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방법 논문

Immunofluorescent Confocal 현미경 검사 법에 의해 포진 심 플렉스 바이러스 1 단백질의 핵-세포질 전 좌의 시간적 분석

5.8K 조회수

⸱

DOI:

10.3791/58504

⸱

2018년 11월 4일

 , 
1Department of Biological Sciences, Wayne State University

이 논문에서

요약

ICP0는 HSV-1 감염 중 핵-세포질 전을 겪 습. 이 이벤트의 분자 메커니즘은 알 수 없습니다. 여기는 HSV-1 감염, 양적 분석 ICP0 전 미래 기계 론 적인 연구에 대 한 기초를 낳는 ICP0 운동 척도를 도구로 confocal 현미경의 사용에 설명 합니다.

초록

포진 심 플렉스 바이러스 1 (HSV-1)의 감염 된 세포 단백질 0 (ICP0) 링 타입 E3 유비퀴틴 리가 포함 하는 즉시 초기 단백질이입니다. 그것은 호스트 제한 요인 및 후속 바이러스 유전자 활성화 proteasomal 저하에 대 한 책임입니다. ICP0 정식 핵 지 방화 순서를 (NLS)에 포함 되어 있습니다. 그것은 합성 드 노 보 직후 핵을 입력 하 고 핵에 주로 그 반대로 호스트 방어 기능을 실행. 그러나, 나중에 감염, ICP0에서에서 발견 된다 전적으로 세포질, 핵-세포질 전 HSV-1 감염 시의 발생을 제안. 아마도 ICP0 전 다른 감염 단계에서의 subcellular 위치 그것의 기능을 조절 하는 ICP0 수 있습니다. 생물 학적 기능 및 규제 메커니즘 ICP0 핵-세포질 전 좌의 윤곽을 그리 다, 위해 우리는 HSV-1 감염 시 ICP0 매매 모니터링 하는 immunofluorescent 현미경 검사 법 방법 수정. 이 프로토콜 immunofluorescent 얼룩, confocal 현미경 이미징, 그리고 핵 및 세포질 배급 분석을 포함 한다. 이 프로토콜의 목표는 정상 상태 confocal 이미지가 용균성 감염에 걸쳐 ICP0 운동의 양적 문서로 시간 코스에 적응. 우리가 제안 하는이 방법은 양적 라이브 이미징 기술을 사용 하지 않고도 다른 바이러스 또는 세포질 단백질의 핵 및 세포질 지역화 분석에 일반화 될 수 있다.

서론

포진 심 플렉스 바이러스 1 (HSV-1) 다양 한 포진 labialis, 생식 기 포진, 각 막 실질 염, 뇌염 등 심각한 herpetic 질병에 약한 원인. 일단 감염, 바이러스는 중추 신경에 평생 잠복 감염을 설정 합니다. 때때로, 바이러스 열 병, 스트레스, 면역 억제1, 재발 성 헤 르 페 스 감염에 지도 등 다양 한 이유로 다시 활성화 될 수 있습니다. 감염 된 세포 단백질 0 (ICP0)는 주요 바이러스 레 귤 레이 터 모두 용균성 및 잠재 HSV-1 감염에 대 한 중요 한 이다. 그것은 다운스트림 바이러스 유전자를 통해 counteracting 호스트 내장/타고 난 항 바이러스 방어2,3transactivates. ICP0는 E3 유비퀴틴 리가 활동을, 프로테아좀 종속 저하3에 대 한 몇 가지 셀 요소를 대상으로 하고있다. 그것은 또한 그들의 활동을 규제 하 고 이후에 호스트 항 바이러스 제한3오프셋 다양 한 셀 통로와 상호 작용 합니다. ICP0는 감염 진행3,,45다른 subcellular 구획에서 찾을 알려져 있다. 단백질은 잔류물 500 5066에 위치한 리/아르기닌 풍부한 핵 지 방화 신호 (NLS) 있다. 초기 HSV-1 감염에 드 노 보 합성 시 ICP0 핵으로 즉시 가져옵니다. 처음 감지 동적 핵에 구조 나 핵 도메인 10 (ND10)7. 유비퀴틴 E3 리가 활동 ICP0 ND10 주최자 단백질, promyelocytic 백혈병 (PML) 단백질 및 단백질 얼룩 덜 룩 한 100 kDa (Sp100)8,,910의 저하를 트리거합니다. 주최자 단백질의 손실 후에 ND10 핵 시체는 분산 하 고 ICP0 전체 핵4,11을 채우기 위해 확산.

흥미롭게도, 바이러스 성 DNA 복제의 개시 후 ICP0는 핵에서 사라집니다. 그것은 전적으로 HSV-1 감염4,12에 핵-세포질 전 좌의 발생을 제안 하는 세포질에서 발견 된다. DNA 복제의 요구는 HSV-1 ICP04,12의 세포질 전 촉진에 늦게 바이러스 성 protein(s)의 잠재적인 참여를 의미 합니다. 분명히 공간 일시적인 패션에 다양 한 세포질 통로에 그것의 상호 작용을 조절 하는 ICP0 힘을 실어주 고 ICP0 감염 시 다른 구획 사이에서 매매 하 고 따라서 좌표 벌금의 여러 기능 사이의 균형 조정 용균성 및 잠재 HSV-1 감염13. 더 나은 이해 ICP0 많은 용균성 감염에 걸쳐 ICP0 기능 도메인의 조정, 하 우리는 신중 하 게 동적 ICP0 전12의 분자 기초 해 부. 기계 연구 이전에 보고 된12를 실시, 우리 confocal 현미경 다른 감염 상태에서 ICP0 subcellular 지 방화를 시각화 하는 immunofluorescent 착 방법을 적용 했습니다. 우리는 또한 핵 및 세포질 배급 ICP0의 confocal 소프트웨어를 사용 하 여 분석 하는 양적 프로토콜을 개발 했습니다. HSV-1에 감염 된 세포의 인구는 감염 단계에 걸쳐 표로 하 고 다른 생 화 확 적인 치료12에서 ICP0 운동의 동향을 분석 했다. 여기 우리는 상세한 프로토콜 감염 HSV-1에에서는 문서 ICP0 전 좌를 설명합니다. 이 메서드는 핵 및 세포질 전 라이브 이미징 기법으로 인해 적용 되지 않습니다 때 라이브 이미징 하는 대신 봉사 할 수 있는 다른 바이러스 또는 세포질 단백질에 대 한 공부를 하는 일반적인 방법으로 채택 될 수 있는 제안 방법, 신호 강도, 또는 단백질 풍부 라벨 같은 문제.

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프로토콜

1. 셀 시드 및 바이러스 감염

  1. 바이러스 감염 하기 전에 20-24 h, 5 x 104 인간 배아 폐 (헬) 섬유 아 세포 세포 또는 성장 매체 (Dulbecco의 수정이 글 중간 (DMEM) 10% 태아 소 보충 4 잘 11 m m 정열된 슬라이드에 검사할 수 다른 셀의 씨앗 혈 청 (FBS))입니다. 5% 이산화탄소 (CO2) 37 ° C에 세포를 품 어.
    참고: 각 잘 있어야 한다 70-80% 셀 confluency 감염의 시간에서.
  2. 다음 날, 성장 매체를 제거 하 고 4-10 pfu/셀의 범위에 매체-199에 바이러스가 세포를 감염. 1 시간 37 ° c.에 대 한 바이러스에 감염 된 세포를 품 어 인큐베이션 기간 동안 슬라이드를 떨고 계속.
  3. 1 h 부 화 후 중간-199를 제거 하 고 보충 성장 매체.
    참고:이 단계에서 또는 바이러스 성 흡수 전에 다른 감염 단계 방해 하는 마약을 추가할 수 있습니다.
  4. 다양 한 길이의 감염 기간에 대 한 5% CO2 와 37 ° C에서 바이러스에 감염 된 세포를 품 어.

2. 고정 및 Permeabilization

  1. 적절 한 감염 시 신속 하 게 3 회 인산 염 버퍼 식 염 수 (PBS)로 감염 된 세포를 세척 하 고 200 μ 4 %paraformaldehyde 갓 PBS에서 준비의 추가. 셀 paraformaldehyde 셀에 각 잘 해결 하기 위해 상 온에서 8-10 분을 품 어.
  2. Paraformaldehyde 발음 하 고 3 번에 대 한 PBS의 200 μ와 우물을 씻어. 완전히 3rd 세척 후 PBS 발음.
  3. 5-10 분에 대 한 세포를 permeabilize 잘 각에 0.2% 비 이온 계면 활성 제의 100 μ를 추가 합니다.
  4. 비 이온 계면 활성 제를 발음 하 고 3 번에 대 한 PBS의 200 μ와 우물을 씻어.

3. immunofluorescent 얼룩

  1. 완전히 PBS 발음에 각 잘 차단 버퍼 (1% 소 혈 청 알 부 민 (BSA)와 PBS에서 5% 말 혈 청)의 200 μ를 추가 하 고 1 시간을 위한 실내 온도에 또는 4 ° C에서 밤새 품 어.
  2. 1 차적인 항 체 (토끼 안티 ICP0 polyclonal 항 체12)의 실험적 결정된 농도 블로킹 버퍼에 추가 하 고 기본 항 체 또는 4 ° C에서 2 시간에 대 한 실 온에서 하룻밤 사이 품 어.
  3. 블로킹 버퍼 3 번 10 분 부 화를 씻어. 알 렉 사 594 활용 된 염소 항 토끼 이차 항 체 (1:400 차단 버퍼에 희석)를 추가 하 고 슬라이드 1 시간 실 온에서 품 어. 다음 10 분 간격 3 시간 차단 버퍼와 슬라이드를 씻어.
  4. 마지막으로 잔여 BSA와 말 혈 청을 제거 하는 PBS 한번 슬라이드 세척.
  5. 4', 6-diamidino-2-phenylindole (DAPI) 슬라이드 마운트 coverslip 투명 매니큐어를 사용 하 여 함께 인감을 함께 antifade 장착 매체의 한 방울을 추가 합니다.

4. confocal 영상

  1. Confocal 현미경으로 설정 파장 590-650 nm에서 알 렉 사 594 및 410-520 nm DAPI. 1024 x 1024에서 이미지 형식과 8 높은 해상도 이미지의 선 평균을 선택 합니다.
  2. 4 잘 슬라이드 confocal 현미경 아래에 각 잘 분석. 그림 1 과 그림 2에서 같이 100 X 목표 아래 대표 셀 이미지를 취득 합니다.
  3. 많은 수의 셀을 계산, 40 X 목표 아래 연속 필드의 이미지 걸릴.
    참고: 5-10 이미지를를 각 감염의 각 시간 지점에서 200 개 이상의 감염 된 세포를 축적 필요 합니다.
  4. 각 실험에 비교할 수 모든 샘플 필요에 대 한 지속적인 confocal 매개 변수와 함께 사진을 찍으십시오.

5. 핵 및 세포질 분포 분석

  1. 오픈 프로젝트 confocal 응용 프로그램 소프트웨어와 함께입니다. 세포 ICP0의 핵 및 세포질 배급에 대 한 표로 될 필요가 이미지를 선택 합니다.
  2. 상단 메뉴에서 "수량" 탭을 클릭 하 고 도구 메뉴에서 "ROIs 정렬"을 선택 합니다.
  3. 상단 메뉴에서 "선 그리기"를 선택 하 여 분석할 셀에서 세로 선을 그립니다.
    참고: 히스토그램 ICP0와 DAPI 라인 형광 강도 보여주는 표시 됩니다. 히스토그램, 블루 라인 DAPI 픽셀 나타내고 빨간색 라인 ICP0 픽셀을 나타내는 반면 핵의 경계를 표시.
  4. 배경 얼룩을 바탕으로, 각 실험에서 ICP0 subcellular 분포 분석 ICP0 강도 대 한 일정 한 임계값을 설정 합니다.
    1. 에 exemplified 그림 2, 빨간 신호에 평균 하는 경우 핵 지역에서 임계값 미만 이지만 파란색 경계를 넘어 임계값 이상, 주로 세포질에 있는 빨간 신호를 분류.
    2. 빨간 신호가 핵에 걸쳐 고 파란색 신호의 경계를 넘어 임계값 이상 경우 핵 및 세포질 지역화로 빨간 신호 그룹.
    3. 만약 빨간 신호는 핵에서 임계값 이상 이지만 평균 아래 파란색 신호의 경계 밖에 서, 핵 지역화로 빨간 신호를 그룹화 합니다.
  5. 다른 감염 시간과 시간 (그림 3)에 따라 ICP0 움직임을 설명 하기 위해 막대 그래프에 플롯에서 각 샘플에서 200 개 이상의 감염 된 세포를 평면.

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결과

분자 및 ICP0 HSV-1 감염 시 밀매의 생물 학적 기능을 이해 하기 우리는 다른 감염 단계에서 ICP0 subcellular 분포를 분석 하는 immunofluorescent 현미경 메서드를 사용 합니다. 그림 1 에서는 감염 진행으로 독특한 ICP0 지역화와 함께 대표적인 셀. ICP0의 핵-세포질 전 계량, 감염 된 세포를 세 그룹으로 분류 하 여 핵 상대적인 ICP0 분포 분석: 핵 지역화, 세포질 지역화, 그리고 핵 및 세포질 지역화 ( 그림 2)입니다. ICP0 감염 시 매매에 필요한 요소를 이해 하려면 다른 감염 단계에서 야생 유형 또는 돌연변이 HSV-1에 ICP0 움직임 추적 합니다. 그림 3 에 감염의 다른 시간 지점에서 ICP0의 subcellular 배포에 대 한 집계 결과의 예가 나와 ...

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토론

이 프로토콜은 HSV-1 ICP0의 핵-세포질 전 공부에 사용 되었습니다. ICP0는 HSV-1 감염 (그림 1) 동안 subcellular 밀매를 겪 습. 아마, ICP0 다른 위치에서 다른 기능을 수행 하기 위해 다양 한 셀 통로와 상호 작용 합니다. 미세 조정 인간의 호스트13투쟁에서의 여러 기능을 ICP0 수 있습니다. 그러나, ICP0 공간 일시적인 방식 다중 기능을 조정 하는 방법 안 되어 잘 공부 했다. 위에서 설명한 형광 현미경 검사 법 프로토콜, 우리 ICP0 핵-세포질 전 좌의 분자 기준 분석을 시작 했다. 지금, 우리 ICP0의 C-터미널 식별이 전 좌에 대 한 중요 한 필수 요소로 35 아미노산. C-말단의 부재, ICP0은 내 감염 (그림 3)에 걸쳐 핵 제 지. 우리는 또한 발견 하는 ICP0 E3 리가 종속 핵 보유 힘은 핵-하-세포질 지연 전 U2OS ...

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공개 사항

저자는 공개 없다.

감사의 글

우리는 금융 지원을 해 서울에 게 수 여 하는 NIH 보조금 (RO1AI118992) 감사 합니다. 우리는 기술 지원에 대 한 웨인 주립 대학에서 현미경, 이미징 & Cytometry 리소스 (MICR) 핵심 시설을 감사합니다.

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재료

이 논문에 사용된 재료 목록
이름회사카탈로그 번호댓글
Cells and Viruses
Human Embryonic Lung fibroblasts (HEL Cells)Dr. Thomas E. Shenk (Princeton University)HEL 세포는 10% FBS
HSV-1 바이러스 스톡(균주 F). Dr. Bernard Roizman Lab
Medium
둘베코' s 변형 된 독수리' s 매체 (DMEM)Invitrogen  11965-092
Fetal Bovine Serum (FBS)SigmaF0926-500ml
Medium-199 (10x)Gibco11825-015
Reagents
4- well 11 mm staggered slideCel-Line/Thermofisher Scientific  30-149H-BLACK
16% 파라포름알데히드 용액(w/v) 메탄올 무함유Thermo Scientific28908
Triton X-100Fisher 시약BP151-1C0
소 혈청 Abumin (BSA)CalbiochemCAS 9048-46-8
호스 혈청시그마H1270
인산염 완충 식염수 (PBS) (137 mM NaCl, 2.7 mM KCl, 10 mM Na2HPO4, pH7.4)Dr. Haidong Gu lab
NaCl           Fisher BioreagentBP358-212
KH2PO4                       피셔 바이오레시약BP362-500
KCl                         피셔 사이언티픽 BP366-500
Na2HPO4                         Fisher BioreagentBP332-500
차단 완충액 (1 % BSA 및 5 % 말 혈청이 함유 된 PBS)Dr. Haidong Gu lab
Rabiit Anti-ICP0 항체Dr. Haidong Gu lab
PML (PG-M3) - 마우스 단일 클론 IgG산타 크루즈 생명 공학SC-966
Alexa Fluor 594 염소 안티 토끼 IgGinvitrogenA11012
Alexa Fluor 488-goat anti-mouse IgGinvitrogenA11001
Vectashield Mouting medium with DAPIVector laboratoriesH-1200
파스퇴르 피펫Fisher Brand13-678-20D
매니큐어Sally Hansen
Equipment
Confocal MicroscopeLeica SP8
Confocal 소프트웨어Leica LAS X 어플리케이션 제품군
Excel 소프트웨어Microsoft Excel
HERAcell 150i CO2 인큐베이터Thermo Scientific주문 코드 51026282
이 보충된 DMEM에서 성장했습니다

참고문헌

  1. Whitley, R., Kimberlin, D. W., Prober, C. G., et al. Pathogenesis and disease. Human Herpesviruses: Biology, Therapy, and Immunoprophylaxis. Arvin, A., et al. , Cambridge University Press. Cambridge, UK. (2007).
  2. Roizman, B., Knipe, D. M., Whitley, R. J., et al. Herpes simplex viruses. Fields' Virology. Knipe, D. M. , 6th Edition, Lippincott-Williams & Wilkins. USA. 1823-1897 (2013).
  3. Gu, H. Infected cell protein 0 functional domains and their coordination in herpes simplex virus replication. World Journal of Virology. 5 (1), 1-13 (2016).
  4. Lopez, P., Van Sant, C., Roizman, B. Requirements for the nuclear-cytoplasmic translocation of infected-cell protein 0 of herpes simplex virus 1. Journal of Virology. 75 (8), 3832-3840 (2001).
  5. Kawaguchi, Y., Van Sant, C., Roizman, B. Herpes simplex virus 1 alpha regulatory protein ICP0 interacts with and stabilizes the cell cycle regulator cyclin D3. Journal of Virology. 71 (10), 7328-7336 (1997).
  6. Mullen, M. A., Ciufo, D. M., Hayward, G. S. Mapping of intracellular localization domains and evidence for colocalization interactions between the IE110 and IE175 nuclear transactivator proteins of herpes simplex virus. Journal of Virology. 68 (5), 3250-3266 (1994).
  7. Maul, G. G., Everett, R. D. The nuclear location of PML, a cellular member of the C3HC4 zinc-binding domain protein family, is rearranged during herpes simplex virus infection by the C3HC4 viral protein ICP0. Journal of General Virology. 75 (6), 1223-1233 (1994).
  8. Chelbi-Alix, M. K., de The, H. Herpes virus induced proteasome-dependent degradation of the nuclear bodies-associated PML and Sp100 proteins. Oncogene. 18 (4), 935-941 (1999).
  9. Zheng, Y., Samrat, S. K., Gu, H. A Tale of Two PMLs: Elements Regulating a Differential Substrate Recognition by the ICP0 E3 Ubiquitin Ligase of Herpes Simplex Virus 1. Journal of Virology. 90 (23), 10875-10885 (2016).
  10. Lanfranca, M. P., Mostafa, H. H., Davido, D. J. HSV-1 ICP0: An E3 Ubiquitin Ligase That Counteracts Host Intrinsic and Innate Immunity. Cells. 3 (2), 438-454 (2014).
  11. Zheng, Y., Gu, H. Identification of three redundant segments responsible for herpes simplex virus 1 ICP0 to fuse with ND10 nuclear bodies. Journal of Virology. 89 (8), 4214-4226 (2015).
  12. Samrat, S. K., Ha, B. L., Zheng, Y., Gu, H. Characterization of Elements Regulating the Nuclear-to-Cytoplasmic Translocation of ICP0 in Late Herpes Simplex Virus 1 Infection. Journal of Virology. 92 (2), e01673-e01617 (2018).
  13. Gu, H. What role does cytoplasmic ICP0 play in HSV-1 infection? Future Virology. 13 (6), (2018).
  14. Ettinger, A., Wittmann, T. Fluorescence live cell imaging. Methods Cell Biology. 123, 77-94 (2014).
  15. Frigault, M. M., Lacoste, J., Swift, J. L., Brown, C. M. Live-cell microscopy - tips and tools. Journal of Cell Science. 122 (6), 753-767 (2009).
  16. Chudakov, D. M., Lukyanov, S., Lukyanov, K. A. Fluorescent proteins as a toolkit for in vivo imaging. Trends in Biotechnology. 23 (12), 605-613 (2005).
  17. Teng, K. W., et al. Labeling proteins inside living cells using external fluorophores for microscopy. Elife. 5, e20378(2016).
  18. Stephens, D. J., Allan, V. J. Light microscopy techniques for live cell imaging. Science. 300 (5616), 82-86 (2003).

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