Ein Fluoreszenz-<em> In-situ-</em> Hybridisierung (FISH)-Methode wurde entwickelt, um visuell Nachweis der viralen genomischen RNA mittels Fluoreszenzmikroskopie. Eine Sonde mit Spezifität zu der viralen RNA, die dann identifiziert unter Verwendung einer Kombination der Hybridisierung und Immunfluoreszenz-Techniken gemacht werden können. Diese Technik bietet den Vorteil der Identifizierung der Lokalisation der viralen RNA oder DNA im Steady-State, Bereitstellung von Informationen über die Kontrolle der intrazellulären Virus Menschenhandel Veranstaltungen.
Viren infizieren die Zellen auszulösen spezifische Änderungen an normalen Zellfunktionen, die Energie und Ressourcen für die virale Replikation ablenken zu dienen. Viele Aspekte der Wirtszelle Funktion von Viren requiriert, üblicherweise durch die Expression von viralen Genprodukten, rekrutieren Wirtszellproteinen und Maschinen. Darüber hinaus, Viren Ingenieur-spezifischen Membran-Organellen oder Schild auf die mobile Vesikel und Motorproteine Regionen der Zelle (während der de novo-Infektion, Viren kooptieren molekularen Motor Proteine in den Kern Ziel gewirkt, später während der Virus Anordnung, werden sie kapern zellulären Maschinen, die in der Montage von Viren helfen wird). Weniger ist, wie Viren, insbesondere solche mit RNA-Genome, koordinieren den intrazellulären Transport von sowohl Protein und RNA-Komponenten und deren Anordnung zu erreichen infektiöser Partikel an bestimmten Orten in der Zelle zu verstehen. Die Untersuchung der RNA Lokalisation begann in früheren Arbeiten. Entwicklung von niederen eukaryotischen emEmbryonen und neuronale Zellen lieferten wichtige biologische Informationen, und auch die Bedeutung von RNA-Lokalisation in der Programmierung der Genexpression Kaskaden. Die Studie in anderen Organismen und Zellsysteme hat ähnlich wichtige Informationen lieferte. Viren sind obligate Parasiten und müssen ihre Wirtszellen zu nutzen, um zu replizieren. Somit ist es wichtig zu verstehen, wie RNA-Viren die RNA-Genome aus dem Kern zu leiten, durch die nukleäre Pore, durch das Cytoplasma und einem seiner endgültigen Bestimmungsort in reifen Viruspartikel 1.
FISH dient als nützliches Instrument, um Veränderungen in der Steady-State-Lokalisierung von viraler RNA zu identifizieren. Wenn sie mit Immunfluoreszenz (IF) Analyse 22, FISH / IF Co-Analysen werden Informationen über die Co-Lokalisation von Proteinen liefern mit der viralen RNA-3 kombiniert. Diese Analyse ist somit ein guter Ausgangspunkt, um für die RNA-Protein-Wechselwirkungen mit anderen biochemischen oder biophysikalischen testenTests 4,5, da die Co-Lokalisierung allein ist nicht genug Beweise sicher zu sein, von einer Wechselwirkung. Bei der Untersuchung viraler RNA-Lokalisierung mit einem Verfahren wie diesem, hat eine Fülle von Informationen auf beiden viralen und zellulären RNA Menschenhandel Veranstaltungen 6 gewonnen. Zum Beispiel produziert HIV-1 RNA in den Zellkern der infizierten Zellen, aber die RNA nur in dem Cytoplasma übersetzt. Wenn eine Taste virales Protein fehlt (Rev) 7 hat FISH der viralen RNA zeigte, dass der Block die virale Replikation durch die Beibehaltung der genomischen HIV-1 RNA im Kern 8 ist.
Hier stellen wir die Methode für die visuelle Analyse der viralen genomischen RNA in situ. Das Verfahren ermöglicht die Verwendung eines markierten RNA-Sonde. Diese Sonde ist so konzipiert, dass komplementär zu den viralen genomischen RNA. Während der in vitro-Synthese von Antisense-RNA-Sonde, die das Ribonukleotid mit Digoxigenin (DIG) modifiziert wird in einem in vitro transcr enthalteniption Reaktion. Sobald die Sonde an die Ziel-mRNA in Zellen hybridisiert hat, werden nachfolgende Schritte Antikörpermarkierung (1) zeigen die Lokalisation der mRNA als auch Proteine von Interesse bei der Durchführung FISH / IF.
FISCH / IF Co-Analysen ist eine zuverlässige Methode zur Erkennung viraler RNA in Zellen, die inzwischen verfeinert 9,15,16 visualisieren. Im Laufe von mehreren Jahren haben wir eine raffinierte Methode der Färbung für RNA entwickelt. Diese Technik kann auf einer Vielzahl von Zelltypen sofern die Sonde spezifisch an die Ziel-RNA 17 verwendet werden. Durch die Markierung der Sonde mit DIG, sind wir imstande, die Visualisierung der RNA durch eine einfache Färbung. Wenn für die RNA-Färbung und anderen Proteinen kombiniert werden, FISH / IF Co-Analysen zu einem mächtigen Werkzeug, um zelluläre Strukturen und Protein / RNA-Lokalisierung zu beobachten.
Die Spezifität der RNA-Detektion ist ziemlich hoch. Dies ist in 2 dargestellt. In einigen der ursprünglichen Arbeiten, die auf viralen genomischen RNA-Lokalisierung, FISH festgestellt, dass ein Mangel an Rev virale RNA im Zellkern 18 gefangen konzentriert. Da dies hat reichlich neue Informationen über die viralen genomischen RNA Lokalisation wurde unter Verwendung des technique hier skizzierte. Durch Überexpression von zellulären Proteinen, können bestimmte Populationen und nicht alle-der viralen RNA gezwungen, zu den verschiedenen Regionen der Zelle lokalisiert werden. RILP Überexpression, welche den Phänotyp erinnert erhalten wird, wenn hnRNP A2 wird durch siRNA in erschöpften HIV-1-exprimierenden Zellen 13, bewirkt, dass die RNA sichtbar zu der MTOC ansammeln. P50/Dynamitin Überexpression oder Knockdown der Dynein schwere Kette 1 führt zur Freisetzung von viralen genomischen RNA aus intrazellulären Domänen der zellulären Peripherie (: Die viralen genomischen RNA kann an der Zellperipherie, indem Sie die Minus-Ende Motorprotein, Dynein geschoben werden Abbildung 2). Eine Mutante von RILP, RILPΔN, die nicht mehr bindet das Dynein-Motor, zerstreut Endosomen (markiert durch LAMP1) in das Zytoplasma, weil sie nicht mehr aktiv an juxtanuclear Domänen lokalisiert sind. Diese Ergebnisse weisen auf die Vorstellung von einem Kunststoff-Population von HIV-1-Genom-RNA und insbesondere, dass verschiedene Pools von HIV-1-Genom-RNA mit teilweise identifizierbaren Rollen in der viralen Replikationszyklus abgegeben. Diese dieselben Begriffe bereits für das Protein von dieser mRNA kodiert Gag 19 identifiziert.
Es gibt Einschränkungen für die Verwendungen der FISH / IF Co-Analysen, die auf Antikörper nach Wahl und Verfügbarkeit verbunden sind. Die Optimierung der besten Kombination aus primären und sekundären Antikörper und deren Konzentrationen, wird einige Zeit dauern, um zu optimieren (siehe Tabelle 1 und 2). Antikörper aus Hybridomen gemacht oder von großen Unternehmen hergestellt werden müssen, die überall Konzentrationen variieren von 1:2 bis 1:2000, aber sicher sein, um die Leitlinien der vom Hersteller für beste Ergebnisse befolgen. Die Wirt, in dem der Antikörper produziert muss auch unter Betracht gezogen werden. Mixing Schafe mit Ziegen-Antikörper sollte auch im primären und sekundären Antikörpern, da diese Kombination führt zu hohen Hintergrund durch cross-species Anerkennung (Daten nicht gezeigt) vermieden werden. Für Alexa-Fluor secondary Antikörper, kann die Konzentration an 1:500 für fast jede Antikörper in der Menge verwendet werden. Der andere Nachteil bei FISH / IF Co-Analysen in diesem Bericht beschrieben wird, ist es erfasst die RNA an seinem Standort im Steady-State, nachdem Zellen behoben wurden und permeabilisierten mit Paraformaldehyd und Reinigungsmittel (Abbildung 1).
Jedoch hat sich die RNA Bildgebung in lebenden Zellen durch eine Vielzahl von Mitteln erreicht 20-22, meist unter Verwendung von Variationen der viralen RNA-Genome, die durch fluoreszierende Proteine, wie zB GFP versehen sind. Jedoch weiterhin zusätzliche Mittel an die RNA-Lokalisierung in lebenden Zellen zu identifizieren an die Oberfläche. Diese neuen Verfahren beinhalten die Tagging-RNA mittels Spinat 23, SNAP 24 oder MTrip 2. Diese Techniken leiden unter einigen Nachteilen einschließlich der Anforderung, Zellen vor Zugabe von Substraten oder dass eine Einheit konstruiert ist, um die mRNA zu markieren, zu detektieren die mRNA durch Mikroskopie bestimmt werden permeabilisieren. Tatsächlich ist die große ADVAntage von FISH-Analysen in diesem Bericht beschriebenen liegt in der Tatsache, dass die native RNA unverändert ist, die zu den meisten physiologisch relevante Ergebnisse.
The authors have nothing to disclose.
Die Autoren danken der ehemaligen und derzeitigen Mitarbeitern des Labors für Beiträge zur Entwicklung der Methodik hier skizzierten und Alan Cochrane um Rat fragen. LA ist ein Empfänger einer kanadischen Institutes of Health Research (CIHR) Doctoral Fellowship und AJM wird von einem Fraser, Monat und MacPherson Career Award unterstützt. Diese Arbeit wird durch einen Zuschuss aus dem CIHR (Grant # MOP-56974) unterstützt.
Name of the reagent | Company | Catalogue number | Comments |
18mm coverslips | VWR | 48380 046 | |
16% paraformaldehyde | J.T. Baker | S898-07 | To make 4%: Dissolve 20g in 500mL 1XDPBS at 60°C with 5 drops NaOH. pH to 7.2 off the heat and store at -20 °C. Do not exceed 70°C! |
Triton-X | OmniPur | 9400 | |
Micro Elute Gel Extraction Kit | Roche | D6294-02 | |
DIG RNA Labelling Mix | Roche | 11277073910 | |
Transcription T7 RNA Polymerase | Invitrogen | 18033-019 | |
Quick Spin Columns | Roche | 11814427001 | |
DNase I | Invitrogen | 18047-019 | |
1X DPBS | Gibco | 14190-250 | |
Formamide | EMD | FX0420-8 | |
tRNA | Invitrogen | 15401-021 | |
RNase OUT | Invitrogen | 10777-019 | |
Fluorescent Antibody Enhancer Set for DIG Detection #4 (blocking solution) | Roche | 1768506 | |
Alexa Fluor secondary antibodies | Invitrogen | See Table 2 | |
Hybridization Oven | Boekel Scientific | Model 24100 | |
Microslides | VWR | 48300-047 | |
Immunomount | Thermoscientific | 9990402 |
Table 1. Identification of specific reagents and equipment
Species of anti-DIG antibody (dilution; company, catalogue number) | Colours | Alexa Fluor used (1:500) |
Mouse (1:500;Sigma, B7405) | green | Alexa Fluor 488 donkey anti-mouse (Invitrogen, A21202) |
red | Alexa Fluor 594 donkey anti-mouse (Invitrogen, A21203) | |
blue | Alexa Fluor 647 donkey anti-mouse (Invitrogen, A31571) | |
Sheep (1:200;Roche, 11376623) | green | Alexa Fluor 488 donkey anti-sheep (Invitrogen, A11015) |
red | Alexa Fluor 594 donkey anti-sheep (Invitrogen, A11016) | |
blue | Alexa Fluor 647 donkey anti-sheep (Invitrogen, A21448) |
Table 2. Combinations of secondary antibodies and anti-DIG listed with catalogue numbers and concentrations.