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Research Article
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Erratum Notice
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Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
エキソソームにおけるHIV-1 Nefの分泌のメカニズムを分析するための技術が記載されている。ネフとタンパク質トランスフェクション由来特有の短いペプチドは、構造、機能、ネフの分泌の変更地域の結合パートナーを決定するために悪用された。これらの手順は、多くの機械論的研究で一般的な関連性を持っている。
我々の場合、HIV-1 Nefので、全長タンパク質で見つかったモチーフ由来特有の短いペプチドは、その生物学的機能を保持するだけでなく、競争力のある、全長タンパク質の機能を阻害することができるだけでなく。 20のNef走査ペプチドは、各々がその隣の10アミノ酸が重複する長さが20アミノ酸のセットは、アポトーシスの誘導のための責任のNefでモチーフを同定した。これらのアポトーシスモチーフを含むペプチドは、完全長のNef蛋白質に匹敵するレベルでアポトーシスを誘導した。ネフの分泌の変更地域(SMR)から派生した第二のペプチドは、エキソソームにネフの分泌(exNef)に関与する細胞のタンパク質と相互作用する能力を保持した。このSMRwtペプチドはNefのSMRのモチーフに特異的に結合する細胞タンパク質を単離するために、共免疫沈降実験で "餌"タンパク質として使用した。タンパク質のトランスフェクションおよび抗体阻害は、物理的に相互作用ベットを破壊するために使用された予期するとNefのモータリン、単離されたSMR結合タンパク質の一つであり、効果は、蛍光ベースのexNef分泌アッセイを用いて測定した。 SMRモチーフをバインド細胞タンパク質の完全長のネフをoutcompeteするSMRwtペプチドの能力、それexNef分泌の最初阻害する。このように、完全長のタンパク質に見出さモチーフ由来特定の短いペプチドのユニークな特性を利用してここに記載された技術を採用することにより、一つのタンパク質における機能モチーフの同定と病原性機能のペプチド系阻害剤の開発を加速させる可能性があります。
抗レトロウイルス療法の出現により、西部の世界のエイズ流行は鈍化したが、縮小しない、そしてHIVの蔓延は、世界中の主要な健康上の負担であり続けてきた。わずかに効果的なRV144タイ裁判を除いて、HIVワクチンは、これまで感染から守るための失敗を示している。したがって、追加の、潜在的な治療標的の研究はまだ保証されています。
CD4 T細胞枯渇とともに、永続的な一般的な免疫活性化は、HIV感染症の特徴です。この慢性的な免疫活性化(CIA)は、細胞の代謝回転、活性化され、差別化リンパ球亜集団、細胞の枯渇や老化、及び活性化誘導細胞死(AICD)1,2,3を経由してT細胞とB細胞の殺害の増加につながり、それはよく病気の進行4,5,6,7,8,9,10,11,12最強の予測因子の一つとして確立されています。しかし、メカニズムはCIAとCD4の基礎となるHIV感染T細胞枯渇は完全に解明されていない。
私たちの研究室や他の人からの証拠は、HIVタンパク質ネフは(負の調節因子)HIV-1感染細胞13,14からエキソソームでその分泌を誘導する前記疾患の進行のためのモデル( 図1)に私たちを導いた。これらネフ含有エキソソーム(exNef)が感染していないCD4 T細胞15,16を含む細胞系統数のアポトーシスを誘導する。あるいは、単球/マクロファージexNefを変化させる遺伝子の発現パターン、 例えば、サイトカイン発現、およびスケジュールされていない免疫活性化状態を誘導すると思われる。証拠のこのボディは、CIAとCD4 T細胞枯渇exNefための重要な役割を示唆している。
エキソソーム売買経路がexNef分泌のエンジニアリング小説の阻害に有用であろう操作するネフの能力のメカニズムを理解する。 exNef分泌の阻害は、CD4 T細胞の枯渇を減少させるべきであるそしてCIAそのドライブHIV / AIDS発病。
HIV / AIDS疾患の進行と、このモデルの上に構築され、その後のデータのための我々のモデルにつながった証拠を集めるために、私たちは私たちがexNef分泌の遺伝学を分析するために許可された斬新な試薬および方法論の数を開発し、決定するために開始細胞タンパク質が関与。初期の研究では、Nefのタンパク質が、バイスタンダー細胞のアポトーシスを誘導し、Nefのトランスフェクトし、HIV感染細胞から細胞外に15を解放していることがわかった。 SDF-1α由来のペプチドは、(選択的スプライシングアルファ因子-1由来間質細胞、)以前に、完全長分子17の結合およびシグナル伝達活性の多くを保持することが示されていた。我々はNefとのペプチドは、完全なタンパク質のアポトーシス活性の一部、及びこれらのペプチドは、必ずしもNefのアポトーシスのドメインを含むであろうことを保持するかもしれないと推測した。これらのペプチドを同定し、その結果のNefするにはアポトーシスドメイン(s)は、私たちは、NIH AIDS研究およびリファレンス試薬プログラムからの20 HIV-1 Nefのスキャニングペプチドのセットを取得しました。これらの20-AAペプチド、その隣人の各重複10アミノ酸は、彼らの最後のアミノ酸、 すなわち N20スパンネフアミノ酸1-20、N30スパンネフアミノ酸11-30、など16の数で名前が付けられています。我々は、これらの細胞のアポトーシスを誘導したフルレングスのNefタンパク質に二つの異なる10-AAドメインを重複特定のペプチドに細胞外にT細胞を露出することがわかった。これらネフ由来アポトーシスペプチドのその後の分析は、物理的にこれらのペプチドが競争CXCR4とその天然のリガンドがSDF-1αの間の結合を阻害するために許可された結合動態とT細胞の表面上のケモカイン受容体CXCR4と相互作用する能力を明らかにした。最後に、CXCR4とNefのアポトーシス誘導ペプチド '相互作用は、アポトーシスをもたらすこれらのT-細胞におけるストレス応答を誘導することが見出された。この証拠はQUICに私たちを許さKLYマップネフの機能ドメイン、例えばアラニンスキャニング変異誘発のような標準的なDNA変異誘発技術を使用して、はるかに長い時間かかったでしょうプロセス。また、これらの短いNefの由来ペプチドは、全長タンパク質におけるアポトーシスドメインの生物学的機能を保持することを示した。
外ネフ、T細胞、すなわちアポトーシスの役割を同定したので、私たちは、ネフは細胞から分泌されたかの理解を求めた。変異ネフコンストラクトのシリーズを使用して、我々は、HIV Nefの両方のN末端 領域で高度に保存されたのNefタンパク質モチーフにマッピングされ、exNef分泌13のために重要であるそのアカゲザル同等SIV マック (サル免疫不全ウイルス)ネフ、。これらのモチーフの一つで、分泌の変更地域(SMR、66VGFPV70)は、どちらか大幅に削減または廃止exNef分泌その5つのアミノ酸のうちのいずれかのアラニン置換として、特に重要でした。アクティブなモチーフのCを介して細胞に送達する場合hariotタンパク質デリバリー試薬、FLAGペプチド配列(SMRwt)に取り付けられたSMRを含むペプチドは、両方のNefのトランスフェクトし、HIV感染細胞18からexNef分泌を阻害することが見出された。ペプチドと私たちのこれまでの経験に基づいて、我々は、分子やexNef分泌のネフSMRの役割のメカニズムを解明するために、このペプチドを使用することを決めた。
私達の"baitタンパク質"としてSMRwtペプチドを使用して、我々は非感染T細胞溶解物18からSMRの細胞結合パートナーを共同免疫沈降。 FLAGペプチド配列は、抗FLAGアフィニティー樹脂を用いSMRwtペプチドを捕捉するための便利なハンドルを提供した。 SMRwtペプチドの変異をアラニンに単一のバリンがexNef分泌の阻害を廃止するために十分であることが我々の以前の発見は、私たちがSMRに特異的ではないの共免疫沈降したタンパク質を排除するために使用する便利な、非常に特異的なコントロールペプチド(SMRmut)を同定した。 sのペプチドを用いpecific興味のあるドメインではなく、全長タンパク質は、私たちは、ネフ19内の他のドメインに結合する細胞因子の数十のスクリーニングをバイパスすることができました。
かつて我々はSMR-結合パートナーを同定し、論理的な次のステップは、同定された細胞の結合パートナーは、生物学的機能18のために重要であることを示すことだった。これを実現するための標準的な手順は、標的タンパク質に特異的なmiRNA又はsiRNA、および生物学的機能に続いてアッセイを用いてノックダウン効果のタンパク質レベルである。我々は、この場合には、SMR結合タンパク質をそのターゲットの産生を減少させる、標的mRNAの翻訳を阻害する、miRNAのノックダウンを行う。標的タンパク質のこの減少は、間接的な効果であり、おそらく標的タンパク質が入っ従って、我々はまた、活性を直接破壊することかどうかを判断するために、あまり一般的抗体阻害技術を用い役割を果たしている生物学的機能で遅延効果を有する標的タンパク質は、生物学的機能を低減または排除する。この手順では、標的タンパク質に対して惹起された抗体は、戦車試薬を用いて細胞にトランスフェクトされ、その関数のサイトから標的タンパク質と直接相互作用のいずれか封鎖、またはその関連結合ドメインを遮断する。この手順を介して標的タンパク質の阻害は、直接その機能を破壊し、さらに生物学的機能に標的タンパク質の重要性を確認することにより、RNAのノックダウン手順を補完することができる。
戦車試薬は、細胞にペプチドおよびタンパク質を送達するのに有効であるが、このプロセスは時間がかかると、実験の種類を制限するなどの長時間または繰り返し暴露およびインビボ動物試験で行うことができる。したがって、我々は、受動的に細胞に取り込まれる可能性ペプチドを生成するためにSMRwtペプチド(CPP-SMRwt)18細胞透過性ペプチド(CPP)シーケンスを添加培地から。このバージョンでは、阻害exNef分泌の元と同じくらい効果的であった。
これらの公表の実験から得られた証拠は、競争力の阻害を介して、全長タンパク質の機能に拮抗し、これらのモチーフを結合するタンパク質を分離するために、特定の機能的なモチーフを含む小さなペプチドの能力を示しています。一つは、これらの技術は、多くの実験プロトコルに有用であることを期待する。また、多くの細胞プロセスの工学新規なペプチド阻害するのに有効であるべきである。CPPの配列への結合によってさらに向上させることができる機能。
I.は、生物学的解析でショートペプチドの使用
I.1。ペプチドを用いて生物学的に機能モチーフのマッピング
I.2。ペプチドを用いた競合阻害分析
I.3。餌としてペプチドを用いMotifの結合パートナーを分離
II。機能解析で抗体阻害の利用
II.1。不格好なやつのコトランスフェクションチャリオットタンパク質デリバリー試薬キットを使用するIES
II.2。抗体阻害のNEF-GFP分泌蛍光プレートリーダーアッセイ
ペプチドを用いた生物学的に機能モチーフのマッピング。二つの領域は、アポトーシスを誘導するのNefタンパク質で同定された。ペプチド主導アポトーシスはN60(AA40-60)とN70(aa50-70)でピークに達し、そしてペプチドN100(AA80-100)でのバックグラウンドレベルに減少、ペプチドN50(aa30-50)を用いて( 図2)先頭を観察された。 aa50-60を中心とした主要なモチーフ1(M1)のピークは、フルレングスのNefタンパク質のアポトーシスレベルの> 80%に誘導する。第二、小さいアポトーシスピークはペプチドN180(aa160-180)とN190を(aa170-190)スパニング観察された。 aa170-180を中心としたこのマイナーモチーフ2(M2)のピークは、フルレングスのNef蛋白質16のアポトーシスレベルの約30%を誘導する。
ペプチドを用いた競合阻害分析。図3では、無傷のSMRを含むペプチドが大幅exNef分泌を阻害した。モチーフは、N末端(Wildtyに位置していたかどうかこれは本当だったPE-1)又は中間(野生型A-2)のペプチド、またはペプチド(野生型-3)に複製された。また、モチーフの任意のアミノ酸のアラニン置換は関係なく、ペプチド中のモチーフの位置や数、ペプチドの機能18を廃止。 11個のアミノ酸はNefのアポトーシスのモチーフ1(SM1)のバージョンをスクランブル、以前14を説明し、シグマジェノシス社から入手した、ネガティブコントロールとして使用し、exNef分泌に影響を及ぼさなかった。ペプチド配列のリストについては、表1を参照してください。
餌としてペプチドを用いMotifの結合パートナーを分離。図4Aは SMRwtペプチド(60、65、75、および250 kDaの)して、4つのタンパク質の共免疫沈降を示しています。ネガティブコントロールSMRmutペプチドは、これらのタンパク質を捕捉しませんでした、そしてこれらのタンパク質は、非特異的ペプチドの非存在下での親和性樹脂と相互作用しなかった、共同免疫沈降タンパク質が相互作用していたことを示唆している特にSMRwtペプチドのSMRをモチーフにした。これらのタンパク質は、続いて、MALDI-TOFタンデム質量分析(代表的なサンプルのために、図4Bを参照)によって識別され、免疫ブロット分析により確認した18。
機能解析で抗体阻害の使用。抗モータリン抗体全廃exNef分泌( 図5)阻害。これはそのままネフ/モータリン相互作用がexNef分泌に必要であることを確認した。さらに、強くSMRwtペプチドがexNefの分泌を阻害するメカニズムがモータリン18の直接競争することによって、この相互作用の崩壊によるものであること。示唆

表1。ネフ誘起exNef分泌への影響のために開発され、テストSMRペプチドのパネル。このタブルはもともとシェルトンら 、JVI、2012年18年に出版された。以前の研究では、SMRモチーフの単一のアミノ酸のアラニン置換大幅に削減、または廃止、ネフ誘発性分泌18。 1長期nonprogressorから分離されたウイルスは、V66の代わりにイソロイシンとネフの変形表現;高度に保存されたSMRモチーフ20のいくつかの報告されたバリエーションの1つの大きなテーブルを表示するには、ここをクリックしてください 。

図1。主要な免疫細胞タイプのNefのエキソソームの効果。このモデルは、感染した細胞から放出さexNefが表示され、それがAIDSにつながる単球細胞及びリンパ球細胞への影響を予測している病因。 AICD、活性化誘導細胞死。I.感染細胞リリースウイルス、通常のエキソソーム、およびexNef。 exNefは活性化されていない、感染していない単球(B)をアクティブにします。 (C)遺伝子発現の変化で結果はCD4 +およびCD8 + T細胞の活性化と疲労で炎症状態と結果の増加につながる単球の活性化II。感染細胞リリースウイルス、通常のエキソソーム、およびexNef。 exNefは活性化されていない、感染していないリンパ球(D)をアクティブにします。活性化リンパ球は、(E)AICDにおける結果はアポトーシス細胞(F)になることを遺伝子発現変化を受ける。 より大きい数字を表示するには、ここをクリックしてください 。

図2。 Peptid電子アポトーシスモチーフ(秒)のHIV-1 Nefのタンパク質の分析を走査する。KNFSのNefタンパク質の205アミノ酸をまたがる20merのペプチドを、10個のアミノ酸が重複すると、それぞれのセットがAIDS試薬プログラムから得られ、使用されたネフアポトーシスドメインをマッピングした。この図はもともとHuang らに発表された。、JVI 2004年13。 Y軸は、TUNELは、標識された細胞の割合を示し、X軸は処理条件を示している。フルネフタンパク質[ネフ]、未処理細胞[UT]、またはAA1-20 [N20]から始まり、aa190-205で終わるペプチド[N205]。エラーバーは、測定の標準誤差を表し、その結果は、少なくとも3つの独立した実験のコンパイルである。アポトーシスのピークがモチーフ1とMotif 2で示されている。

図3。 SMRwtペプチドはexNef阻害する。含有ペプチドをこの領域の任意アニモ酸のアラニン置換が大きくペプチドの有効性を減少させながら、一つ以上の野生型のNef SMR配列モチーフは、exNefの分泌を阻害した。この図はもともとシェルトンら 、JVI、2012年15年に出版された。ジャーカットT細胞からの培養培地は、Nefの-GFPクローンや各種SMRペプチドと共トランスフェクトし、exNef分泌についてアッセイした。測定されたGFP蛍光量は、細胞外のメディアでexNef-GFPの量に相当します。統計的有意性をt-検定対を用いて測定した。種々のペプチドのexNef分泌に対する効果はと比較したランダムペプチド制御スクランブル(SM1、* p値<0.05、** p値<0.01、*** p値<0.001)。

図4。 SMRwtペプチドは、MORを含む、宿主細胞タンパク質と特異的に相互作用するタリン。(A)ジャーカットT細胞からのタンパク質を抗FLAG M2抗体結合親和性樹脂を用いSMRwt SMRmutまたはペプチドのいずれかと共免疫沈降させた。ここで使用SMRwtとSMRmut両方がペプチドに埋め込まFLAGタグ配列を持っていることに注意してください。この図はもともとシェルトンら 、JVI、201215に掲載されました。この手順は、アフィニティー樹脂との非特異的相互作用のためのコントロールとしてのいずれかのペプチドの非存在下で繰り返した。描かクマシーブルー染色ゲルは、60の分子量を有するタンパク質、65、75、およびSMRmutペプチドによって、あるいはまったくペプチドでプルダウンされていなかったSMRwtでプルダウン250キロダルトン(矢印)が表示されます(B)75-kDaのバンドゲルから切り出し、トリプシン消化し、MALDI-TOFタンデム質量分析により分析した。 MS / MSイオンサーチモータリンと75-kDaのを同定した。矢印は、一致するペプチドの配列を示している。large.jpg "ターゲット=" _blank ">より大きい数字を表示するにはここをクリック

図5。モータリン抗体阻害ブロックエキソソーム分泌。Jurkat細胞から細胞外培地を、モータリン又はα-チューブリンのいずれかに対するNefの-GFPクローンと抗体で共トランスフェクトし、exNef分泌についてアッセイした。 exNef分泌(α-チューブリン)、その抗体によるモータリンの活動の中断がexNef分泌の完全な廃止をもたらしに関与していないタンパク質に対する抗体の効果と比較すると。統計的有意性は、α-チューブリン抗体(*** p値<0.001)に対してモータリン抗体の存在下でexNef分泌を比較する不対t検定によって決定した。この図はもともとシェルトンら 、JVI、2012年18年に出版された。
著者は、彼らが競合する経済的利益を持っていないことを宣言します。
エキソソームにおけるHIV-1 Nefの分泌のメカニズムを分析するための技術が記載されている。ネフとタンパク質トランスフェクション由来特有の短いペプチドは、構造、機能、ネフの分泌の変更地域の結合パートナーを決定するために悪用された。これらの手順は、多くの機械論的研究で一般的な関連性を持っている。
この作品は、NIH / NIGMS / MBRを(グラント58268)、NIH / NCRR / RCMI(グラントG12-RR03034)、ジョージアリサーチアライアンス資金助成GRA.VAC08.W、NIH / NIAID / NRSA助成F31AI091484、エモリーCFAR助成P30によってサポートされていましたA1050409。この調査はNIH / NCRRから研究設備整備グラント#C06 RR18386からのサポートで構成施設で実施された。 Jurkat細胞を、20組のHIV-1 Nefのペプチド、ならびにウサギ抗HIV-1 Nefの抗血清は、NIH AIDSリサーチ&文献試薬プログラム(ロックビル、MD)から入手した。
| 20mer peptide set with 10 amino acid overlap | NIH AIDS Research and Reference Reagent Program | 4641 | |
| TUNEL Assay | Roche | 11 684 809 910 | |
| Chariot Protein Delivery Reagent | Active Motif | 30100 | |
| Tecan GENEios fluorimeter | (Tecan Group, Switzerland) | ||
| 96ウェルブラックマイクロタイタープレート | Corning | 3792 | |
| anti-FLAG M2 Affinity Gel | Sigma | A2220 | |
| Dynabeads Protein G 磁気ビーズ | Invitrogen | 100.03D | |
| MagnaSphere Technology 磁気分離スタンド (2 ポジション) | Promega Corp., Madison, WI | Z5332 | |
| C-18 ZipTip | Millipore | ZTC18S096 | C18 樹脂 (0.6 μl または 0.2 μLベッドボリューム)。オリゴヌクレオチドまたは小さい(<水溶液中の50 kDa)タンパク質/ペプチド |
| MALDI TOF/TOF | Bruker Daltonics ultraflex III TOF/TOF |