Name: El análisis de la accesibilidad al disolvente de los residuos de cisteína en Maize rayado fino virus Partículas similares al virus producidas en Nicotiana benthamiana Plantas y reticulación de péptidos a VLPs (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2013-02-14T12:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 14 s
Description: Aprende a analizar la accesibilidad al disolvente de residuos de cisteína en partículas similares al virus de Maize rayado fino producidas en Nicotiana benthamiana. Este método permite unir péptidos mediante reticulación química para aplicaciones en nanotecnología.

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1. Virus Inoculación y purificación de las VLP plantas de Nicotiana benthamiana <ol><li> Producir recubiertas T7-ARN transcritos de Potato virus X (PVX)-basados ​​en plásmidos vectores que transportan MRFV de tipo salvaje (wt) y las proteínas Cys-mutado capa (CP) 12 genes, utilizando T7-mMessage mMachine de Ambion Kit. </li><li> Para cada reacción de transcripción T7, inocular dos hojas completamente expandidas de N. benthamiana con 10 reacciones mu l y se incuban las plantas durante 10 días en invernadero, a 60% de humedad durante 16 h con luz (25.000-30.000 lux) a 25 ° C y 8 horas de oscuridad a 20 ° C. </li><li> Harves camisetas N. benthamiana infectadas por el virus hojas 10 días después de la inoculación (dpi), pese el tejido de la planta (50 gramos), y meterlo en hielo. </li><li> Homogeneizar el material vegetal en una mezcladora en presencia de 100 ml de una solución enfriada de 0,5 M de citrato sódico, pH 5,5 (uso 2 ml de tampón por gramo de tejido de la planta). </li><li> Filtrar homogeneizado a través de 3 capas de cheeseclanto y clarificar por centrifugación a 27.000 xg durante 30 min. Transferir el sobrenadante a un cilindro graduado fría, medir el volumen y, a continuación, transferir a un matraz estéril fría. Descartar el sedimento. </li><li> Procesar el sobrenadante mediante la adición de 10% de polietilenglicol 8.000 (PEG 8.000), se agita durante 15 min a 4 ° C, y se incuba durante 45 min a 4 ° C para precipitar las partículas parecidas a virus-(VLPs)-PEG matriz. </li><li> Centrifugar la muestra a 27.000 xg durante 20 min a 4 ° C y retirar el sobrenadante. </li><li> Procesar el precipitado mediante la adición de 8 ml de 0,05 M tampón citrato de Na, 5,5 que contiene 2% de Triton X-100 pH. Remolino tubos de la centrífuga bien para liberar el sedimento. Transferir el sedimento y tampón a un vaso de precipitados estéril enfriada. Enjuague los tubos inmediatamente con 2 ml del mismo tampón y añadir al vaso de precipitados. Se agita la suspensión a 4 ° C hasta que los gránulos se disolvieron (generalmente 1 hr). </li><li> Clarificar por centrifugación durante 5 min a 27.000 xg, desechar el sedimento, y proceso el sobrenadante por centrifugación a 140.000 xg durante 2 horas a 4 ° C. </li><li> Resuspender el precipitado en 1 ml de 0,05 M de citrato sódico, pH 5,5 y colocar la suspensión en la parte superior de un gradiente de sacarosa al 10-40% hecha en 0,05 M de citrato sódico, pH 5,5. </li><li> Centrifugar el gradiente durante 3 horas a 140.000 xg a 4 ° C. </li><li> Brillar una luz sobre la parte superior del tubo de centrífuga y recoger la banda de dispersión de luz superior a 4 cm de la parte superior del tubo, se diluye con 0,05 M de citrato sódico, pH 5,5, y se centrifuga durante 3 horas a 140.000 xg a 4 ° C. </li><li> Resuspender el precipitado en 0,5 ml de agua estéril y se almacena a 4 ° C durante hasta seis meses. </li><li> Cuantificar la concentración de las VLP realizando un ensayo de proteínas de Bradford. El rendimiento de las VLP es de entre 1 y 3 mg / g de tejido de la planta. </li></ol> 2. Fluoresceína-5-maleimida-etiquetado Reacciones de VLPs <ol><li> Preparar una solución 1 mM de fluoresceína-5-maleimida (427,37 g / mol) en 50 mM de sodio Phosphate tampón, pH 7,0, 1 mM EDTA. Mezclar utilizando el vórtice y verificar la completa disolución. Evite que el tubo de la luz utilizando una lámina de aluminio. </li><li> Añadir fluoresceína-5-maleimida para VLPs producidas en la etapa 1 y mezclar. Usar un exceso molar de 25-veces de fluoresceína-5-maleimida para la cantidad molar de sulfhidrilos. Generalmente, usando 30 l de VLPs en la concentración de 1 g / l y 60 l de la solución de fluoresceína-5-maleimida produce resultados aceptables. </li><li> Se incuba la reacción durante 2 horas a temperatura ambiente o durante la noche a 4 ° C. </li><li> Terminar la reacción mediante la adición de ditiotreitol (DTT) a una concentración final de 50 mM. </li><li> Eliminar sin reaccionar fluoresceína utilizando una columna de centrifugación de desalado (Thermo Scientific Inc, Rockford IL) y centrifugación durante 2 min a 1.500 xg, a temperatura ambiente. </li><li> Para análisis SDS-PAGE, añadir 10 l de 2 x SDS-PAGE de tampón de muestra de Laemmli a 10 l de cada reacción. La tienda de la proteína marcada protegido de la luz a 4 º C hasta por un mes ode un solo uso en alícuotas a -20 ° C hasta 3 meses. </li></ol> 3. Etiquetado de Reacción y Determinación de Constitución Biotina <ol><li> Utilice la desalación columnas de centrifugado (Thermo Scientific Inc., Rockford IL) para llevar a cabo un intercambio de tampón de agua a salina tamponada con fosfato (PBS), pH 7,0 de las VLPs producidas en el paso 1. </li><li> Preparar una solución madre 20 mM de maleimida-PEG2-biotina mediante la adición de 190 l de PBS en n-Weigh maleimida-PEG2-biotina y mezclar pipeteando arriba y abajo. </li><li> Añadir maleimida-PEG2-biotina a las VLPs y mezclar. Usar un exceso molar de 10 veces de reactivo de soluciones VLPs ≤ 2 mg / ml. </li><li> Se incuba la reacción a temperatura ambiente durante 4 h. </li><li> Eliminar no reaccionado maleimida-PEG2-biotina usando una columna de centrifugación de desalado (Thermo Scientific Inc, Rockford IL) y centrifugación durante 2 min a 1.500 xg, a temperatura ambiente. </li><li> Determine los moles de biotina por moles de VLP utilizando el Kit de cuantificación Pierce Biotina (Thermo Scientific) y foguientes instrucciones del fabricante. </li></ol> 4. La reticulación de Cys 2-VLP y el péptido F <ol><li> VLPs que resultó en residuos de cisteína disponibles para la reticulación en el paso 2 (Cys 2-VLPs) se utilizó en la etapa siguiente. Preparar una nueva reticulación solución madre (28,63 mM) disolviendo 10 mg de NHS-peg4-maleimida reticulante en 680 l de sulfóxido de dimetilo. </li><li> Disolver un 17 (F)-amino ácido péptido largo (LLPNMOKDKEACAKAPL) en 50 l de tampón de conjugación (1 x PBS, pH 7,2, 1 mM EDTA) en una concentración de 0,1 mM. </li><li> Añadir 4 l de agente de reticulación a 50 l de péptido disuelto (proteína-NH2) en 1 mM de concentración final (que es un exceso molar de 10-veces para 0,1 mM de solución de péptido). </li><li> Se incuba la reacción durante 2 horas a 4 ° C. </li><li> Purificar reticulado péptido usando una columna de desalación (Thermo Scientific Inc., Rockford IL) equilibrada con tampón de conjugación (1 x PBS, pH 7,2, 1 mM EDTA) mediante centrifugación a 1.500 xgdurante 1 min a temperatura ambiente. </li><li> Configurar una mezcla de reacción de la combinación de VLPs (proteína-SH) y reticulado péptido (proteína-NH2) en una relación molar determinada por el número de tioles y aminas activadas implicadas en la reacción y la diferencia de peso molecular entre VLPs y péptido. </li><li> Incubar la mezcla de reacción a temperatura ambiente durante 2 horas a 4 ° C. </li><li> Para el análisis de transferencia Western, mezclar el producto resultante conjugado 1:1 con tampón de Laemmli, hervir durante 10 min, y proceder con SDS-PAGE en un molde pre-10-20% Tris-Glicina gel (Invitrogen), seguido de electrotransferencia sobre una membrana de nitrocelulosa (Invitrogen). Bloquear las membranas con 1 x PBS, pH 7,2 que contiene 0,05% de Tween-20 (PBS-Tween) y 5% de polvo de leche descremada y la sonda con el péptido de anticuerpos específicos seguidos por la fosfatasa apropiada anticuerpo secundario marcado. </li></ol>

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<li>Raja, K. S., Wang, Q., Gonzalez, M. J., Manchester, M., Johnson, J. E., Finn, M. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hybrid+virus-polymer+materials.+Synthesis+and+properties+of+PEG-decorated+Cowpea+mosaic+virus%5BTitle%5D)+AND+%22Biomacromolecules%22%5BJournal%5D)">Hybrid virus-polymer materials. Synthesis and properties of PEG-decorated Cowpea mosaic virus.</a> Biomacromolecules. 4, 472-476 (2003).</li>
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<li>Schlick, T. L., Ding, Z., Kovacs, E. W., Francis, M. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dual-surface+modification+in+the+Tobacco+mosaic+virus%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Dual-surface modification in the Tobacco mosaic virus.</a> J. Am. Chem. Soc. 127, 3718-3723 (2005).</li>
<li>Young, M., Willits, D., Uchida, M., Douglas, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Plant+viruses+as+biotemplates+for+materials+and+their+use+in+nanotechnology%5BTitle%5D)+AND+%22Annu.+Rev.+Phytopathol%22%5BJournal%5D)">Plant viruses as biotemplates for materials and their use in nanotechnology.</a> Annu. Rev. Phytopathol. 46, 361-384 (2008).</li>
</ol>

La mención de los nombres comerciales de los productos comerciales de la publicación es únicamente con el propósito de proporcionar información específica y no implica recomendación ni aprobación por el Departamento de Agricultura de EE.UU..

El método presentado aquí permite un análisis muy sensible y rápida de cisteínas reactivas presentes en la superficie de VLPs producidos por plantas así como en otros complejos de proteínas. Las maleimidas son tiol reactivos específicos, que reaccionan con sulfhidrilo libres que contienen moléculas para formar enlaces tioéter estables. Este método se basa en la especificidad de las maleimidas para reaccionar con grupos sulfhidrilo que no participan en las interacciones con otros aminoácidos. Preservar la estructura nati...

<table border="1"><tbody><tr><td> Nombre del reactivo </td><td> Empresa </td><td> El número de catálogo </td><td> Comentarios </td></tr><tr><td> Thinwall, Ultra-Clear Tubos </td><td> Beckman </td><td> 344059 </td><td></td></tr><tr><td> mMessage mMachine T7 Kit </td><td> Tecnologías de la Vida </td><td> AM1344M </td><td></td></tr><tr><td> Fluoresceína-5-maleimida </td><td> Thermo Scientific Life Technologies </td><td> 46130 F150 </td><td> 46130 está fuera de orden con sustituto F150 </td></tr><tr><td> Pierce Biotina Kit cuantificación </td><td> Thermo Scientific </td><td> 28005 </td><td></td></tr><tr><td> EZ-Link maleimida PEG2-Biotina, No-Weigh Formato </td><td> Thermo Scientific </td><td> 21901 </td><td></td></tr><tr><td> SM (PEG) n Reticuladores </td><td> Thermo Scientific </td><td> 22107 </td><td></td></tr><tr><td> 10-20% de Tris-Glicina gel </td><td> Invitrogen </td><td> EC61352 </td><td></td></tr><tr><td> Tampón de Laemmli </td><td> Bio-Rad </td><td> 1610737 </td><td></td></tr><tr><td> Tris Glicina SDS funcionamiento de amortiguación </td><td> Invitrogen </td><td> LC2675 </td><td></td></tr><tr><td> Tris Glicina Transfer Buffer </td><td> Invitrogen </td><td> LC3675 </td><td></td></tr><tr><td> Membrana de nitrocelulosa Sandwich Papel de Filtro </td><td> Invitrogen </td><td> LC2001 </td><td></td></tr><tr><td> Fosfatasa Etiquetada anticuerpo purificado por afinidad para IgG de conejo </td><td> Kirkegaard y Perry Laboratories </td><td> 0751516 </td><td></td></tr><tr><td> NBT / BCIP sustrato de fosfatasa </td><td> Kirkegaard y Perry Laboratories </td><td> 508107 </td><td></td></tr></tbody></table>

el análisis de la accesibilidad al disolvente de los residuos de cisteína en<em&gt; maize rayado fino virus</em&gt; partículas similares al virus producidas en<em&gt; nicotiana benthamiana</em&gt; plantas y reticulación de péptidos a vlps

Analysis of the Solvent Accessibility of Cysteine Residues on Maize rayado fino virus Virus-like Particles Produced in Nicotiana benthamiana Plants and Cross-linking of Peptides to VLPs

Imitando y explotar las propiedades del virus y las características físico-químicas y físicas es una promesa de aportar soluciones a algunos de los desafíos más apremiantes del mundo. La enorme gama y los tipos de virus, junto con sus propiedades intrigantes potencialmente dar un sinfín de oportunidades para las aplicaciones en las tecnologías basadas en el virus. Los virus tienen la capacidad de auto-ensamblarse en partículas con forma discreta y tamaño, la especificidad de la simetría, la polivalencia, y propiedades estables bajo un amplio rango de condiciones de temperatura y pH. No es sorprendente que, con una gama tan notable de las propiedades, los virus se proponen para uso en biomateriales 9, las vacunas 14, 15, materiales electrónicos, herramientas, químicos y electrónicos molecular contenedores 4, 5, 10, 11, 16, 18, ​​12. A fin de utilizar los virus en la nanotecnología, deben ser modificados a partir de sus formas naturales para impartir nuevas funciones. Este desafiante proceso se puede realizar a través de varios mecanismos incluyendo la modificación genética del genoma viral y químicamente unir moléculas extrañas o deseada a los grupos reactivos de partículas de virus 8. La capacidad de modificar un virus depende principalmente de las propiedades físico-químicas y físicas del virus. Además, las modificaciones genéticas o físico-químico necesario llevar a cabo sin afectar negativamente a la estructura del virus nativo y la función virus. Rayado fino del maíz de virus (MRFV) proteínas de la capa auto-ensamblan en Escherichia coli productoras de VLPs estables y vacío que están estabilizadas por proteína-proteína y las interacciones que se pueden utilizar en aplicaciones basados ​​en virus tecnologías 8. VLPs producidas en plantas de tabaco se examinaron como un andamio sobre el que puede ser una variedad de péptidos covalentemente muestra 13. Aquí, se describen los pasos para 1) determinar cuál de las cisteínas accesible al disolvente en una cápside de virus están disponibles para la modificacióncatiónico, y 2) Bioconjugate péptidos a las cápsidas modificadas. Mediante el uso de los residuos de aminoácidos nativos o mutacionalmente inserta-ácidos y las tecnologías estándar de acoplamiento, una amplia variedad de materiales han sido presentados en la superficie de virus de plantas tales como, virus del mosaico del bromo 3, virus del moteado del clavel 12, caupí virus del moteado clorótico 6, del mosaico del tabaco 17 virus, virus mosaico amarillo del nabo 1, y MRFV 13.

La expresión transitoria de mutantes MRFV capa de proteínas (CP) genes en N. benthamiana plantas en un vector PVX VLPs basadas productoras se describe en la figura 1. La modificación capa MRFV gen de la proteína se amplifica por PCR y se coloca entonces bajo el control transcripcional del promotor subgenómico de CP duplicada en un vector basado en PVX, pP2C2S 2, (un regalo de D. Baulcombe, Laboratorios Sainsbury, Norwich, Inglaterra). En vitro la transcripción del ARN produc...

Un método para analizar la accesibilidad al disolvente del grupo tiol de residuos de cisteína de<em&gt; Maize rayado fino virus</em&gt; (MRFV)-partículas similares a virus (VLPs), seguido por un péptido reacción de reticulación se describe. El método tiene la ventaja de la disponibilidad de varios grupos químicos en la superficie de las VLP que pueden ser dianas para reacciones específicas.

El análisis de la accesibilidad al disolvente de los residuos de cisteína en<em&gt; Maize rayado fino virus</em&gt; Partículas similares al virus producidas en<em&gt; Nicotiana benthamiana</em&gt; Plantas y reticulación de péptidos a VLPs

Mimicking  and exploiting virus properties and physicochemical and physical  characteristics holds promise to provide solutions to some of  the world's ...

El objetivo general del siguiente experimento consiste en realizar un análisis de accesibilidad al disolvente de los residuos de cisteína en la superficie de partículas similares a virus o VLP, seguido del entrecruzamiento de péptidos con cisteína en las partículas similares a virus. Esto se logra primero clonando la proteína de la cubierta del virus del rayado fino del maíz o MRFV en un vector viral basado en el virus X de la papa. A continuación, se inoculan plantas de N. benthamiana con el virus modificado y se purifican las VLP del MRFV formadas a partir de la proteína de la cubierta. Finalmente, se entrecruzan las VLP y los péptidos utilizando amonio-PEG4-maleimida y se detectan mediante inmunotransferencia. Se obtienen resultados que identifican la producción de complejos péptido-VLP mediante análisis de inmunotransferencia. La técnica amplía la base de conocimientos sobre cómo modificar químicamente la superficie de virus y partículas similares a virus para producir nuevos materiales para la nanotecnología. Después de producir transcritos de ARN con caperuza T7 a partir de plásmidos vectoriales basados en el virus del eX de la papa que portan los genes de la proteína de la cápside del MRFV tipo silvestre y mutado en cisteína, utilice dos alícuotas de 10 microlitros cada una para inocular dos hojas de N. benthamiana. Incube las plantas durante 10 días en un invernadero con 60 % de humedad y 16 horas de luz a 25 grados Celsius y ocho horas de oscuridad a 20 grados Celsius. Al final del periodo de incubación, recolecte las hojas infectadas con el virus, pese el tejido vegetal y colóquelo en hielo. Después de purificar las partículas similares a virus según el protocolo descrito en el texto, prepare una solución de un milimolar de Fluoresceína-5-maleimida en tampón de fosfato sódico 50 milimolar, pH 7,0, 1 milimolar de EDTA. Agite en vórtex para disolver completamente y use papel de aluminio para proteger la solución de la luz. Mezcle aproximadamente 30 microlitros de VLPs a un microgramo por microlitro con 60 microlitros de la Fluoresceína-5-maleimida e incube durante dos horas a temperatura ambiente o durante la noche a cuatro grados Celsius. Detenga la reacción añadiendo DTT a una concentración final de 50 milimolar. Mediante una columna giratoria de desalado, elimine la fluoresceína no reaccionada. Para visualizar las VLPs con residuos de cisteína disponibles para entrecruzamiento, realice un análisis por electroforesis en gel de SDS agregando 10 microlitros de tampón de muestra 2x a 10 microlitros de cada reacción. Almacene la proteína marcada protegida de la luz a cuatro grados Celsius durante un mes como máximo o en alícuotas de un solo uso a menos 20 grados Celsius durante hasta tres meses. Prepare una solución fresca de reserva de entrecruzamiento disolviendo 10 miligramos del entrecruzador NHS-PEG4-maleimida en 680 microlitros de dimetilsulfóxido. Disuelva un péptido de 17 (F) aminoácidos de longitud en 50 microlitros de tampón de conjugación a una concentración de 0,1 milimolar. Añada cuatro microlitros del entrecruzador a 50 microlitros del péptido disuelto para obtener una concentración final de un milimolar. Incube la reacción durante dos horas a cuatro grados Celsius. Luego, utilice una columna de desalinización para purificar la reacción. Utilizando VLP con residuos de cisteína disponibles para el entrecruzamiento y el péptido entrecruzado, prepare una mezcla de reacción en una relación molar determinada por el número de tiolos y aminas activadas implicadas en la reacción y la diferencia en peso molecular entre las VLP y el péptido. Tras incubar la reacción durante dos horas a temperatura ambiente, úsela para realizar electroforesis SDS-PAGE e inmunotransferencia según el protocolo descrito en el texto.Se muestra aquí un ejemplo de aminoácidos reactivos de la proteína de la cubierta del MRFV. Cada aminoácido seleccionado puede utilizarse para unir grupos si está expuesto en la superficie. Las técnicas químicas incluyen estrategias tradicionales de bioconjugación, como la acilación del grupo amino de la lisina, la alquilación del grupo sulfhidrilo de la cisteína y la activación de residuos de ácido carboxílico con acoplamiento a aminas añadidas.Además, los grupos aromáticos de la tirosina y el triptófano pueden ser dianas atractivas para la bioconjugación mediante diazotización y alquilación. Aquí se ilustra la accesibilidad al disolvente de los residuos de Cys en VLPs frente a reactivos específicos para tiol. Las VLPs de tipo silvestre purificadas y los mutantes cys-VLP que portan residuos de cisteína en las posiciones 107 a 111 y 192 a 194 del gen de la proteína de capa (CP) son poco reactivos en condiciones nativas con un reactivo específico para tiol. El fluoresceína-5-maleimida produce fluorescencia naranja únicamente en el mutante cys-VLP que lleva residuos de cisteína en las posiciones 125 a 129 del gen CP. El resultado muestra que las VLPs en la banda dos presentan una disposición geométrica de residuos de cisteína que da lugar a grupos tiol libres expuestos al disolvente, mientras que los residuos de cisteína en las muestras de las bandas uno y tres podrían estar involucrados en puentes disulfuro durante el plegamiento de la proteína de capa. Las reacciones de marcado con maleimida-PEG2-biotina seguidas de un ensayo de biotinilación representan otro ejemplo de análisis de la accesibilidad al disolvente de residuos de cys. Debido a que la biotina es una molécula relativamente pequeña, puede conjugarse en varias copias sobre las VLPs, cada una de las cuales puede unir una molécula de avidina, como se muestra aquí. El grado de biotinilación, 84,74 moles de biotina por mol de proteína, indica el número de moléculas de biotina unidas a las VLPs y, por consiguiente, el número de ligandos que pueden exponerse en la superficie exterior. Debido a la disponibilidad de varios grupos tiol en las VLPs, los péptidos pueden unirse mediante reacciones de entrecruzamiento con NHS-PEG4-maleimida.Este reactivo es un entrecruzador heterobifuncional, que contiene extremos reactivos como el N-hidroxysuccinimido o éster NHS y grupos maleimida, lo que permite la conjugación covalente de moléculas que contienen aminas y sulfhidrilos. En este ejemplo, el éster NHS reacciona con aminas primarias formando enlaces amida, mientras que el maleimido reacciona con grupos sulfhidrilo formando enlaces tioéster estables. Como se observa aquí, las reacciones de entrecruzamiento producen complejos de VLP-péptido que son inmunorreactivos con los anticuerpos específicos en la transferencia western.Este desarrollo demuestra a los investigadores en el campo de la virología cómo explorar el uso de partículas virales como un andamiaje para la unión de una gran variedad de ligandos en un arreglo geométrico regular para múltiples aplicaciones.

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Immunology and Infection

Inmunología e Infección

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