הדור של רקומביננטי rotaviruses מ-DNA פלאמיד מספק כלי חיוני לחקר שכפול rotaviruses ו פתוגנזה, ופיתוח של וקטורים rotaviruses ביטוי וחיסונים. להלן, אנו מתארים גישה גנטית הפוכה פשוטה ליצירת רקומביננטי rotaviruses, כולל זנים המבטא חלבונים כתבת פלורסנט.
מאמר שיטה
הדור של רקומביננטי rotaviruses מ-DNA פלאמיד מספק כלי חיוני לחקר שכפול rotaviruses ו פתוגנזה, ופיתוח של וקטורים rotaviruses ביטוי וחיסונים. להלן, אנו מתארים גישה גנטית הפוכה פשוטה ליצירת רקומביננטי rotaviruses, כולל זנים המבטא חלבונים כתבת פלורסנט.
Rotaviruses הם אוכלוסייה גדולה ומתפתחת של וירוסים כפולה ומקוטע של RNA הגורמות לדלקת במעיים חמורה בצעירים של מינים רבים ומארחים העופות, כולל בני אדם. עם הופעתו האחרונה של רוטוירוס גנטיקה הפוכה מערכות, זה הפך להיות אפשרי להשתמש מוטגנזה מכוונת כדי לחקור ביולוגיה רוטוירוס, לשנות ולמטב את הקיימים חיסונים רוטוירוס, ולפתח רוטוירוס רב היעד וקטורים החיסון. בדו ח זה, אנו מתארים מערכת גנטית הפוכה פשוטה המאפשרת התאוששות יעילה ואמינה של רקומביננטי rotaviruses. המערכת מבוססת על שיתוף הפעולה של T7 וקטורים המבטאת באורך מלא רוטוירוס (+) rnas ו-cmv קידוד וקטור האנזים הסגירה לתוך התאים bhk מכונן לייצר T7 RNA פולימראז (bhk-T7). רקומביננטי rotaviruses הם מוגברת על ידי זריעת יתר של תאים BHK-T7 מזוהמים עם תאים MA104, תא כליות קוף קו כי הוא מאוד מתירני עבור צמיחת וירוסים. בדו ח זה, אנו מתארים גם גישה ליצירת רקומביננטי rotaviruses המבטאים חלבון נפרד העיתונאי פלורסנט באמצעות המבוא של האלמנט להפסיק להפעיל מחדש באמצעות translational לקטע הגנום 7 (NSP3). גישה זו נמנעת ממחיקה או שינוי של כל מסגרות קריאה ויראלי פתוח, ובכך לאפשר ייצור של רקומביננטי rotaviruses השומרים חלבונים נגיפי פונקציונלי באופן מלא תוך הבעת ביטוי חלבון פלורסנט.
Rotaviruses הם הגורמים העיקריים של דלקת במעיים חמורה אצל תינוקות וילדים צעירים, כמו גם צעירים של יונקים רבים אחרים העופות1. כחברים של המשפחה Reo, וירוסים יש מקוטע כפולה תקוע-RNA (dsRNA) הגנום. מגזרי הגנום כלולים בתוך וויאון לא עטוף שנוצר משלוש שכבות קונצנטריות של חלבון2. מבוסס על רצף וניתוח פילוגנטי של מקטעי הגנום, תשעה מינים של רוטוירוס (A-D, F-J) הוגדרו3. אלה זנים הכוללת מינים רוטוירוס הם אחראים לרוב המכריע של המחלה האנושית4. המבוא של חיסונים רוטוירוס לתוך תוכניות החיסון לילדות החל בעשור האחרון הוא בקורלציה עם הנחות משמעותיות בתמותה רוטוירוס ותחלואה. בעיקר, מספר מקרי המוות של הילדות rotavirus הקשורים ירדו מ כ 528,000 ב 2000 ל 128,500 ב 20164,5. חיסונים rotavirus מנוסחים זני לחיות החליש של הווירוס, עם 2 כדי 3 מינונים מנוהל לילדים על ידי גיל 6 חודשים. המספר הגדול של זנים רוטוירוס ירוס מגוונת גנטית במחזור בני אדם ומינים אחרים היונקים, בשילוב עם יכולתם להתפתח במהירות באמצעות מוטאוסיס והקצאה מראש, עלול להוביל לשינויים אנטיגניים בסוגים של רוטוירוס להדביק ילדים6,7,8. שינויים כאלה עלולים לערער את היעילות של חיסונים קיימים, המחייבים החלפת או שינוי שלהם.
התפתחות של מערכות גנטיקה הפוכה במלואו בסיס המאפשר מניפולציה של כל 11 מקטעי הגנום רוטוירוס הושגה רק לאחרונה9. עם הזמינות של מערכות אלה, זה הפך להיות אפשרי לפענח פרטים מולקולריים של שכפול רוטוירוס ו פתוגנזה, כדי לפתח שיפור תפוקה גבוהה שיטות ההקרנה עבור תרכובות אנטי-רוטוירוס, וכיצד ליצור מחלקות חדשות פוטנציאלי יותר יעיל של חיסונים רוטוירוס. במהלך שכפול רוטוירוס, הכתיר ויראלי (+) rnas לא רק מדריך סינתזה של חלבונים ויראלי, אלא גם לשמש כתבניות לסינתזה של צאצאי הגנום dsrna מגזרים10,11. כל רוטוירוס גנטיקה הפוכה מערכות שתוארו עד תאריך להסתמך על הT7 של שעתוק וקטורים לתוך שורות התא של היונקים כמקור cdna-נגזר (+) rnas בשימוש בשחזור רקומביננטי וירוסים9,12,13. בתוך וקטורים שעתוק, cDNAs באורך מלא ממוקמים בין היזם T7 במעלה למטה הפטיטיס דלתא וירוס (HDV) ריבוזים כגון זה ויראלי (+) RNAs מסונתז על ידי T7 RNA פולימראז המכילים אותנטי 5 ' ו 3 '-termini (איור 1A). במערכת הגנטיקה הפוכה של הדור הראשון, וירוסים רקומביננטי נעשו על ידי התינוק מצפה בתאי כליה אוגר ביטוי T7 RNA פולימראז (bhk-T7) עם 11 T7 (pT7) תמלול וקטורים, כל מכוון סינתזה של ייחודי (+) RNA של מאמץ SA11 וירוס קופיים, ושלושה cmv יזם-כונן ביטוי פלמידים, קידוד אחד החלבון reovirus p10FAST היתוך ושני חלבוניות קידוד של vaccinia וירוס D1R-D12L הסגירה אנזים מורכב9. וירוסים רקומביננטי SA11 שנוצרו בתאי bhk-T7 מזוהמים היו מוגבר על ידי זריעה יתר עם MA104 תאים, קו תא מתירני עבור צמיחה רוטוירוס. גירסה ששונתה של מערכת הגנטיקה הפוכה של הדור הראשון תוארה שכבר לא משתמשת ב-פלמידים תומכים12. במקום, המערכת ששונתה מייצרת בהצלחה רקומביננטי rotaviruses פשוט על ידי transfecting T7 תאים ב-hk עם 11 SA11 שעתוק וקטורים, עם האזהרה כי וקטורים עבור המפעל ויראלי (viroפלסטיות) אבני בניין (חלבונים לא מבניים NSP2 ו NSP5) מתווספים ברמות 3 מתקפל גבוה יותר מאשר וקטורים אחרים14,15. גרסאות ששונו של מערכת הגנטיקה הפוכה פותחו גם כי תמיכה ההתאוששות של קו האדם ו אודליה וזנים של רוטוירוס16,17. הגנום רוטוירוס היא קלה להפליא מניפולציה על ידי הפוך גנטיקה, עם רקומביננטי וירוסים שנוצרו עד היום עם מוטציות הציג לתוך VP418, NSP19, NSP219, NSP320,21, ו NSP522,23. בין הווירוסים השימושיים ביותר שנוצר עד כה הם אלה שעברו הנדסה לבטא חלבונים כתב פלורסנט (FPs)9,12,21,24,25.
בפרסום זה, אנו מספקים את הפרוטוקול עבור מערכת הגנטיקה הפוכה שאנו משתמשים במעבדה שלנו כדי לייצר רקומביננטי זנים של SA11 rotavirus. התכונה המפתח של הפרוטוקול שלנו היא שיתוף של התאים BHK-T7 עם 11 pT7 וקטורים (שונה לכלול רמות 3x של pT7/NSP2SA11 ו pT7/NSP5SA11 וקטורים) ו-CMV ביטוי קידוד וקטור החזירים האפריקאי (ASFV) NP868R סגירה אנזים21 (איור 2). בידינו, נוכחות של NP868R באמצע מוביל את הייצור של מגדל גבוה יותר של וירוסים רקומביננטי על ידי מנוכר bhk-T7 תאים. בפרסום זה, אנו מספקים גם פרוטוקול עבור שינוי pT7/NSP3SA11 הפלמיד כגון הרקומביננטי וירוסים ניתן ליצור כי לבטא לא רק את המוצר 7 מוצר חלבון NSP3 אלא גם FP נפרד. זה מושגת על ידי מחדש הנדסה NSP3 פתוח מסגרת הקריאה (orf) ב pT7/NSP3SA11 פלמיד להכיל במורד הזרם 2a לעצור הפעלה מחדש האלמנט ואחריו FP (איור 1b)24,26. באמצעות גישה זו, יצרנו רקומביננטי rotaviruses ביטוי FPs שונים: unag (ירוק), mkate (רחוק-אדום), mkate (אדום), tagbfp (כחול), CFP (ציאן), ו-yfp (צהוב)24,27,28. אלה וירוסים FP ביטוי זה נעשים מבלי למחוק את NSP3 ORF, ובכך וירוסים מניבים כי צפויים לקודד השלמה מלאה של התפקוד חלבונים נגיפי.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
1. הכנת מדיה ותחזוקת תרבות תאים
2. הכנה פלסמיד
3. דור של וירוס רקומביננטי
הערה: מחקר רוטוירוס אדם ובעלי חיים, כולל הדור והאפיון של זנים רקומביננטי רוטוירוס, חייב להיות מטופל תחת רמת biosafety טיחות 2 (bsl-2) התנאים ידרוש אישור מראש על ידי ועדת biosafety טיחות מוסדית (IBC). התנאים המתאימים BSL-2 המעבדה מתוארים בביובטיחות במעבדות מיקרוביולוגית וביורפואית (bmbl) המיוצר על ידי המרכז לבקרת מחלות ומניעה (CDC)30.
4. פלאק בידוד של וירוסים רקומביננטי
5. ג'ל אלקטרופורזה של dsRNA נגיפי
6. שחזור ורצף של dsRNA ויראלי
7. ניתוח חיסוני של חלבונים ויראליות
8. תאים לחיות הדמיה של תאים נגועים בווירוסים ביטוי FP
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
הפרוטוקול הגנטי הפוך המתואר במאמר זה ההכנסות דרך מספר שלבים מובחנת: (1) שיתוף הפעולה של תאים bhk-T7 עם וקטורים שעתוק רוטוירוס pT7 ו pcmv/NP868R ביטוי פלאמאמצע, (2) זריעת יתר של תאים מזוהמים bhk-T7 עם MA104 תאים, (3) הגברה של רקומביננטי וירוסים הנמצאים bhk-T7/MA104 תאים lysates באמצעות תאים MA104, ו (4) פלאק בידוד של רקומביננטי וירוס באמצעות תאים MA104 (איור 2). בידינו, הפרוטוקול הוא יעיל, מניבים מניב של רקומביננטי wildtype SA11 וירוס (rSA11/wt) ב BHK-T7/MA104 תאים lysates של ~ 104...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
במעבדה שלנו, אנו סומכים באופן שגרתי על הפרוטוקול גנטיקה הפוכה המתוארת בזאת כדי לייצר רקומביננטי SA11 rotaviruses. עם גישה זו, אנשים עם ניסיון קטן בטכניקות ביולוגיה מולקולרית או עבודה עם rotaviruses לשחזר וירוסים רקומביננטי גם בניסיון הראשון שלהם. יצרנו קרוב 100 וירוסים רקומביננטי בעקבות פרוטוקול זה, כולל אלה עם גנום שעברו הנדסה מחדש כדי לבטא חלבונים זרים (למשל, FPs) וזה מכיל התוספות רצף, מחיקות, ומוטציות נקודה.
התנאים וזמני הדגירה שניתנו בפרוטוקול זה חלים על ההתאוששות של זנים הגדלים היטב של וי...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
. למחברים אין מה לגלות
עבודה זו נתמכת על ידי NIH מענקים R03 AI131072 ו R21 AI144881, מימון הסטארט-Up של אוניברסיטת אינדיאנה, ואת קרן לורנס M.. אנו מודים לחברי מעבדת הרנטגן של המעבדה, אולריך דסלברגר, וגואידו פאפא בגין תרומותיהם הרבות והצעותיהם בפיתוח פרוטוקול הגנטיקה הפוכה.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| כליה אוגר לתינוק - T7 RdRP (BHK-T7) תאים | מגע: ubuchholz@niaid.nih.gov | ||
| Bio-Rad 8-16% Tris-Glycine Polyacrylamide Mini-Gel | Bio-Rad | 45608105 | |
| Cellometer AutoT4 מונה תאים בר קיימא | Nexcelom | ||
| ChemiDoc MP Gel Imaging System | Bio-Rad | ||
| Chloroform | MP | 194002 | |
| Clarity Western Enhanced Chemiluminescence (ECL) Substrate | Bio-Rad | 170-5060 | |
| Qualified E.coli DH5alpha Bacteria | Lucigen | 60602-2 | |
| מעכב פרוטאז שלם | פירס | A32965 | |
| פיפטות העברה חד פעמיות, טיפים מורחבים עדינים במיוחד | MTC Bio | P4113-11 | |
| מדיום הנשר השונה של Dulbecco (DMEM) | Lonza | 12-604F | |
| Eagle's Minimal Essential Medium, 2x (2xEMEM) | איכות ביולוגית | 115-073-101 | |
| אתנול, אבסולוט (200 הוכחה) | פישר ביו-ריאגנטים | BP2818-500 | |
| תמיסת אתידיום ברומיד (10 מ"ג/מ"ל) | Invitrogen | 15585-011 | |
| סרום בקר עוברי (FBS) | קורנינג | 35-010-CV | |
| סרום בקר עוברי (FBS), | קורנינג | 35-011-CV | |
| דגל M2 נוגדן, עכבר חד-שבטי | Sigma-Aldrich | F1804 | |
| GenEluate HP Plasmid Midiprep Kit | Sigma | NA0200-1KT | |
| Geneticin (G-418) | Invitrogen | 10131-027 | |
| Gibco FluroBrite DMEM | ThermoFisher | A1896701 | DMEM עם רקע נמוך פלואורסצנטי |
| גלזגו מדיום חיוני מינימלי (GMEM) | Gibco | 11710-035 | |
| עיזים נגד ארנב IgG, חזרת פרוקסידאז (HRP) | טכנולוגיית איתות תאים | מצומדים 7074S | |
| חזיר ניסיונות אנטי-NSP3 אנטי סרום | פטון מעבדה | לוט 55068 | |
| חזיר ניסיונות אנטי-VP6 Antierum | Patton | מעבדה מגרש 53963 | |
| חזיר נגד גינאה IgG של סוסים, חזרת פרוקסידאז (HRP) מצומד | KPL | 5220-0366 | |
| IgG נגד עכבר סוסים, חזרת ארוקסידאז (HRP) | טכנולוגיית איתות תאים | 7076S | |
| iNtRON Biotechnology e-Myco Mycoplasma PCR Detection | Kit JH Science | 25235 | |
| איזופרופיל אלכוהול | מקרון | 3032-02 | |
| תמיסת L-גלוטמין ( 100x) | Gibco | 25030-081 | |
| אבקת לוריא אגר (אגר LB של מילר) | מוצרי מחקר RPI | L24020-2000.0 | |
| בינוני 199 (M199) תרבית בינונית | שיקלון | Sh30253.01 | |
| מינימלי חיוני בינוני -פורום נשר ג'וקליק (SMEM) | לונזה | 04-719Q | |
| כליות קוף (MA104) תאי | ATCC | ATCC CRL-2378.1 | |
| NanoDrop One Spectrophotometer | ThermoScientific | ||
| תמיסה אדומה ניטרלית (0.33%) | Sigma-Aldrich | N2889-100 מ"ל | |
| תמיסת חומצות אמינו לא חיוניות (100x) | Gibco | 11140-050 | |
| Novex 10% Tris-Glycine Polyacrylamide מיני-ג'ל | Invitrogen | XP00102BOX | |
| נוקלאז ביולוגיה מולקולרית כיתה מים | Invitrogen | 10977-015 | |
| ערכת ניקוי ג'ל ו-PCR NucleoSpin | Takara | 740609.25 | |
| Opti-MEM סרום מופחת בינוני | Gibco | 31985-070 | |
| עלי גלולה (ללא RNase, חד פעמי) | פישר | 12-141-368 | |
| תמיסת פניצילין-סטרפטומיצין, (100x penn-strep) | קורנינג | 30-002-Cl | |
| פוספט תמיסת מלח חוצצת (PBS), 10x | פישר ביוריאגנטים | BP399-20 | |
| טריפסין חזיר, סוג IX-S | סיגמא-אולדריץ' | T0303 | |
| PureYield פלסמיד Miniprep מערכת | Promega | A1223 | |
| Qiagen פלסמיד מקסי ערכת | Qiagen | 12162 | |
| Qiagen פלסמיד מידי ערכת Qiagen | 12143 | ||
| QIAprep ספין Miniprep | Qiagen | 27104 | |
| SA11 pT7 וקטורי שעתוק | Addgene | 89162-89172 | |
| SA11 pT7/NSP3 וקטורי שעתוק המבטאים חלבונים פלואורסצנטיים | איש קשר: jtpatton@iu.edu | ||
| SeaKem LE Agarose | Lonza | 50000 | לאלקטרופורזה של ג'ל |
| SeaPlaque agarose | Lonza | 50100 | לבדיקת |
| פלאקSuperscript III ערכת RT-PCR חד-שלבית | Invitrogen | 12574-035 | |
| Trans-Blot Turbo Nitrocellulose Transfer Kit | Bio-Rad | 170-4270 | |
| Trans-Llot Turbo | Bio-Rad | ||
| TransIT-LTI Transfection Reagent | Mirus | MIR2306 | |
| Tris-Glycine-SDS ג'ל מאגר ריצה (10x) | Bio-Rad | 161-0772 | |
| טריטון X 100 | פישר ביוריאגנטים | BP151-500 | |
| טריזול ריאגנט מיצוי RNA | אמביון | 15596026 | |
| טריפן כחול | קורנינג | 25-900-CI | |
| טריפסין (0.05%)-EDTA (0.1%) איכות תמיסת דיסוציאציה של תאים | ביולוגית | 118-087-721 | |
| מרק טריפטוז פוספט | ג'יבקו | 18050-039 | |
| Tween-20 | VWR | 0777-1L | |
| Vertrel VF ממס | Zoro | G0707178 | |
| Zoe Fluorescent Live Cell Imager | Bio-Rad |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה
בקש הרשאה