L'obiettivo del presente protocollo è specificamente tag e isolare selettivamente il DNA virale da cellule infettate per la caratterizzazione delle proteine del genoma virale associato.
Articolo metodologico
L'obiettivo del presente protocollo è specificamente tag e isolare selettivamente il DNA virale da cellule infettate per la caratterizzazione delle proteine del genoma virale associato.
L'obiettivo del presente protocollo è per isolare il virus herpes simplex tipo 1 (HSV-1) DNA da cellule infettate per l'identificazione di associato virale e proteine cellulari di spettrometria di massa. Anche se le proteine che interagiscono con genomi virali svolgono un ruolo importante nel determinare l'esito dell'infezione, un'analisi completa delle proteine del genoma virale associato non era in precedenza fattibile. Qui dimostriamo un metodo che consente la purificazione diretta del genoma di HSV-1 da cellule infette. Replica del DNA virale in modo selettivo è etichettata con nucleotidi modificati che contengono un gruppo funzionale di alchini. Con etichetta DNA quindi è specificamente e irreversibilmente contrassegnato tramite il legame covalente di azide biotina tramite un rame (I)-catalizzato reazione di cicloaddizione o clic di azide-alchino. Biotina-etichetta DNA viene purificata su rivestite di streptavidina e proteine associate sono eluite e identificate mediante spettrometria di massa. Questo metodo consente il targeting selettivo e l'isolamento di HSV-1 replica forchette o interi genomi da ambienti biologici complessi. Inoltre, l'adattamento di questo approccio vi permetterà per l'indagine sui diversi aspetti della infezione herpesviral, nonché l'esame dei genomi di altri virus a DNA.
I virus hanno una limitata capacità di svolgere le funzioni essenziali e pertanto dipendono da fattori dell'ospite per facilitare gli aspetti critici dell'infezione compreso trasporto, replica, riparazione, ricombinazione ed espressione genica virale. Le attività di questi fattori dell'ospite sono spesso aumentate di proteine codificate virally. Inoltre, virus deve evitare il rilevamento e interferenze di risposte cellulari all'infezione virale. Di conseguenza, interazioni ospite virus dettano l'esito dell'infezione. Di fondamentale importanza è capire come virus alterano l'ambiente cellulare per adattare il macchinario cellulare per facilitare processi virali. Di particolare interesse è identificare i fattori e i processi agiscono sui genomi virali durante tutto il ciclo infettivo.
Herpes simplex virus tipo 1 (HSV-1) è che una doppia elica del DNA virus che infetta una parte sostanziale della popolazione umana. Entro la prima ora di infezione, il genoma virale entra nel nucleo, dove una cascata ordinata dell'espressione genica virale ensues in coordinamento con virale del DNA (vDNA) replica1. Nel nucleo, genomi sono soggetti a regolazione epigenetica, sottoposti a riparazione e ricombinazione e sono confezionati in capsidi, tale che i primi virioni di progenie sono prodotte in meno di sei ore. La valutazione completa delle proteine del genoma virale associato durante tutto il corso dell'infezione getterà le basi per indagare i dettagli molecolari dei processi che agiscono sui genomi virali e forniranno la comprensione di quali fattori virali e cellulari sono coinvolti nelle varie fasi dell'infezione.
Metodi precedenti per l'indagine sui fattori dell'ospite coinvolti nell'infezione virale includono purificazione di affinità delle proteine virali per l'analisi di proteine cellulari associati2,3,4,5 , 6 , 7 , 8 , 9. questi saggi sono stati strumentali per l'identificazione di fattori cellulari coinvolti nella risposta antivirale ospite, così come modifica virale della cromatina, espressione genica, e riparazione del DNA. Tuttavia, è difficile da accertare se interazioni dipendono l'associazione con vDNA e proteomica solo consentono di comprendere le interazioni che si verificano in funzione di uno specifico fattore virale. Immunoprecipitazione della cromatina (ChIP) è stato utilizzato per identificare dove specifiche proteine virali e cellulari legano al genoma virali10,11,12,13,14 , 15 e ibridazione in situ fluorescente (FISH) combinato con immunocitochimica ha permesso la visualizzazione dei fattori cellulari che colocalize con vDNA16,17,18, 19 , 20. queste analisi consentono analisi spazio e temporale. Tuttavia, le limitazioni comprendono la necessità per gli anticorpi altamente specifici, sensibilità limitata e la necessità di approfondimenti precedenti interazioni ospite di virus. Abbiamo pertanto sviluppato un metodo basato su iPOND (isolamento delle proteine sul DNA nascente)21 e aniPOND (accelerata nativo iPOND)22 per selettivamente etichettare e purificare vDNA da infettato le cellule per l'imparziale identificazione del genoma virale proteine associate mediante spettrometria di massa. iPOND è stato determinante per l'indagine delle dinamiche di forcella di replicazione cellulare.
Per la purificazione selettiva di genomi virali da cellule infette, la replica di vDNA è etichettata con nucleosidi Etinil per volta, 5-Etinil-2-deoxyuridine (EdU) o 5-Etinil-2-deoxycytidine (EdC) (Figura 1), seguita da covalente Coniugazione di azoturo di biotina tramite clic su chimica per facilitare purificazione singolo passo del genoma virale e proteine associate su perline rivestite con streptavidina (Figura 2B). D'importanza, le infezioni avvengono nelle cellule fisse, che non sono impegnate nella replicazione del DNA cellulare per attivare specifici di etichettatura di vDNA. Inoltre, l'infezione HSV-1 provoca l'arresto del ciclo cellulare ed inibisce cellular DNA replica23,24. Virus può essere prelabeled prima dell'infezione per l'analisi di proteine associate con genomi virali in ingresso (Figura 1A) o con l'etichetta durante la replicazione del DNA per l'analisi di proteine associate con vDNA recentemente sintetizzato (Figura 1B) 25. Inoltre, analisi di inseguimento di impulso possono essere utilizzato per indagare la natura di proteine associate con replicazione virale forcelle (Figura 1)26. Inoltre, vDNA Etinil-modificato può essere coniugato covalentemente a un fluoroforo per indagine spaziale della dinamica della proteina (Figura 2A e Figura 3). Formazione immagine permette la visualizzazione diretta del vDNA è un approccio gratuito per la validazione delle interazioni della proteina-vDNA e può essere adattata per tenere traccia di genomi virali durante l'infezione. Ci aspettiamo che questi approcci potrebbero essere ulteriormente modificati per studiare qualsiasi aspetto dell'infezione herpesviral, compresa la latenza e riattivazione e di studiare altri virus a DNA. Inoltre, etichettatura con uridina 5-Etinil potrebbe consentire l'analisi di genomi virali RNA (UE).
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1. colture cellulari, infezione virale e l'EdC etichettatura ( Figura 1)
il seguente protocollo coinvolge funzionare con virus. Fare riferimento al proprio Istituto ' protocolli di biosicurezza di s per quanto riguarda la manipolazione sicura di virus e altri agenti biologici. Questo protocollo è stato approvato da Institutional Review Board dell'Università di Pittsburgh.
2. Formazione immagine di EdC DNA ( Figura 2A) contrassegnato
Nota: è utile effettuare imaging in tandem con il metodo di purificazione del genoma virale per verificare che il DNA cellulare non è etichettato in esperimenti. La formazione immagine può essere utilizzata anche per visualizzare la natura di vDNA con etichetta e per convalidare i dati di proteomica. Esempi di DNA virale e cellulare modelli di macchiatura sono mostrati nella Figura 3.
3. Purificazione di vDNA e proteine associate
Nota: diversi aspetti del presente protocollo sono stati adattati da Leung et al. 22
Nota: tutti i buffer e i reagenti devono essere refrigerati il ghiaccio prima dell'uso e tutti i passaggi devono essere effettuati sul ghiaccio se non diversamente indicato.
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L'uso della chimica clicca per la purificazione di DNA dalle cellule è stata compiuta in primo luogo il metodo di iPOND21. Lo scopo di iPOND è quello di purificare le forcelle di replicazione cellulare per l'identificazione di proteine associate. Abbiamo adattato questa tecnica per studiare specificatamente interazioni proteina vDNA durante l'infezione. Manipolazione dell'approccio di etichettare genomi virali con EdC (Figura 1), combi...
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Questo protocollo include più passaggi che, se non seguite con attenzione, possono provocare rese significativamente riduttrice della proteina o contaminazione con DNA cellulare. È fondamentale che cellule stazionarie sono utilizzate per tutti gli esperimenti per garantire che DNA cellulare non è etichettato e purificato. Questo può essere confermato dall'assenza di polimerasi del DNA cellulare del campione di proteine perché HSV-1 non utilizzare il cellulare DNA polimerasi per la sintesi di genoma. Durante EdC etichetta...
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Gli autori non hanno nulla a rivelare.
Riconosciamo Hannah Fox per aiuto nella preparazione di questo manoscritto. Questo lavoro è stato supportato dal NIH concedere R01AI030612.
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| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Cellule MRC-5 | ATCC | CCL-171 | |
| Siero fetale bovino (FBS) | Gibco | 26140-179 | |
| Dulbecco's Modified Eagle Medium (DMEM) | Gibco | 12800-082 | Sostituito con il 10% di FBS, 2 mM di L-glutammina, 12 mM (per la crescita in fiasche) o 30 mM (per la crescita in piastre) bicarbinato di sodio |
| 600 cm2 piatto per coltura tissutale | Thermo Fisher Scientific | 166508 | |
| Tris Buffered Saline (TBS), pH 7,4 | 137 mM NaCl, 5 mM KCl, 491 mM MgCl, 680 mM CaCl, 25,1 mM Tricina | ||
| HSV-1 stock | Stock con titoli superiori a 1x109 PFU/mL funzionano meglio | ||
| Sephadex G-25 colonna (PD-10 Colonna di desalinizzazione) | GE Healthcare | 17085101 | |
| Dimetil solfossido (DMSO) | Fisher Scientific | D128-1 | |
| 5&acuto;-Etinil-2&acuto;-deossicitidina (EdC) | Sigma-Aldrich | T511307 | Sciogliere in DMSO per preparare 40 mM di stock, aliquotare e conservare a -20 °C; C |
| 2&acuto;-deossicitidina (deossiC) | Sigma-Aldrich | D3897 | Sciogliere in acqua per preparare 40 mM di stock, aliquotare, e conservare a -20 ° C |
| Tampone di estrazione nucleare (NEB) | Preparare fresco (20 mM Hepes pH 7,2, 50 mM NaCl, 3 mM MgCl2, 300 mM Saccarosio, 0,5% Igepal) | ||
| Raschietto cellulare | Bellco glass | 7731-22000 | Autoclave prima dell'uso |
| Soluzione di tripano | blu Sigma-Aldrich | T8154 | |
| PBS, pH 7,2 (10x) | 1,37 m NaCl, 27 mM KCl, 100 mM Na2HPO4, 18 mM KH2PO4 (diluire a 1 volta in acqua sterile prima dell'uso) | ||
| Solfato di rame (II) pentaidrato (CuSO4-5H2O) | Fisher Scientific | C489 | Preparare 100 mM di stock e conservare a 4 gradi; C per un massimo di 1 mese |
| (+) Sodio L-ascorbato | Sigma-Aldrich | A4034 | Preparare appena 100 mM di stock e conservare in ghiaccio fino all'uso |
| Biotina azide | Invitrogen | B10184 | Preparare 10 mM di stock in DMSO, aliquota e conservare a -20 ° C per un massimo di 1 anno |
| Fare clic sulla miscela | Preparare immediatamente prima dell'uso aggiungendo i reagenti nell'ordine indicato (10 mL: 8,8 mL 1x PBS, 200 mL 100 mM CuSO4, 25 mL 10 mM Biotina azide, 1 mL 100 mM ascorbato di sodio) | ||
| Cocktail completo di inibitori della proteasi | Roche | 11697498001 | Sciogliere in 1 ml di acqua per preparare 50 volte il brodo, può essere conservato a 4 gradi C per un massimo di 1 settimana, o aggiungere direttamente 1 pillola a 50 ml di tampone Tampone |
| di congelamento | Preparare fresco (7 ml di glicerolo al 100%, 3 ml di NEB, 200 μ L 50x inibitore della proteasi) | ||
| Tampone B1 | Preparare fresco (25 mM NaCl, 2 mM EDTA, 50 mM Tris-HCl pH 8, 1% Igepal, 1x inibitore della proteasi) | ||
| Tampone B2 | Preparare fresco (150 mM NaCl, 2 mM EDTA, 50 mM Tris-HCl pH 8, 0,5% Igepal, 1x inibitore della proteasi) | ||
| Tampone B3 | Preparare fresco (150 mM NaCl, 2 mM EDTA, 50 mM Tris-HCl pH 8, 1x inibitore della proteasi) | ||
| Processore ultrasonico Vibra Cell dotato di una sonda a micropunta da 3 mm | Sonics | VCX 130 | |
| Filtro cellulare | Falcon | 352360 | |
| Dynabeads MyOne Streptavidin T1 | Life Technologies | 65601 | |
| DynaMag-2 Magnet | Life Technologies | 12321D | |
| Mini-Tube Rotator | Fisher Scientific | 260750F | |
| per campioni Laemmli | Mescolare 400 mg di SDS, 2 mL di glicerolo al 100%, 1,25 mL di 1 M Tris (pH 6,8) e 10 mg di blu di bromofenolo in 8 mL di acqua. Negozio a 4 ° C per un massimo di 6 mesi. Prima dell'uso aggiungere 1 M DTT a una concentrazione finale di 200 mM. | ||
| Tappi di bloccaggio per provette da 1,5 mL | Fisher Scientific | NC9679153 | |
| Reagenti | |||
| Kit di colorazione blu colloidale NOVEX | Invitrogen | LC6025 | |
| Piatto per coltura tissutale a 12 pozzetti | Corning | 3513 | |
| Vetrini coprioggetti | Fisher Scientific | 12-545-100 | Autoclave prima dell'uso |
| Vetrini per microscopio | Fisher Scientific | 12-552-5 | |
| 16% paraformaldeide | Microscopia elettronica | Scienze 15710 | Diluire al 3,7% in 1x PBS prima dell'uso |
| Albumina sierica bovina (BSA) | Fisher Scientific | BP1605 | Preparare il 3% in 1x PBS |
| Tampone di permeabilizzazione (0,5% Triton-X 100) | Sigma-Aldrich | T8787 | Preparare 0,5% Triton-X 100 in 1x PBS |
| Cocktail di reazione a clic - Click-iT EdU Alexa Fluor 488 Kit | di imaging Sonde molecolari | C10337 | Preparare secondo il protocollo del produttore |
| Hoechst 33342 | Life Technologies | H1399 | Preparare 10 mg/mL in acqua, può essere conservato a 4 ° C per un massimo di 1 anno |
| Anticorpo primario anti-ICP8 di topo | Abcam | ab20194 | Utilizzare una diluizione 1:200 in 1x PBS |
| Anticorpo primario anti-UL42 di topo (2H4) | Abcam | ab19311 | Utilizzare una diluizione 1:200 in 1x anticorpo secondario coniugato 594 anti-topo PBS |
| Goat | Life Technologies | a11005 | Utilizzare una diluizione 1:500 in 1x PBS |
| Immu-mount | Thermo Fisher Scientific | 9990402 | |
| SDS-bicarb | 2% SDS, 200 mM NaHCO3 | ||
| Fenolo:cloroformio:alcol | Mescolare 25:24:1 almeno 1 giorno prima dell'uso, conservare a 4 gradi; C al buio | ||
| cloroformio:alcol | Mescolare 24:1 almeno 1 giorno prima dell'uso, conservare a temperatura ambiente al buio | ||
| 10x Tris EDTA (TE), pH 8.0 | 100 mM Tris, 10 mM EDTA (diluire a 1x prima dell'uso) | ||
| Qiaquick PCR kit di purificazione | Qiagen | 28104 | |
| 3 M acetato di sodio pH 5.2 | |||
| Qubit 2.0 Fluorimetro | Invitrogen | Q32866 | |
| Kit di analisi Qubit dsDNA HS | Invitrogen | Q32851 | |
| Provette per test Qubit | Invitrogen | Q32856 | |
| Microscopio a fluorescenza dotato di software | |||
| Microcentrifuga per provette | |||
| Centrifuga da tavolo per provette | |||
| Cella incubatore | |||
| Armadio | |||
| Blocchi | 65 ° C e 95 gradi E |
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