O objetivo do presente protocolo é especificamente tag e seletivamente isolar o DNA viral de células infectadas para caracterização de proteínas do genoma viral associada.
Artigo de método
O objetivo do presente protocolo é especificamente tag e seletivamente isolar o DNA viral de células infectadas para caracterização de proteínas do genoma viral associada.
O objetivo do presente protocolo é de isolar o vírus do herpes simplex tipo 1 (HSV-1) de DNA de células infectadas para a identificação de associado viral e proteínas celulares por espectrometria de massa. Apesar de proteínas que interagem com genomas virais desempenham papéis importantes na determinação do resultado da infecção, uma análise abrangente das proteínas do genoma viral associado não foi anteriormente possível. Aqui vamos demonstrar um método que permite a purificação direta do HSV-1 genomas de células infectadas. Replicação de DNA viral seletivamente é rotulado com nucleotídeos modificados que contêm um grupo funcional de alquino. Rotulado de DNA é então especificamente e irreversivelmente com a tag através a ligação covalente de azida de biotina, através de um de cobre (I)-catalisada reação de cicloadição ou clique azida-alquino. Biotina-tag DNA purified em grânulos streptavidin-revestido e proteínas associadas são eluídas e identificadas por espectrometria de massa. Este método permite a seleção de alvos e isolamento de forquilhas de replicação do HSV-1 ou toda genomas de ambientes biológicos complexos. Além disso, a adaptação desta abordagem permitirá para a investigação de vários aspectos da infecção herpética, bem como o exame dos genomas de outros vírus de DNA.
Vírus têm uma capacidade limitada para realizar funções essenciais e, portanto, dependem de fatores do hospedeiro para facilitar os aspectos críticos da infecção, incluindo transporte, replicação, reparo, recombinação e expressão gênica viral. As atividades desses fatores do hospedeiro são, muitas vezes acentuadas por proteínas virally codificadas. Além disso, o vírus devem evitar deteção e interferência por respostas celulares à infecção viral. Portanto, interações hospedeiro de vírus ditam o resultado da infecção. De suma importância é entender como vírus alteram o ambiente celular para adaptar-se a maquinaria celular para facilitar processos virais. De particular interesse é identificar quais fatores e processos atuam sobre genomas virais durante todo o ciclo infeccioso.
Vírus do herpes simplex tipo 1 (HSV-1) é que uma dupla encalhado DNA vírus que infecta uma parte substancial da população humana. Dentro da primeira hora de infecção, o genoma viral entra no núcleo, onde uma cascata ordenada da expressão dos genes virais resulta em coordenação com viral de replicação de DNA (vDNA)1. No núcleo, genomas estão sujeitos a regulamento epigenético, passam por reparo e recombinação, em são empacotados em capsids, tal que o primeiros virions descendentes são produzidos dentro de menos de seis horas. A avaliação abrangente das proteínas do genoma viral associada ao longo do curso da infecção vai estabelecer as bases para investigar os detalhes moleculares de processos que agem sobre genomas virais e irão fornecer insights sobre quais fatores virais e celulares estão envolvidas em vários estágios de infecção.
Métodos anteriores para a investigação de fatores do hospedeiro envolvidos na infecção viral incluem purificação da afinidade das proteínas virais para a análise de proteínas celulares associados2,3,4,5 , 6 , 7 , 8 , 9. estes ensaios têm sido fundamentais para a identificação de fatores celulares envolvidos em respostas antiviral de acolhimento, bem como a modificação de cromatina viral, expressão gênica, e reparo do DNA. No entanto, é difícil verificar se interações dependem da associação com vDNA e proteomics apenas fornecer insights sobre as interações que ocorrem em função de um fator viral específico. Imunoprecipitação da cromatina (ChIP) tem sido utilizada para identificar onde as proteínas virais e celulares específicas bind para genomas virais10,11,12,13,14 , 15 e hibridização fluorescente in situ (FISH) combinado com imunocitoquímica permitiu a visualização de fatores celulares que colocalize com vDNA16,17,18, 19 , 20. estes ensaios permitem análise espacial e temporal. No entanto, as limitações incluem a necessidade de anticorpos altamente específicos, sensibilidade limitada e a necessidade de anterior insight interações hospedeiro de vírus. Portanto, desenvolvemos um método baseado na iPOND (isolamento de proteínas DNA nascente)21 e aniPOND (iPOND nativo acelerada)22 para seletivamente rotular e purificar vDNA de infectados células para a imparcial identificação do genoma viral proteínas associadas por espectrometria de massa. iPOND tem sido fundamental para a investigação da dinâmica do garfo de replicação celular.
Para a purificação seletiva de genomas virais de células infectadas, replicar vDNA é rotulado com nucleosídeos ethynyl modificado, 5-ethynyl-2´-desoxiuridina (EdU) ou 5-ethynyl-2´-deoxycytidine (EdC) (Figura 1), seguido por ligações covalentes conjugação de azida de biotina, através do clique em química para facilitar a purificação de única etapa de genomas virais e proteínas associadas em grânulos streptavidin-revestido (Figura 2B). Importante, infecções são realizadas em células estacionárias, que não estão envolvidas na replicação do DNA celular para permitir a rotulagem específica de vDNA. Além disso, a infecção HSV-1 faz com que a detenção do ciclo celular e inibe de23,de replicação de DNA celular24. Vírus podem ser prelabeled antes da infecção para a análise de proteínas associadas com entrada genomas virais (figura 1A) ou rotulado durante a replicação do DNA para a análise de proteínas associadas com vDNA recém sintetizado (figura 1B) 25. Além disso, a análise de perseguição do pulso pode ser usado para investigar a natureza das proteínas associadas com replicação viral garfos (Figura 1)26. Além disso, ethynyl-modificado vDNA pode ser covalentemente conjugado com um fluoróforo para investigação espacial da dinâmica da proteína (Figura 2A e Figura 3). Imagem permite a visualização directa de vDNA é uma abordagem complementar para a validação das interações da proteína-vDNA e pode ser adaptada para controlar genomas virais durante a infecção. Nós antecipamos que essas abordagens podem ser mais modificadas para estudar qualquer aspecto da infecção herpética, incluindo latência e reativação e estudar outros vírus de DNA. Além disso, etiquetando com uridina 5-ethynyl (UE) pode permitir para a análise do genoma viral de RNA.
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1. cultura celular, infecção Viral e rotulação de EdC ( Figura 1)
o seguinte protocolo envolve trabalhar com vírus. Por favor, consulte sua instituição ' protocolos de biossegurança s sobre manipulação segura de vírus e outros agentes biológicos. Este protocolo foi aprovado pelo Conselho de revisão institucional da Universidade de Pittsburgh.
2. Imagem de EdC rotulado de DNA ( Figura 2A)
Nota: é útil realizar imagens em conjunto com o método de purificação do genoma viral para verificar que o DNA celular não é rotulado em experimentos. Imagem também pode ser usada para visualizar a natureza de vDNA etiquetado e validar dados de proteômica. Exemplos de DNA viral e celular, os padrões de coloração são mostrados na Figura 3.
3. Purificação de proteínas associadas e vDNA
Nota: vários aspectos deste protocolo foram adaptados de Leung et al. 22
Nota: todos os buffers e reagentes devem ser refrigerados no gelo antes da utilização e todas as etapas devem ser realizadas no gelo salvo indicação em contrário.
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O uso da química clique para a purificação do DNA de células primeiro foi realizado pelo iPOND método21. O objetivo do iPOND é purificar forquilhas de replicação celular, para a identificação de proteínas associadas. Nós adaptamos essa técnica para estudar especificamente as interações da proteína vDNA durante a infecção. Manipulação da abordagem de rotular genomas virais com EdC (Figura 1), combinadas com infecções sincronizadas, perm...
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Este protocolo inclui várias etapas que, se não seguido com atenção, podem resultar em rendimento de proteína significativamente reduzida ou contaminação com o DNA celular. É fundamental que células fixas são utilizadas para todas as experiências para garantir que o DNA celular não é rotulado e purificado. Isto pode ser confirmado pela ausência de polimerases de DNA celulares na amostra de proteína porque HSV-1 não utiliza DNA-polimerase celular para a síntese do genoma. Durante EdC rotulagem e núcleos etapas de colheita...
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Os autores não têm nada para divulgar.
Reconhecemos a Hannah Fox pela ajuda na preparação deste manuscrito. Este trabalho foi financiado pelo NIH conceder R01AI030612.
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| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| Células MRC-5 | ATCC | CCL-171 | |
| Soro Fetal Bovino (FBS) | Gibco | 26140-179 | |
| Meio de Águia Modificado de Dulbecco (DMEM) | Gibco | 12800-082 | Substituído por 10% de FBS, 2 mM L-glutamina, 12 mM (para crescimento em frascos) ou 30 mM (para crescimento em pratos) bicarbinato de sódio |
| 600 cm2 placa | de cultura de tecidos 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 Tricine | ||
| HSV-1 estoque | Estoques com títulos superiores a 1x109 PFU/mL funcionam melhor | ||
| Sephadex G-25 coluna (Coluna de dessalinização PD-10) | GE Healthcare | 17085101 | |
| Dimetilsulfóxido (DMSO) | Fisher Scientific | D128-1 | |
| 5&agudo;-etinil-2&agudo;-desoxicitidina (EdC) | Sigma-Aldrich | T511307 | Dissolva em DMSO para preparar estoque de 40 mM, alíquota e armazene a -20 ° C |
| 2&agudo;-desoxicitidina (deoxyC) | Sigma-Aldrich | D3897 | Dissolva em água para preparar estoque de 40 mM, alíquota e armazene a -20 ° C |
| Tampão de extração nuclear (NEB) | Prepare fresco (20 mM Hepes pH 7,2, 50 mM NaCl, 3 mM MgCl2, 300 mM Sacarose, 0,5% Igepal) | ||
| Raspador de células Vidro | Bellco | 7731-22000 | Autoclave antes do uso |
| Solução de azul de tripano | Sigma-Aldrich | T8154 | |
| PBS, pH 7,2 (10x) | 1,37 M NaCl, 27 mM KCl, 100 mM Na2HPO4, 18 mM KH2PO4 (diluir a 1x em água estéril antes de usar) | ||
| Sulfato de cobre (II) pentahidratado (CuSO4-5H2O) | Fisher Scientific | C489 | Prepare 100 mM de estoque e armazene a 4 ° C por até 1 mês |
| (+) L-ascorbato de sódio | Sigma-Aldrich | A4034 | Prepare 100 mM de estoque e armazene no gelo até o uso |
| Biotina azida | Invitrogen | B10184 | Prepare 10 mM de estoque em DMSO, alíquota e armazene a -20 ° C por até 1 ano |
| Clique em Mistura de | Prepare imediatamente antes de usar adicionando reagentes na ordem indicada (10 mL: 8,8 mL 1x PBS, 200 mL 100 mM CuSO4, 25mL 10 mM Biotina Azida, 1 mL 100 mM ascorbato de sódio) | ||
| Coquetel Completo de Inibidor de Protease | Roche | 11697498001 | Dissolver em 1 mL de água para preparar 50x estoque, pode armazenar a 4 &graus; C por até 1 semana, ou adicione diretamente 1 comprimido a 50 mL |
| de tampão Congelamento | Prepare fresco (7 mL 100% glicerol, 3 mL NEB, 200 μ L 50x inibidor de protease) | ||
| Tampão B1 | Prepare fresco (25 mM NaCl, 2 mM EDTA, 50 mM Tris-HCl pH 8, 1% Igepal, 1x inibidor de protease) | ||
| Tampão B2 | Prepare fresco (150 mM NaCl, 2 mM EDTA, 50 mM Tris-HCl pH 8, 0,5% Igepal, 1x inibidor de protease) | ||
| Tampão B3 | Prepare fresco (150 mM NaCl, 2 mM EDTA, 50 mM Tris-HCl pH 8, 1x inibidor de protease) | ||
| Vibra Cell Ultra Sonic Processer equipado com uma sonda microtip de 3 mm | Sonics | VCX 130 | |
| Cell strainer | Falcon | 352360 | |
| Dynabeads MyOne Streptavidin T1 | Life Technologies | 65601 | |
| DynaMag-2 Magnet | Life Technologies | 12321D | |
| Mini-Tube Rotator | Fisher Scientific | 260750F | |
| 2x Tampão | Misture 400 mg de SDS, 2 mL de 100% de glicerol, 1,25 mL de 1 M Tris (pH 6,8) e 10 mg de azul de bromofenol em 8 mL de água. Armazenar em 4 ° C por até 6 meses. Antes de usar, adicione 1 M DTT a uma concentração final de 200 mM. | ||
| Travas de tampa para tubo de 1,5 mL | Reagentes | ||
| Kit de coloração azul coloidal | Invitrogen | LC6025 | |
| Placa de cultura de tecidos de 12 poços | Corning | 3513 | |
| Coverslips | Fisher Scientific | 12-545-100 | Autoclave antes do uso |
| Lâminas de microscópio | Fisher Scientific | 12-552-5 | |
| 16% paraformaldeído | Microscopia Eletrônica Sciences | 15710 | Diluir a 3,7% em 1x PBS antes de usar |
| Albumina de soro bovino (BSA) | Fisher Scientific | BP1605 | Preparar 3% em 1x |
| PBS Tampão de permeabilização (0,5% Triton-X 100) | Sigma-Aldrich | T8787 | Preparar 0,5% Triton-X 100 em 1x PBS |
| Coquetel de reação de clique - Click-iT EdU Alexa Fluor 488 Kit de Imagem | Sondas Moleculares | C10337 | Preparar de acordo com o protocolo do fabricante |
| Hoechst 33342 | Life Technologies | H1399 | Preparar 10 mg/mL em água, pode armazenar a 4 &graus; C por até 1 ano |
| Anticorpo primário anti-ICP8 de camundongo | Abcam | ab20194 | Use uma diluição de 1:200 em 1x |
| PBS Anticorpo primário de camundongo anti-UL42 (2H4) | Abcam | ab19311 | Use uma diluição de 1:200 em 1x |
| PBS Cabra anti-camundongo 594-conjugado anticorpo secundário | Technologies | a11005 | Use uma diluição de 1:500 em 1x PBS |
| Immu-mount | Thermo Fisher Scientific | 9990402 | |
| SDS-bicarb | 2% SDS, 200 mM NaHCO3 | ||
| Fenol:clorofórmio:álcool | Misture 25:24:1 pelo menos 1 dia antes de usar, armazene a 4 ° C no escuro | ||
| clorofórmio: álcool | Misture 24:1 pelo menos 1 dia antes de usar, armazene em temperatura ambiente no escuro | ||
| 10x Tris EDTA (TE), pH 8,0 | 100 mM Tris, 10 mM EDTA (dilua para 1x antes de usar) | ||
| Kit de purificação Qiaquick PCR | Qiagen | 28104 | |
| 3 M acetato de sódio pH 5,2 | |||
| Qubit 2.0 Fluorômetro | Invitrogen | Q32866 | |
| Qubit dsDNA HS Assay Kit | Invitrogen | Q32851 | |
| Tubos de ensaio Qubit | Invitrogen | Q32856 | |
| Microscópio de fluorescência equipado com software | |||
| Microcentrífuga para tubos | |||
| Centrífuga de mesa para tubos de | |||
| Célula incubadora de | |||
| Gabinete de | |||
| Heat blocks | 65 ° C e 95 &graus; O |
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