פירוק ליבות נגיף שפעת A במהלך כניסת הנגיף לתאי המארח הוא תהליך רב-שלבי. אנו מתארים שיטה במבחנה לניתוח השלבים המוקדמים של הסרת ציפוי נגיפי. בגישה זו, צנטריפוגה בשיפוע מהירות משמשת לניתוח ביוכימי של השלבים המתחילים הסרת ציפוי בתנאים מוגדרים.
מאמר שיטה
פירוק ליבות נגיף שפעת A במהלך כניסת הנגיף לתאי המארח הוא תהליך רב-שלבי. אנו מתארים שיטה במבחנה לניתוח השלבים המוקדמים של הסרת ציפוי נגיפי. בגישה זו, צנטריפוגה בשיפוע מהירות משמשת לניתוח ביוכימי של השלבים המתחילים הסרת ציפוי בתנאים מוגדרים.
תהליכים מולקולריים המופעלים על ידי חומצה שולטים מקרוב בכניסת התאים של נגיפים רבים הנכנסים דרך המערכת האנדוציטית. במקרה של נגיף שפעת A (IAV), היתוך הנגיף עם הממברנה האנדוזומלית כמו גם הפירוק שלאחר מכן של הקפסיד הנגיפי, הנקרא ללא ציפוי, נשלט על ידי התנאים היוניים בתוך השלפוחיות האנדוציטיות. קשה לחקור את השלבים המוקדמים במחזור החיים של הנגיף מכיוון שלא ניתן לגשת ישירות לאנדוזומים באופן ניסיוני, מה שיוצר את הצורך בגישה חוץ גופית. כאן אנו מתארים שיטה המבוססת על צנטריפוגה בשיפוע מהירות של ויריונים מטוהרים באמצעות שיפוע גליצרול דו-שכבתי, המאפשר ניתוח של ליבת ה-IAV ויציבותה. השיפוע מכיל חומר ניקוי לא יוני (NP-40) בשכבה התחתונה שלו כדי להסיר את הממברנה הנגיפית על ידי המסה כאשר הנגיף משקע לכיוון הקרקעית. ב-pH ניטרלי, ליבות נגיפיות מגולגלות כמבנים יציבים. ניתן לזהות בבירור את מרכיבי הליבה העיקריים, חלבון מטריצה (M1) והריבונוקלאופרוטאינים הנגיפיים (vRNPs), בשבר הגלולה על ידי SDS-PAGE. הפחתת ה-pH ל-6.0 ומטה בשכבה התחתונה מסירה באופן סלקטיבי את M1 מהגלולה ואחריה שחרור של vRNPs בתנאים חומציים יותר. רצועות חלבון נגיפיות על ג'לים מוכתמים בקומאסי יכולות להיות נתונות לכימות צפוף כדי לנטר מצבי ביניים של פירוק IAV. מלבד pH, ניתן להעריך גורמים אחרים המשפיעים על יציבות הליבה הנגיפית, כגון ריכוז מלח וגורמי הסרת ציפוי נגיפיים משוערים, פשוט על ידי שינוי שכבת הגליצרול המכילה חומר ניקוי בהתאם. יחד, הטכניקה המוצגת מאפשרת ניתוח כמותי וניתן לשחזור של ציפוי ויראלי במבחנה. ניתן ליישם אותו על נגיפים עטופים אחרים שעוברים תהליכי הסרת ציפוי מורכבים.
וירוס שפעת A (IAV) הוא וירוס אפוף ושייך למשפחת Orthomyxoviridae. הגנים שלו מקודדים על גנום RNA מפולח, שלילי-השכל חד-גדילים. אצל בני אדם, IAV גורם זיהומים בדרכי נשימה, אשר מתרחשים התפרצויות מגיפה עונתיות ונושאת פוטנציאל המגיפות העולמיות 1. עם קשירת שאריות חומצת sialic על תא מארח המשטח 2, IAV מופנם על ידי אנדוציטוזה clathrin התלוי מסלולים עצמאיים-clathrin 3-8. המילייה חומצי (pH <5.5) ב vacuoles endocytic מפעילה שינוי קונפורמציה מרכזי hemagglutinin גליקופרוטאין ספייק IAV (HA), שתוצאתה היתוך של נגיפי ואת endosomal מאוחר קרום 9. לאחר קפסיד IAV (כאן המכונה גם ויראלי "הליבה") ברח מן endosomes מאוחר (LES), הוא ללא ציפוי ב cytosol ואחריו התחבורה של ribonucleoproteins ויראלי (vRNPs) לתוך הגרעין - O את האתרf וירוס שכפול שעתוק 10-13. לפני הפעלת חומצה של HA בנגיף חווה ירידה הדרגתית pH במערכת endocytic, אשר מספרים ראשוניים הליבה עבור פירוקו לאחר 14-16. בחודש זה "הטרמה" צעד של תעלות יונים M2 בקרום ויראלי לתווך זרם של פרוטונים ו- K +10,14,16. השינוי בריכוז יוני בפנים הווירוס מפריע האינטראקציות להצטבר על ידי חלבון מטריקס ויראלי M1 ואת צרור השמונה vRNP, ומקל IAV uncoating בציטופלסמה הבא קרום היתוך 10,14-17.
ניתוח ישיר וכמותיים של הצעד יחול כבר הקשה על ידי העובדה endosomes קשה לגשת באופן ניסיוני. תהליך הכניסה, יתר על כן, מאוד לא סינכרוני. בנוסף, מבחני סוף נקודות, כגון qRT-PCR של מדידות infectivity או רנ"א נגיפי שוחרר, אינם מספקים תמונה מפורטת על מצב ביוכימי של capsi ויראליד בכל צעד נתון כניסה. בעוד ההפרעות של endosomes ידי siRNA או טיפול תרופתי תרם משמעותית להבנת כניסה IAV 18-20, כיוונון עדין קשה ונוטים תופעות לוואי נוקבים בתוכנית התבגרות אנדוזום תחת פיקוח הדוק.
כדי למנוע בעיות אלה, יש לנו התאמנו שפותח בעבר בפרוטוקול במבחנה מבוסס על שימוש צנטריפוגה שיפוע מהיר 17. בניגוד לניסיונות אחרים 21,22, 23,24, שהתבססו בעיקר על שילובים של מחשוף פרוטאוליטים וטיפול חומר ניקוי ואחריו ניתוח EM, גישה זו אפשרה להם תוצאה לכימות בקלות. צנטריפוגה דרך שכבות צבע שונות מאפשרת החלקיקים לסדימנטציה להיחשף ומגיבים עם שינוי תנאים באופן מבוקר. בפרוטוקול שהוצג, IAV נגזר נוזל allantoic בהיר או חלקיקים נגיפיים מטוהרים שקועים גליצרול דו שכבתישיפוע שבו השכבה התחתונה מכילה את הלא יוניים חומר ניקוי NP-40 (איור 1). כמו הנגיף חודר את השכבה השנייה, המכיל חומר ניקוי, המעטפה שומנים ויראלי גליקופרוטאינים המעטפה הם solubilized בעדינות והשאיר אחריו. הליבה, מורכב משמונה צרור vRNP ומוקף שכבת מטריקס, משקע כמבנה יציב לתוך השבר הגלול. חלבונים הליבה ויראלי, כגון M1 ו- nucleoprotein הקשורים vRNP (NP), יכול להיות מזוהים את הכדור על ידי SDS-PAGE ו Coomassie מכתים. בפרט, תוך ניצול של ג'ל שיפוע הזמין המסחרי מכתימה עם קולואידים רגישות הגבוהה Coomassie 25, מאפשר דיוק וזיהוי גבוהים של כמויות קטנות אפילו של חלבוני ליבה קשורה ויראלי.
זו מגדירה את הבסיס לבדוק האם תנאים שונים כגון pH, ריכוז מלח, וגורם uncoating המשוערת יש השפעות על התנהגות השקיעה של רכיבי ליבת הליבה stabil ity. למטרה זו, רק את השכבה התחתונה, המכיל חומר ניקוי שיפוע גליצרול היא שונה על ידי החדרת הגורם או מצב עניינים. הטכניקה כבר יקרה במיוחד בחקירת ההשפעה שונה ערכי pH וריכוז מלח על שלמות ליבת IAV 16. פעולות ביניים של uncoating IAV יכול להיות במעקב דיסוציאציה כולל של שכבת מטריקס ב- pH חומצי קל (<6.5) ואחריו דיסוציאציה vRNP ב- pH 5.5 והתחתון 16,17 (איור 1). השלב האחרון היה עוד יותר משופר על ידי נוכחות של גבוה K + ריכוז בשכבת גליצרול, המשקף בסביבה endocytic מאוחר 16. לכן, כמו הווירוס ואת הליבה משקעים דרך השיפוע שחווה בסביבה משתנית שתנאים מחקו ב endosomes. התוצאה היתה פירוק הדרגתי של הליבה ויראלי במבחנה, המשלימה התוצאות הנגזרות מבחני ביולוגיה של התא.
t "> השיטה המוצגת כאן אפשרה מהר וניתוח לשחזור ביותר של IAV (X31 ו- A / WSN / 33) ואת IBV (B / Lee / 40) uncoating מופעלות על ידי pH חומצי והגדלת K +16,17 וכן פירוק ליבות paramyxovirus בחשיפה pH בסיסי 17. זה מתקבל על הדעת כי ניתן להתאים את הגישה וירוסים אפוף אחרים כדי להשיג תובנות את התכונות הביוכימיות של המבנה קפסיד ויראלי ופירוק קפסיד במהלך ערך בתא.הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
1. הכנת חוצצים ופתרונות במלאי
2. הכנת מעברי צבע גליצרול
3. ultracentrifugation של IAV
4. SDS-PAGE של גלולה שברים ו Coomassie מכתים
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
כפי שכבר דן, יחול ב endosomes נדרש כדי להבהיר את ליבת IAV uncoating מוסמכת. Protonation של הליבה מחליש אינטראקציה של M1 ו- vRNPs (מורכב של רנ"א הנגיפי, NP, ואת פולימראז המורכב PB1 / PB2 / רש"פ). תהליך זה מופעל כאשר וירוס נכנס חשוף pH של 6.5 (או נמוכים) ב endosomes מוקדם (EES) וממשיך עד נתיכי הווירוס בסביבות 5.0 pH ב Les.
על מנת לחקות את ה...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
capsids ויראלי הם קומפלקסים macromolecular metastable. בעוד הרכבה של virions מחייבת encapsidation ועיבוי של הגנום הווירוס, ייזום של הסיבוב הבא של זיהום תלוי פירוק מבנה קפסיד קומפקטי זו. וירוסים התפתחו לנצל מנגנונים תאיים שונים כדי לשלוט על מחזור הציפוי-uncoating, כולל קולטני תאים, מלווה, אנזימים פרוטאוליטים, כוחות פיסיים הניתנים על ידי חלבונים מנועים או helicases וכן pH ומתגים יוניים 26,27. כאן, אנו מתארים גישה במבחנה מבוססת על צנטריפוגה שיפוע גליצרול כדי לבדוק...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
למחברים אין מה לחשוף.
אנו מודים יוהיי Yamauchi ורוברטה מנצ'יני לספק לנו חומרים כימיים. מעבדת AH נתמכה על ידי רשתות ההדרכה הראשוניות מארי קירי (ITN), מועצת המחקר האירופית (ERC), ועל ידי הקרן הלאומית למדע השויצרי (Sinergia).
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| cOmplete™, טבליות מעכבי פרוטאז ללא EDTA | Sigma-Aldrich | 11873580001 | ניתן לאחסן את תמיסת המלאי בטמפרטורה של 2 עד 8 מעלות; C למשך 1 עד 2 |
| שבועות חומצה אצטית קרחונית | Merck Millipore | 100063 | |
| גליצרול נטול מים BioChemica | AppliChem | A1123 | |
| חומצה הידרוכלורית | Merck Millipore | 100317 | |
| מחט הזרקה ארוכה (21 G, 9 ס"מ, משופע או קהה) | |||
| MES hydrate | Sigma-Aldrich | M8250 | |
| מתנול | Merck Millipore | ||
| Sigma-Aldrich | I8896 | זמין כעת מסחרית כ-IGEPAL® CA-630 | |
| NuPAGE 4-12% מיני ג'ל ביס-טריס, 10 בארות, 1.0 מ"מ | Life Technologies | NP0321 | |
| NuPAGE LDS מאגר דגימה (4x) | Life Technologies | NP0008 | |
| NuPAGE MOPS SDS מאגר ריצה (20x) | Life Technologies | NP0001 | |
| רצועות מחוון pH, pH 4.0-7.0 | Merck Millipore | 109542 | |
| QC Colloidal Coomassie Stain | BIO RAD | 1610803 | |
| נתרן כלוריד | Merck Millipore | 106406 | |
| סודיוםהידרוקסיד | Merck Millipore | 106498 | |
| יחידת מסנן Steritop | Merck Millipore | SCGPT05RE | |
| SW41 Ti, סט רוטור אולטרה-צנטריפוגה | Beckman Coulter | 331336 | |
| Thinwall, צינורות צנטריפוגה אולטרה-ברורים, 13.2 מ"ל, 14 מ"מ x 89 מ"מ | בקמן קולטר | 344059 | |
| טריס הידרוכלוריד | AppliChem | A1087 | |
| X31 נגיף שפעת A (H3N2), נוזל אלנטואי שגדל בביצים, מובהר | Virapur | הופשר טרי ב-4 מעלות; ג |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה
בקש הרשאה