方法論記事

設計されたウイルス様粒子の表面露出システイン残基の標識

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2026年9月30日

この記事について

要約

1. Nicotiana benthamiana 植物へのウイルス接種および VLP の精製 Ambion 社の T7-mMessage mMachine Kit を使用し、トウモロコシ線状葉枯病ウイルス(MRFV)の野生型(wt)およびシステイン変異型外殻タンパク質(CP)遺伝子を組み込んだ Potato virus X(PVX)ベースのベクタープラスミドから、キャップ付き T7-RNA 転写物を調製する。 各 T7 転写反応につき、N. benthamiana の十分に展開した 2 枚の葉に 10 μL の反応液を接種し、温室にて 10 日間培養する。条件は、湿度 60%、25 °C で 16 時間の明期(25,000~30,000 lux)、20 °C で 8 時間の暗期とする。 接種後 10 日(dpi)に N. benthamiana のウイルス感染葉を収穫し、植物組織を計量(50 g)して氷上に置く。 冷却した 0.5 M クエン酸ナトリウム緩衝液(pH 5.5)100 mL(植物組織 1 g あたり 2 mL の緩衝液を使用)の存在下で、ブレンダーを用いて植物材料をホモジナイズする。 ホモジネートを 3 層のチーズクロスでろ過し、27,000 × g で 30 分間遠心分離して清澄化する。上清を冷却したメスシリンダーに移して体積を測定し、その後、冷却した滅菌ビーカーに移す。ペレットは廃棄する。 上清に 10% ポリエチレングリコール 8,000(PEG 8,000)を加え、4 °C で 15 分間撹拌した後、さらに 4 °C で 45 分間インキュベートして、ウイルス様粒子(VLP)-PEG マトリックスを沈殿させる。 試料を 4 °C、27,000 × g で 20 分間遠心分離し、上清を除去する。 ペレットに 2% Triton X-100 を含む 0.05 M クエン酸ナトリウム緩衝液(pH 5.5)8 mL を加える。遠心チューブを十分に回転させてペレットを懸濁させる。ペレットと緩衝液を冷却した滅菌ビーカーに移す。直ちにチューブを同緩衝液 2 mL で洗浄し、ビーカーに加える。ペレットが溶解するまで(通常 1 時間)、4 °C で懸濁液を撹拌する。 27,000 × g で 5 分間遠心分離して清澄化し、ペレットを廃棄する。上清を 4 °C、140,000 × g で 2 時間遠心分離する。 ペレットを 1 mL の 0.05 M クエン酸ナトリウム緩衝液(pH 5.5)で再懸濁し、0.05 M クエン酸ナトリウム緩衝液(pH 5.5)で作製した 10~40% ショ糖密度勾配の上層に懸濁液を載せる。 密度勾配を 4 °C、140,000 × g で 3 時間遠心分離する。 遠心チューブの上部から光を照射し、チューブ上端から 4 cm の位置にある光散乱の上部バンドを回収し、0.05 M クエン酸ナトリウム緩衝液(pH 5.5)で希釈して、4 °C、140,000 × g で 3 時間遠心分離する。 ペレットを 0.5 mL の滅菌水で再懸濁し、4 °C で最大 6 ヶ月間保存する。 ブラッドフォード法によるタンパク質定量を行い、VLP 濃度を定量する。VLP の収量は植物組織 1 g あたり 1~3 μg である。 2. VLP のフルオレセイン-5-マレイミド標識反応 50 mM リン酸ナトリウム緩衝液(pH 7.0)、1 mM エチレンジアミン四酢酸(EDTA)に、フルオレセイン-5-マレイミド(427.37 g/mol)を溶解させ、1 mM 溶液を調製する。ボルテックスで混合し、完全に溶解していることを確認する。チューブはアルミホイルで遮光する。 ステップ 1 で調製した VLP にフルオレセイン-5-マレイミドを加え、混合する。フルオレセイン-5-マレイミドのモル量は、スルフィドリル基のモル量に対して 25 倍過量とする。通常、濃度 1 μg/μL の VLP 30 μL とフルオレセイン-5-マレイミド溶液 60 μL を使用することで、良好な結果が得られる。 反応液を室温で 2 時間、または 4 °C で一晩インキュベートする。 最終濃度 50 mM となるようにジチオスレイトール(DTT)を加え、反応を停止させる。 未反応のフルオレセインを、脱塩スピンカラム(Thermo Scientific Inc., Rockford IL)を用い、室温、1,500 × g で 2 分間遠心分離して除去する。 SDS-PAGE(ドデシル硫酸ナトリウム-ポリアクリルアミドゲル電気泳動)分析用には、各反応液 10 μL に 2 × SDS-PAGE Laemmli サンプルバッファー 10 μL を加える。標識タンパク質は遮光し、4 °C で最大 1 ヶ月間、または -20 °C で分注して最大 3 ヶ月間保存する。 Natilla, A., および Hammond, R. W. Nicotiana benthamiana植物で産生させたトウモロコシレイアド・フィノウイルスウイルス様粒子のシステイン残基の溶媒接近性の解析およびペプチドのVLPへの架橋。 J. Vis. Exp. (2013)

このビデオでは、チオール反応性染料を用いて、Nicotiana benthamianaで産生させた変異ウイルス様粒子(VLP)の部位特異的な蛍光標識を行い、それに続く精製とゲル電気泳動によって表面修飾を確認する方法を実演します。

プロトコル

1. Nicotiana benthamiana 植物へのウイルス接種およびVLPの精製

  1. Ambion社のT7-mMessage mMachine Kitを用いて、トウモロコシrayado finoウイルス(MRFV)の野生型(wt)およびシステイン変異型コートタンパク質(CP)遺伝子を組み込んだPotato virus X(PVX)ベースのベクタープラスミドから、キャップ付きT7-RNA転写物を合成する。
  2. T7転写反応ごとに、10 μLの反応液をN. benthamianaの完全に展開した2枚の葉に接種し、温室にて湿度60%、明期16時間(25,000-30,000 lux、25 °C)、暗期8時間(20 °C)の条件下で10日間培養する。
  3. 接種後10日(dpi)に、ウイルスに感染したN. benthamianaの葉を回収し、植物組織を計量(50 grams)して氷上に置く。
  4. 0.5 M Na-クエン酸緩衝液(pH 5.5)の冷却溶液100 mL(植物組織1gあたり2 mLの緩衝液を使用)を加えたブレンダーで、植物試料をホモジナイズする。
  5. ホモジネートを3層のチーズクロスでろ過し、27,000 × gで30分間遠心分離して清澄化する。上清を冷却したメスシリンダーに移して容量を測定し、その後、冷却した滅菌ビーカーに移す。ペレットは廃棄する。
  6. 上清に10% ポリエチレングリコール 8,000(PEG 8,000)を加え、4 °Cで15分間攪拌し、さらに4 °Cで45分間インキュベートして、ウイルス様粒子(VLP)-PEGマトリックスを沈殿させる。
  7. 試料を4 °C、27,000 × gで20分間遠心分離し、上清を除去する。
  8. ペレットに2% Triton X-100を含む0.05 M Na-クエン酸緩衝液(pH 5.5) 8 mLを加え、処理する。遠心チューブをよく回旋させてペレットを剥離させる。ペレットと緩衝液を冷却した滅菌ビーカーに移す。直ちにチューブを同緩衝液 2 mLで洗浄し、ビーカーに加える。ペレットが溶解するまで(通常1時間)、4 °Cで懸濁液を攪拌する。
  9. 27,000 × gで5分間遠心分離して清澄化し、ペレットを廃棄した後、上清を4 °C、140,000 × gで2時間遠心分離する。
  10. ペレットを1 mLの0.05 M Na-クエン酸緩衝液(pH 5.5)で再懸濁し、0.05 M Na-クエン酸緩衝液(pH 5.5)で調製した10-40% ショ糖濃度勾配の上層に懸濁液を載せる。
  11. 勾配を4 °C、140,000 × gで3時間遠心分離する。
  12. 遠心チューブの上部から光を当て、チューブ上端から4 cmの位置にある光散乱する上部バンドを回収し、0.05 M Na-クエン酸緩衝液(pH 5.5)で希釈して、4 °C、140,000 × gで3時間遠心分離する。
  13. ペレットを0.5 mLの滅菌水で再懸濁し、4 °Cで最大6ヶ月間保存する。
  14. ブラッドフォード法によりVLP濃度を定量する。VLPの収量は、植物組織1gあたり1〜3 μgである。

2. VLPのフルオレセイン-5-マレイミド標識反応

  1. 50 mM リン酸ナトリウム緩衝液(pH 7.0、1 mM エチレンジアミン四酢酸 (EDTA) 含有)を用いて、1 mM フルオレセイン-5-マレイミド(427.37 g/mole)溶液を調製する。ボルテックスで混合し、完全に溶解したことを確認する。チューブはアルミホイルで遮光して保存する。
  2. ステップ1で調製したVLPにフルオレセイン-5-マレイミドを加えて混合する。フルオレセイン-5-マレイミドの量は、スルフヒドリル基のモル量に対して25倍のモル過剰量とする。一般的に、1 μg/μL濃度のVLP 30 μLとフルオレセイン-5-マレイミド溶液 60 μLを用いることで、良好な結果が得られる。
  3. 反応液を室温で2時間、または4 °Cで一晩インキュベートする。
  4. ジチオスレイトール (DTT) を最終濃度 50 mM となるように加えて反応を停止させる。
  5. 脱塩スピンカラム(Thermo Scientific Inc., Rockford IL)を用い、室温で1,500 × gで2分間遠心分離して、未反応のフルオレセインを除去する。
  6. ドデシル硫酸ナトリウム-ポリアクリルアミドゲル電気泳動 (SDS-PAGE) 解析を行う場合は、各反応液 10 μLに 2 × SDS-PAGE Laemmli サンプルバッファー 10 μLを加える。ラベル化したタンパク質は、遮光して 4 °Cで最大1ヶ月間、または1回分ずつ分注して -20 °Cで最大3ヶ月間保存する。

材料

この記事で使用された材料の一覧
名前会社カタログ番号コメント
薄壁超透明チューブBeckman344059 
mMESSAGE mMACHINE T7 KitLife TechnologiesAM1344M 
フルオレセイン-5-マレイミドThermo Scientific Life Technologies46130 F15046130は故障しているため、F150で代用してください。
LaemmliバッファーBio-Rad1610737 
Tris-グリシン-SDS(ドデシル硫酸ナトリウム)電気泳動バッファーInvitrogenLC2675 
Tris-グリシン転写バッファーInvitrogenLC3675 
ニトロセルロース膜フィルターペーパーサンドイッチInvitrogenLC2001 
EZ-Link Maleimide-Polyethylene glycol (PEG) 2-Biotin, No-Weigh FormatThermo Scientific21901 

タグ

システイン標識マレイミド色素蛍光標識ゲル電気泳動脱塩カラムタンパク質精製SDS-PAGENicotiana benthamiana