El objetivo de este protocolo es específicamente la etiqueta y aislar selectivamente la DNA viral de células infectadas para la caracterización de proteínas del genoma viral asociado.
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El objetivo de este protocolo es específicamente la etiqueta y aislar selectivamente la DNA viral de células infectadas para la caracterización de proteínas del genoma viral asociado.
El objetivo de este protocolo es para aislar el virus del herpes simple tipo 1 (HSV-1) DNA de las células infectadas para la identificación de asociado viral y celulares proteínas por espectrometría de masas. Aunque proteínas que interaccionan con genomas virales desempeñan un papel importante en determinar el resultado de la infección, un análisis exhaustivo de las proteínas del genoma viral asociado no era previamente posible. Aquí nos muestran un método que permite la purificación directa de los genomas de HSV-1 de las células infectadas. Replicación de ADN viral selectivamente se etiqueta con nucleótidos modificados que contienen un grupo funcional de alquino. Etiquetado ADN es entonces irreversible y específicamente etiquetada vía el accesorio covalente de la azida de biotina través de cobre (I)-catalizado reacción de cicloadición o clic de azida-alquino. DNA etiquetados biotina es purificado en bolas recubiertas de estreptavidina y las proteínas asociadas son eluidas identificadas por espectrometría de masas. Este método permite la focalización selectiva y el aislamiento de las horquillas de replicación de HSV-1 o genomas enteros de entornos biológicos complejos. Además, la adaptación de este enfoque permitirá la investigación de diversos aspectos de la infección herpética, así como el examen de los genomas de otros virus ADN.
Virus tienen una capacidad limitada para realizar las funciones esenciales y por lo tanto depende de factores del anfitrión para facilitar los aspectos más importantes de infección que incluye transporte, replicación, reparación, recombinación y expresión génica viral. Las actividades de estos factores de host están a menudo aumentadas por proteínas virally codificadas. Además, el virus deben evitar detección e interferencia por respuestas celulares a la infección viral. Por lo tanto, las interacciones host de virus determinan el resultado de la infección. De primordial importancia es entender cómo virus alteran el ambiente celular para adaptar la maquinaria celular para facilitar procesos virales. De particular interés es identificar qué factores y procesos que actúan sobre genomas virales durante todo el ciclo infeccioso.
Herpes simplex virus tipo 1 (HSV-1) es que un doble trenzado DNA virus que infecta una parte sustancial de la población humana. En la primera hora de la infección, el genoma viral entra en el núcleo, donde una cascada de pedidos de la expresión génica viral sobreviene en coordinación con el viral de replicación de ADN (vDNA)1. En el núcleo, genomas están sujetas a regulación epigenética, se someten a reparación y recombinación y se empaquetan en la cápsida, que los primeros viriones de progenie se producen en menos de seis horas. La evaluación integral de las proteínas del genoma viral asociado a través del curso de la infección será sentar las bases para investigar los detalles moleculares de los procesos que actúan en genomas virales y se proporcionan la penetración en qué factores virales y celulares participan en distintas etapas de la infección.
Los métodos anteriores para la investigación de factores de huésped implicados en la infección viral incluyen la purificación de la afinidad de las proteínas virales para el análisis de las proteínas celulares asociadas2,3,4,5 , 6 , 7 , 8 , 9. estos ensayos han sido instrumentales para la identificación de los factores celulares implicados en las respuestas antivirales host, así como modificación de la cromatina viral, la expresión génica, y reparación del ADN. Sin embargo, es difícil determinar si las interacciones dependen de la asociación con vDNA y proteómica sólo proporciona la penetración en las interacciones que se producen en función de un factor viral específico. Inmunoprecipitación de cromatina (ChIP) se ha utilizado para identificar donde se unen las proteínas virales y celulares específicas a genomas virales10,11,12,13,14 , 15 y la hibridación in situ fluorescente (FISH) combinado con inmunocitoquímica ha permitido la visualización de los factores celulares que colocalize con vDNA16,17,18, 19 , 20. estos ensayos permiten análisis espacial y temporal. Sin embargo, limitaciones incluyen la necesidad de anticuerpos altamente específicos, sensibilidad limitada y la necesidad de la visión anterior de las interacciones host de virus. Por lo tanto hemos desarrollado un método basado en iPOND (aislamiento de proteínas de ADN naciente)21 y aniPOND (acelerada nativa iPOND)22 selectivamente etiqueta y purificar vDNA de infectado las células para la identificación objetiva de genoma viral proteínas asociadas por espectrometría de masas. iPOND ha sido fundamental para la investigación de la dinámica de la bifurcación de replicación celular.
Para la purificación selectiva de los genomas virales de las células infectadas, replicar vDNA está etiquetado con nucleósidos ethynyl modificado, 5-ethynyl-2´-desoxiuridina (EdU) o 5-ethynyl-2´-desoxicitidina (EdC) (figura 1), seguido de covalente verbal a azida de biotina a través, haga clic en química para facilitar la purificación del solo paso de genomas virales y las proteínas asociadas en bolas recubiertas de estreptavidina (figura 2B). Lo importante, las infecciones se llevan a cabo en las células fijas, que no participan en la replicación del ADN celular para permitir el etiquetado específico de vDNA. Además, la infección HSV-1 causa la detención del ciclo celular e inhibe celular ADN replicación23,24. Virus puede ser prelabeled antes de la infección para el análisis de proteínas relacionadas con genomas virales entrantes (figura 1A) o marcado durante la replicación del ADN para el análisis de proteínas relacionadas con vDNA recién sintetizada (figura 1B) 25. Además, los análisis de chase de pulso pueden utilizarse para investigar la naturaleza de las proteínas asociadas con la replicación viral las horquillas (figura 1)26. Además, vDNA ethynyl-modificado puede ser covalentemente conjugado con un fluoróforo de investigación espacial de la dinámica de la proteína (figura 2A y figura 3). La proyección de imagen permite la visualización directa de vDNA es un método gratuito para la validación de las interacciones vDNA-proteína y puede ser adaptada para rastrear genomas virales a lo largo de la infección. Esperamos que estos enfoques podrían modificarse aún más para el estudio de cualquier aspecto de la infección herpética, incluyendo latencia y reactivación y para el estudio de otros virus ADN. Por otra parte, etiquetado con uridina 5-ethynyl (UE) podría permitir el análisis de genomas virales de RNA.
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1. cultivo celular, infección Viral y etiquetado de EdC ( figura 1)
el siguiente protocolo implica trabajar con virus. Por favor, consulte a su institución ' protocolos de bio-seguridad de s sobre manejo seguro de virus y otros agentes biológicos. Este protocolo fue aprobado por la Junta de revisión institucional de la Universidad de Pittsburgh.
2. Proyección de imagen de EdC etiquetado ADN ( figura 2A)
Nota: es útil para llevar a cabo la proyección de imagen junto con el método de purificación del genoma viral para verificar que el ADN celular no está etiquetado en experimentos. La proyección de imagen también puede utilizarse para visualizar la naturaleza del etiquetado vDNA y validar datos de proteómica. Ejemplos de ADN viral y celular, patrones de tinción se muestran en la figura 3.
3. Purificación de proteínas asociadas y vDNA
Nota: varios aspectos de este protocolo han sido adaptados de la Leung et al. 22
Nota: todos los buffers y reactivos deben ser enfriados en hielo antes de su uso y todas las medidas deben realizarse en hielo a menos que se indique lo contrario.
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El uso de la química del tecleo para la purificación de la DNA de las células primero fue logrado por el método de iPOND21. El propósito de iPOND es purificar las horquillas de replicación celular para la identificación de las proteínas asociadas. Hemos adaptado esta técnica para estudiar específicamente las interacciones proteína vDNA durante la infección. Manipulación del acercamiento a la etiqueta de genomas virales con EdC (figura 1
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Este protocolo incluye varios pasos que, si no siguen cuidadosamente, pueden resultar en rendimiento de proteína redujo significativamente o contaminación con el ADN celular. Es esencial que las células fijas se utilizan para todos los experimentos para asegurar que el ADN celular no es etiquetado y purificada. Esto puede confirmarse por la ausencia de polimerasas de la DNA celulares en la muestra de proteína debido a HSV-1 no utilizar celular polimerasa de la DNA para la síntesis del genoma. EdC etiquetado y núcleos rec...
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Los autores no tienen nada que revelar.
Reconocemos Hannah Fox para ayuda en la preparación de este manuscrito. Este trabajo fue financiado por los NIH grant R01AI030612.
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| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| Células MRC-5 | ATCC | CCL-171 | |
| Suero fetal bovino (FBS) | Gibco | 26140-179 | |
| Medio de águila modificado de Dulbecco (DMEM) | Gibco | 12800-082 | Sustituido con 10% FBS, 2 mM L-glutamina, 12 mM (para el crecimiento en matraces) o 30 mM (para el crecimiento en placas) bicarbinato de sodio |
| 600 cm2 plato de cultivo de tejidos | Thermo Fisher Scientific | 166508 | |
| Tris Solución salina tamponada (TBS), pH 7,4 | 137 mM NaCl, 5 mM KCl, 491 mM MgCl, 680 mM CaCl, 25,1 mM Tricine | ||
| Culata | Las culatas con títulos superiores a 1x109 PFU/mL funcionan mejor | ||
| Sephadex G-25 columna (PD-10 Columna de desalinización) | GE Healthcare | 17085101 | |
| Dimetilsulfóxido (DMSO) | Fisher Scientific | D128-1 | |
| 5&agudo;-Etinil-2--desoxicitidina (EdC) | Sigma-Aldrich | T511307 | Disolver en DMSO para preparar 40 mM de caldo, alícuota y almacenar a -20 ° C |
| 2&agudo;-desoxicitidina (deoxyC) | Sigma-Aldrich | D3897 | Disolver en agua para preparar 40 mM de caldo, alícuota, y almacenar a -20 ° C |
| Tampón de extracción nuclear (NEB) | Preparar en fresco (20 mM Hepes pH 7,2, 50 mM NaCl, 3 mM MgCl2, 300 mM de sacarosa, 0,5% Igepal) | ||
| Rascador de células | Bellco glass | 7731-22000 | Autoclave antes de usar |
| tripán | Sigma-Aldrich | T8154 | |
| PBS, pH 7,2 (10x) | 1,37 M NaCl, 27 mM KCl, 100 mM Na2HPO4, 18 mM KH2PO4 (diluir a 1x en agua estéril antes de usar) | ||
| Sulfato de cobre (II) pentahidratado (CuSO4-5H2O) | Fisher Scientific | C489 | Prepare 100 mM de caldo y almacene a 4 & grados; C hasta por 1 mes |
| (+) L-ascorbato de sodio | Sigma-Aldrich | A4034 | Preparar 100 mM de caldo y almacenar en hielo hasta su uso |
| Biotina azida | Invitrogen | B10184 | Prepare 10 mM de caldo en DMSO, alícuota, y almacene a -20 ° C hasta por 1 año |
| Haga clic en Reaction Mix | Prepare inmediatamente antes de usar agregando reactivos en el orden indicado (10 mL: 8.8 mL 1x PBS, 200 mL 100 mM CuSO4, 25mL 10 mM de Biotina Azide, 1 mL 100 mM de ascorbato de sodio) | ||
| Cóctel Completo Inhibidor de Proteasa Roche | 11697498001 | Disolver en 1 mL de agua para preparar 50x caldo, puede almacenar a 4 & grados; C hasta por 1 semana, o agregue directamente 1 pastilla a 50 mL de tampón | |
| de congelación Tampón | Prepare fresco (7 mL de glicerol al 100%, 3 mL de NEB, 200 μ L 50x inhibidor de la proteasa) | ||
| Tampón B1 | Preparar en fresco (25 mM de NaCl, 2 mM de EDTA, 50 mM de Tris-HCl pH 8, 1% Igepal, 1x inhibidor de la proteasa) | ||
| Tampón B2 | Preparar en fresco (150 mM de NaCl, 2 mM de EDTA, 50 mM de Tris-HCl pH 8, 0,5% de Igepal, 1x inhibidor de la proteasa) | ||
| Tampón B3 | Preparar en fresco (150 mM de NaCl, 2 mM de EDTA, 50 mM de Tris-HCl pH 8, 1x inhibidor de proteasa) | ||
| Vibra Cell Ultra Sonic Processer equipado con una sonda de micropunta de 3 mm | Sonics | VCX 130 | |
| Cell strainer | Falcon | 352360 | |
| Dynabeads MyOne Streptavidin T1 | Life Technologies | 65601 | |
| DynaMag-2 Magnet | Life Technologies | 12321D | |
| Mini-Tube Rotator | Fisher Scientific | 260750F | |
| 2x Tampón | Mezcle 400 mg de SDS, 2 mL de glicerol al 100%, 1,25 mL de 1 M de Tris (pH 6,8) y 10 mg de azul de bromofenol en 8 mL de agua. Tienda en 4 ° C hasta por 6 meses. Antes de usar, agregue 1 M de DTT hasta una concentración final de 200 mM. | ||
| Cierres de tapa para tubo de 1,5 ml | Reactivos | ||
| Scientific Kit de tinción azul coloidal NOVEX | Invitrogen | LC6025 | |
| placa de cultivo de tejidos de 12 pocillos | Corning | 3513 | |
| Cubrecubreobjetos | Fisher Scientific | 12-545-100 | Autoclave antes de usar |
| Portaobjetos de microscopio | Fisher Scientific | 12-552-5 | |
| 16% de paraformaldehído | Electrónica Microscopy Sciences | 15710 | Diluir al 3,7% en 1x PBS antes de usar |
| Albúmina sérica bovina (BSA) | Fisher Scientific | BP1605 | Preparar 3% en 1x PBS |
| Tampón de permeabilización (0,5% Triton-X 100) | Sigma-Aldrich | T8787 | Preparar 0,5% Triton-X 100 en 1x PBS |
| Cóctel de reacción de clic - Click-iT EdU Alexa Fluor 488 Kit de imágenes | Sondas moleculares | C10337 | Preparar según el protocolo del fabricante |
| Hoechst 33342 | Life Technologies | H1399 | Preparar 10 mg/mL en agua, puede almacenar a 4 & grados; C durante un máximo de 1 año |
| Anticuerpo primario anti-ICP8 de ratón | Abcam | ab20194 | Utilizar una dilución 1:200 en 1x PBS |
| Anticuerpo primario anti-UL42 de ratón (2H4) | Abcam | ab19311 | Utilizar una dilución 1:200 en 1x PBS |
| Goat Anticuerpo secundario conjugado con 594 | Life Technologies | a11005 | Utilice una dilución 1:500 en 1x PBS |
| Immu-mount | Thermo Fisher Scientific 9990402 | ||
| 2x SDS-solución de bicarbonato | 2% SDS, 200 mM NaHCO3 | ||
| Fenol:cloroformo:alcohol | Mezclar 25:24:1 al menos 1 día antes de usar, almacenar a 4 & grados; C en la oscuridad | ||
| cloroformo:alcohol | Mezclar 24:1 al menos 1 día antes de usar, almacenar a temperatura ambiente en la oscuridad | ||
| 10x Tris EDTA (TE), pH 8.0 | 100 mM Tris, 10 mM EDTA (diluir a 1x antes de usar) | ||
| Qiaquick PCR kit de purificación | Qiagen | 28104 | |
| 3 M acetato de sodio pH 5.2 | |||
| Qubit 2.0 Fluorímetro | Invitrogen | Q32866 | |
| Qubit dsDNA HS Kit de ensayo | Invitrogen | Q32851 | |
| Tubos de ensayo Qubit | Invitrogen | Q32856 | |
| Microscopio de fluorescencia equipado con software | |||
| Microcentrífuga para tubos de | |||
| Centrífuga de sobremesa para tubos de | |||
| mL Célula incubadora de | |||
| cultivo Biosafety cabinet | |||
| Heat blocks | 65 ° C y 95 ° C |
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