves til cellen periferien ved å deaktivere minus-end motor protein, dynein: p50/Dynamitin overuttrykte eller knockdown av dynein tunge kjeden 1 resulterer i utslipp av viral genomisk RNA fra intracellulære domener til mobilnettet periferien ( Figur 2). En mutant av RILP, RILPΔN, som ikke lenger binder dynein motor, endosomes sprer (merket med LAMP1) til cytoplasma fordi de ikke lenger aktivt lokalisert på juxtanuclear domener. Disse resultatene peker til forestillingen om en plast befolkning av HIV-1 genomisk RNA og spesielt, at ulike bassenger av HIV-1 genomiskRNA finnes med noen identifiserbare roller i virusreplikasjon syklus. De samme begrepene har allerede blitt identifisert for protein kodet av denne mRNA, Gag 19.
Det er begrensninger til bruken av FISH / IF co-analyser som er knyttet til antistoff valg og tilgjengelighet. Optimalisering av den beste kombinasjonen av primære og sekundære antistoffer, og deres konsentrasjoner, vil ta tid å optimalisere (se Tabell 1 & 2). Antistoffer laget av hybridomas eller produsert av store selskaper kan ha konsentrasjoner som varierer alt fra 01:02 til 1:2000, men pass på å følge retningslinjene gitt av produsenten for best resultat. Verten der antistoff er produsert må også tas under vurdering. Mixing sau med geit antistoffer bør også unngås i grunnskolen og videregående antistoffer som dette kombinasjonen resulterer i høy bakgrunn grunn til å kryss-arter anerkjennelse (data ikke vist). For Alexa-Fluor secondary antistoffer, kan konsentrasjonen bli brukt på 1:500 for nesten alle antistoff i settet. Den andre ulempen til FISH / IF co-analyser som beskrevet i denne rapporten er det fanger opp RNA på sitt sted ved steady-state, etter cellene har blitt fikset og permeabilized hjelp paraformaldehyde og vaskemiddel (figur 1).
Imidlertid har RNA bildebehandling i levende celler er oppnådd gjennom en rekke måter 20-22, for det meste med variasjoner av virale RNA-genomer som er merket med fluorescerende proteiner som GFP. Men ekstra midler til å identifisere RNA lokalisering i levende celler fortsette å dukke opp. Disse nye metodene involvere tagging RNA ved hjelp av spinat 23, SNAP 24, eller MTRIP to. Disse teknikkene også lider av noen ulemper herunder kravet til permeabilize celler før du legger underlag, eller at en fraksjon må være konstruert for å tagge mRNA for detektere mRNA ved mikroskopi. Ja, de store Advantage av FISH analyser skissert i denne rapporten ligger i det faktum at den innfødte RNA er uendret fører til de mest fysiologisk relevante resultatene.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Ingen interessekonflikter erklært.
Forfatterne takker tidligere og nåværende medlemmer av lab for bidrag til utviklingen av metodikken skissert her og til Alan Cochrane om råd. LA er en mottaker av en kanadisk Institutes of Health Research (CIHR) doc og AJM støttes av en Fraser, Monat og MacPherson Career Award. Dette arbeidet støttes av en bevilgning fra CIHR (tilskuddet # MOP-56974).
| Name | Company | Catalog Number | Comments | |||||||||||||||||
| 18mm coverslips | VWR international | 48380 046 | ||||||||||||||||||
| 16% paraformaldehyde | Polysciences, Inc. | 18814 | Dilute to 4% (wt/vol) in 1X DPBS | |||||||||||||||||
| Triton-X | OmniPur, EMD Millipore | 9400 | ||||||||||||||||||
| Micro Elute Gel Extraction Kit | Roche Group | D6294-02 | ||||||||||||||||||
| DIG RNA Labelling Mix | Roche Group | 11277073910 | ||||||||||||||||||
| Transcription T7 RNA Polymerase | Invitrogen | 18033-019 | ||||||||||||||||||
| Quick Spin Columns | Roche Group | 11814427001 | ||||||||||||||||||
| DNase I | Invitrogen | 18047-019 | ||||||||||||||||||
| 1X DPBS | GIBCO, by Life Technologies | 14190-250 | ||||||||||||||||||
| Formamide | EMD Millipore | FX0420-8 | ||||||||||||||||||
| tRNA | Invitrogen | 15401-021 | ||||||||||||||||||
| RNase OUT | Invitrogen | 10777-019 | ||||||||||||||||||
| Fluorescent Antibody Enhancer Set for DIG Detection #4 (blocking solution) | Roche Group | 1768506 | ||||||||||||||||||
| Alexa Fluor secondary antibodies | Invitrogen | See Table 2 | ||||||||||||||||||
| Hybridization Oven | Boekel Scientific | Model 24100 | ||||||||||||||||||
| Microslides | VWR international | 48300-047 | ||||||||||||||||||
| Immunomount | Thermo Fisher Scientific, Inc. | 9990402 | ||||||||||||||||||
| Table 1. Identification of specific reagents and equipment | ||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||
| Table 2. Combinations of secondary antibodies and anti-DIG listed with catalogue numbers and concentrations | ||||||||||||||||||||
1
ReplyPosted by: Joe M.August 6, 2012, 12:40 PM