$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Jąderko jest postulowane jako miejsce interakcji różnych czynników komórkowych gospodarza i wirusa, niezbędnych do replikacji wirusa. Jąderko jest złożoną strukturą podzieloną na trzy różne przedziały: przedział fibrylarny, gęsty przedział fibrylarny i przedział ziarnisty. Białko HIV-1 Rev lokalizuje się specyficznie w przedziałach ziarnistych; Jednak przyczyna tego wzorca lokalizacji jest nieznana. W obecności mutacji jednopunktowych w sekwencji NoLS (mutacje Rev 4, 5 i 6), Rev utrzymuje wzór jąderkowy i wcześniej wykazano, że ratuje replikacjęHIV-1 HXB2, jednak ze zmniejszoną wydajnością w porównaniu do WT Rev1. Wszystkie mutacje jednopunktowe nie są w stanie utrzymać cyklu zakaźnegoHIV-1 NL4-3. W obecności wielu mutacji jednopunktowych w sekwencji NoLS (mutacje Rev-NoLS 2 i 9), zaobserwowano, że Rev rozprasza się w jądrze i cytoplazmie i nie był w stanie uratować replikacjiHIV-1 HXB21. Celem tego badania proteomicznego jest rozszyfrowanie jąderkowych i niejądrowych czynników komórkowych zaangażowanych w szlak zakaźny HIV-1 za pośrednictwem Rev. Warunki immunoprecypitacji Rev są optymalizowane poprzez interakcję z jąderkową fosfoproteiną B23, która, jak wykazano wcześniej, traci interakcję z Rev w obecności mutacji jąderkowych.
Rev czynniki komórkowe były intensywnie badane w przeszłości, jednak zostało to zrobione przy braku patogenezy wirusa. Jednym z białek, w szczególności scharakteryzowanym w tym badaniu poprzez interakcję Rev podczas replikacji HIV-1, jest jąderkowa fosfoproteina B23 - zwana również nukleofosminą (NPM), numatyną lub NO38 u2,3,4. B23 jest wyrażony jako trzy izoformy (NPM1, NPM2 i NPM3) - wszyscy członkowie rodziny nukleofosmin/nukleoplazminy opiekuńczych jądrowych5,6. Molekularny chaperon NPM1 funkcjonuje w prawidłowym składaniu nukleosomów, w tworzeniu kompleksów białko/kwas nukleinowych zaangażowanych w struktury chromatyny wyższego rzędu7,8, oraz w zapobieganiu agregacji i nieprawidłowemu fałdowaniu docelowych białek przez N-końcową domenę rdzeniową (reszty 1-120)9. Funkcjonalność NPM1 rozciąga się na genezę rybosomów poprzez transport cząstek prerybosomalnych między jądrem a cytoplazmą10,11, przetwarzanie prerybosomalnego RNA w wewnętrznej transkrybowanej sekwencji dystansowej12,13, oraz zatrzymanie jąderkowej agregacji białek podczas składania rybosomalnego14,15. NPM1 jest zaangażowany w hamowanie apoptozy16 oraz w stabilizację supresorów nowotworów ARF17,18 i p5319, ujawniając swoją podwójną rolę jako czynnika onkogennego i supresora nowotworu. NPM1 uczestniczy w czynnościach komórkowych związanych ze stabilnością genomu, replikacją centrosomów i transkrypcją. NPM1 znajduje się w jąderkach podczas interfazy cyklu komórkowego, wzdłuż obwodu chromosomów podczas mitozy oraz w ciałach przedjądrkowych (PNB) po zakończeniu mitozy. NPM2 i NPM3 nie są tak dobrze zbadane jak NPM1, który ulega zmienionym poziomom ekspresji podczas złośliwości20.
NPM1 jest udokumentowany w nukleocytoplazmatycznym przenoszeniu różnych białek jądrowych/jąderkowych przez wewnętrzny NES i NLS9,21 i wcześniej zgłoszono, że napędza import jądrowy białek HIV-1 Tat i Rev. W obecności białek fuzyjnych β-galaktozydazy wiążącej domenę B23, Tat nieprawidłowo lokalizuje się w cytoplazmie i traci aktywność transaktywacyjną; Świadczy to o silnym powinowactwie Tat do B232. W innym badaniu ustalono stabilny kompleks Rev/B23 przy braku mRNA zawierających RRE. W obecności mRNA RRE, Rev dysocjuje od B23 i wiąże się korzystnie z RRE HIV, co prowadzi do przemieszczenia B2322. Nie wiadomo, gdzie, na poziomie subjądrowym, zachodzi transaktywacja Tat i proces wymiany Rev witaminy B23 na mRNA wirusa HIV. Postuluje się, że oba białka dostają się do jąderka jednocześnie poprzez interakcję B23. Oczekuje się, że udział innych białek komórkowych gospodarza w szlaku jąderkowym HIV jest niebezpieczny. Metody opisane w tym badaniu proteomicznym pomogą wyjaśnić wzajemne oddziaływanie jąderka z czynnikami komórkowymi gospodarza zaangażowanymi w patogenezę HIV-1.
Badanie proteomiczne zostało zainicjowane poprzez ekspresję jednopunktowych mutacji Rev NoLS (M4, M5 i M6) oraz wielokrotnych podstawień argininy (M2 i M9) do produkcjiHIV-1 HXB2. W tym modelu linia komórkowa HeLa stabilnie eksprymująca HIV-1HXB2 z niedoborem Rev (HLfB) jest transfekowana mutacjami jąderkowymi WT Rev i Rev zawierającymi znacznik flagi na końcu 3'. Obecność WT Rev pozwoli na replikację wirusa w hodowli HLfB, w porównaniu z mutacjami Rev-NoLS, które nie ratują niedoboru Rev (M2 i M9) lub pozwalają na replikację wirusa, ale nie tak wydajnie jak WT Rev (M4, M5 i M6)1. Lizat komórkowy pobiera się 48 godzin później po proliferacji wirusa w obecności ekspresji Rev i poddaje immunoprecypitacji z buforem do lizy zoptymalizowanym pod kątem interakcji Rev / B23. Opisano optymalizację buforu lizy przy użyciu różnych stężeń soli, a metody elucji białek dla HIV-1 Rev są porównywane i analizowane w żelach SDS-PAGE barwionych srebrem lub Coomassie. Pierwsze podejście proteomiczne polega na bezpośredniej analizie eluowanej próbki z ekspresji WT Rev, M2, M6 i M9 za pomocą tandemowej spektrometrii mas. Drugie podejście, w którym eluaty WT Rev, M4, M5 i M6 poddano procesowi ekstrakcji żelu, porównano z pierwszym podejściem. Analizowane jest powinowactwo peptydów do mutacji Rev-NoLS w porównaniu z WT Rev i wyświetlane jest prawdopodobieństwo identyfikacji białka. Podejścia te ujawniają potencjalne czynniki (jąderkowe i niejądrowe), które uczestniczą w transporcie mRNA HIV-1 i splicingu z Rev podczas replikacji HIV-1. Ogólnie rzecz biorąc, opisane warunki lizy komórek, IP i elucji mają zastosowanie do białek wirusowych będących przedmiotem zainteresowania w celu zrozumienia czynników komórkowych gospodarza, które aktywują i regulują szlaki zakaźne. Ma to również zastosowanie do badania czynników gospodarza komórkowego wymaganych do przetrwania różnych modeli choroby. W tym modelu proteomicznym HIV-1 Rev IP jest zoptymalizowany pod kątem interakcji B23 w celu wyjaśnienia czynników jąderkowych zaangażowanych w aktywność wahadłową nukleocytoplazmy i wiązanie mRNA HIV-1. Ponadto można opracować linie komórkowe ze stabilną ekspresją modeli chorób zakaźnych, które są niewystarczające dla kluczowych białek będących przedmiotem zainteresowania, podobnie jak w przypadku linii komórkowej HLfB, w celu zbadania interesujących szlaków zakaźnych.