Visualizing Dengue Virus durch Alexa Fluor Labeling

Published 7/09/2011
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Immunology and Infection

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Summary

Unter Ausnutzung der Fortschritte in der Fluorophor Entwicklung und Imaging-Technologie, eine einfache Methode, Alexa Fluor Kennzeichnung von Dengue-Virus entwickelt, um den frühen Interaktionen zwischen Virus und Zelle sichtbar war.

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Zhang, S., Tan, H. C., Ooi, E. E. Visualizing Dengue Virus through Alexa Fluor Labeling. J. Vis. Exp. (53), e3168, doi:10.3791/3168 (2011).

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Abstract

Die frühen Ereignisse bei der Interaktion zwischen Virus und Zelle kann großen Einfluss auf das Ergebnis der Infektion haben. Ermittlung der Faktoren, die diese Interaktion beeinflussen könnten zu einem besseren Verständnis der Pathogenese der Erkrankung führen und damit Einfluss Impfstoff oder therapeutische Design. Daher wäre die Entwicklung von Methoden, um diese Wechselwirkung Sonde nützlich sein. Jüngste Fortschritte in der Entwicklung Fluorophore 1-3 und Imaging-Technologie 4 kann ausgenutzt werden, um unserem derzeitigen Kenntnisstand auf Dengue Pathogenese zu verbessern und somit den Weg zu den Millionen von Dengue-Infektionen, die jährlich zu reduzieren.

Der umhüllte Dengue-Virus verfügt über eine externe Gerüst, bestehend aus 90 Hüllglycoprotein (E)-Dimere Schutz der Nukleokapsid Schale, die eine einzelne positive Strang-RNA-Genom 5 enthält. Die identische Protein-Untereinheiten auf der Virusoberfläche können somit mit einem Amin reaktiven Farbstoff markiert und visualisiert werden durch Immunfluoreszenz-Mikroskopie. Hier präsentieren wir eine einfache Methode zur Kennzeichnung von Dengue-Virus mit Alexa Fluor Succinimidylester Farbstoff direkt in einem Natriumbicarbonatpuffer, die sehr tragfähig Virus nach der Kennzeichnung ergab aufgelöst. Es gibt kein standardisiertes Verfahren für die Kennzeichnung von lebenden Virus und bestehenden Protokoll des Herstellers für Protein-Kennzeichnung erfordert in der Regel die Wiederherstellung der Farbstoff in Dimethylsulfoxid. Die Anwesenheit von Dimethylsulfoxid, selbst in kleinsten Mengen, blockieren kann produktive Infektion von Viren und induzieren auch Zell-Zytotoxizität 6. Der Ausschluss von der Verwendung von Dimethylsulfoxid in diesem Protokoll somit reduziert diese Möglichkeit. Alexa Fluor Farbstoffe überlegen Photostabilität und sind weniger pH-empfindlicher als die gemeinsame Farbstoffe wie Fluorescein und Rhodamin 2, wodurch sie ideal für Studien zur zellulären Aufnahme und endosomalen Transport des Virus. Die Konjugation von Alexa Fluor Farbstoff keinen Einfluss auf die Anerkennung der Bezeichnung Dengue-Virus durch Virus-spezifische Antikörper und ihre vermeintliche Rezeptoren in Host-Zellen 7. Diese Methode könnte nützliche Anwendungen in der virologischen Untersuchungen.

Protocol

1. Alexa Fluor Kennzeichnung von Dengue-Virus

  1. Vor der Kennzeichnung Reaktion zu reinigen Dengue-Virus mit Saccharose-Kissen und bereiten die notwendigen Reagenzien und Geräte wie im Protokoll angegeben.
  2. Bereiten Sie frische 0,2 M Natriumbicarbonat-Puffer, pH 8,5 (Kennzeichnung Puffer) und 1,5 M Hydroxylamin, pH 8,3 (Stop-Reagenz), kurz bevor die Kennzeichnung und Filter mit 0,2 um Spritzenfilter sterilisieren.
  3. Verdünnen Sie ca. 3x10 8 Plaque-bildenden Einheiten (pfu) von gereinigtem Dengue-Virus in 1 ml Kennzeichnung Puffer in einem 2 ml Tube. Dies kann anteilig für Batch-Kennzeichnung von Virus skaliert.
  4. Das lyophilisierte Alexa Fluor 594 (AF594) Succinimidylestern bis 1mm in der Kennzeichnung Puffer unmittelbar vor der Etikettierung Reaktion. Andere Fluorochrome aus der Alexa Fluor Farbstoff-Serie können je nach eigenen Bedürfnissen eingesetzt werden. Minimierung der Exposition gegenüber von diesem Schritt ab Licht.
  5. Add 100 &mgr; der 1mM AF594 Farbstoff der verdünnten Virus unter leichtem Rühren mit der Pipettenspitze.
  6. Inkubieren Sie die Kennzeichnung Reaktionsmischung bei Raumtemperatur für 1 Stunde im Dunkeln. Mix von sanften Kipps alle 15 Minuten.
  7. Drehen Sie das Rohr kurz in einer Tischzentrifuge und fügen 100 &mgr; von Stop-Reagenz, um die Reaktion Mischung unter leichtem Rühren mit der Pipettenspitze.
  8. Inkubieren bei Raumtemperatur für eine Stunde im Dunkeln. Mix von sanften Kipps alle 15 Minuten.

2. Purifying Alexa Fluor markierte Dengue-Virus

  1. In der Zwischenzeit Gleichgewicht der Reinigung Säule mit Puffer der Wahl. In diesem Versuch wird ein PD-10 Säule mit 25 ml HNE-Puffer (5 mM Hepes, 150 mM NaCl, 0,1 mM EDTA), pH 7,4, vor Gebrauch.
  2. Übernehmen der markierten Virus an die Spitze der Säule und sammeln Sie die Flow-Through einmal die markierten Virus in der Matrix. Füllen Sie die Spalte mit HNE-Puffer, wenn alle markierten Virus der Matrix eingetragen hat. Verwerfen Sie den ersten 2,5 ml Flow-Through und sammeln Sie die nächsten 2 ml des markierten Virusfraktion.
  3. Aliquotieren und lagern gereinigt AF594 gekennzeichnet Dengue-Virus in -80 ° C, weit weg von der Lichtquelle.
  1. Tauwetter ein Aliquot und bestimmen den Titer der markierten Virus durch Plaque-Assay bevor Sie das Batch-markierter Virus.
  2. Seed 5x10 4 pro Vertiefung von Vero-Zellen, in M-199 Wachstumsmedium, in einem 4-Well-Platte mit einem Deckglas auf dem Boden des gut einen Tag vor der Infektion.
  3. Entfernen Sie den Kulturüberstand in gut und infizieren die Zellen mit Multiplizität der Infektion von 1 des markierten Virus in 100 &mgr; l Volumen (verdünnt in M-199 Wartungs-Medium bei Bedarf) für 10min bei 37 ° C.
  4. Entfernen Sie die Impfkulturen und waschen Sie die Deckgläser zweimal in 1xPBS.
  5. Fix die Zellen in 3% paraformalydehyde für 30 Minuten.
  6. Waschen Sie die Deckgläschen 3 mal in 1xPBS.
  7. Permeabilisieren die Zellen mit Permeabilisierung Lösung mit 0,1% Saponin und 5% BSA in 1xPBS für 30 Minuten.
  8. Inkubieren Sie die Zellen mit unverdünntem Zentrifugation-geklärte Überstand von 3H5 monoklonaler Antikörper Hybridom-Kultur für 1 Stunde in einer feuchten Kammer, vor Licht geschützt.
  9. Waschen Sie die Deckgläschen 3 mal in Waschpuffer (1xPBS mit 1mM Calciumchlorid, 1 mM Magnesiumchlorid und 0,1% Saponin).
  10. Inkubieren Sie die Zellen mit AF488 Anti-Maus-IgG-Antikörper, 1:100 in Permeabilisierung Lösung verdünnt, für 45 Minuten in feuchten Kammer, vor Licht geschützt.
  11. Waschen Sie die Deckgläschen 3 mal in Waschpuffer und spülen Sie einmal in deionisiertem Wasser.
  12. Dab den Rand des Deckglases gegen ein Papiertuch, um überschüssiges Wasser abtropfen lassen und Montage auf Glasträger mit 8μl Mowiol 4-88 mit 2,5% Dabco.
  13. Lassen Sie die Montage-Lösung über Nacht eingestellt bei 4 ° C vor der Anzeige mit einem Zeiss-konfokalen Mikroskop. Sequential Akquisitionen sollte spannend Fluorophor in einer Zeit, und das Umschalten zwischen den Detektoren gleichzeitig durchgeführt werden.
  14. Die Bilder werden dann für die Co-Lokalisierung des E-Proteins Antikörper-Färbung mit den markierten Virus mit dem Zeiss LSM Zen-Software auf den Grad der Kennzeichnung Schätzung analysiert.

3. Repräsentative Ergebnisse

Ein Beispiel für die Ausbeute an Dengue-Virus mit AF594 Farbstoff markiert ist in Abbildung 2 dargestellt. Normalerweise sollte weniger als 10-fach Drop von der ersten Titer nach erfolgreicher Kennzeichnung eingehalten werden. Allerdings ist anzumerken, dass alle Puffer bereit für die Kennzeichnung, erfolgreich zu sein und die Alexa Fluor Succinimidylestern sollte sofort nach der Rekonstitution verwendet werden, da sie hydrolysieren in reaktiven freien Säuren in wässrigen Lösungen 8 frische werden müssen.

Als nächstes muss der markierten Virus, um eine ausreichende Fluoreszenz vor der Verwendung in Experimenten überprüft werden. Eine einfache Immunfluoreszenztest auf Vero-Zellen durchgeführt und der Grad der Etikettierung können von der Co-Lokalisation des markierten Virus mit Anti-E-Protein Antikörper-Färbung abgeschätzt werden. Trennenal-Zellen wurden untersucht und eine typische konfokale Abbildung ist in Abbildung 3 dargestellt. Co-Lokalisation Analyse der Bilder mit der LSM Software Zen gezeigt überlappen Koeffizienten zwischen 0,65 bis 0,8, was darauf hindeutet, dass etwa 65 bis 80% der Virionen mit dem Farbstoff markiert wurden.

Abbildung 1
Abbildung 1.Die Schema der Darstellung der Alexa Fluor Farbstoff Kennzeichnung von Dengue-Virus Verfahren. Erstens, die relevant Puffer und gereinigt Dengue-Virus vorbereitet sind. Die Alexa Fluor Farbstoff rekonstituiert und hinzugefügt, um die Dengue-Virus in der Kennzeichnung verdünnt. Die Reaktion wird dann 1 Stunde später mit der Zugabe von Stop-Reagenz beendet. Anschließend wird der markierte Virus durch eine Größenausschluss-Säule gereinigt, um freie Farbstoff zu entfernen. Schließlich ist die Bezeichnung Virus durch Plaque-Assay erneut titriert und getestet für die Fluoreszenz.

Abbildung 2
Abbildung 2. Mittlere Anzahl der lebensfähigen Virionen (pfu / ml) als auf einem Plaque-Assay vor und nach AF594 Kennzeichnung bestimmt. Ein Aliquot des AF594 gekennzeichnet Dengue-Virus wird aufgetaut und wieder titriert mittels Plaque-Assay und es zeigt typischerweise weniger als 10-fach Drop aus der Ausgangspunkt Titer. Fehlerbalken zeigen die Standardabweichung von Duplikaten.

Abbildung 3
Abbildung 3. Co-Lokalisation von AF594 Etiketten mit Dengue-Virus E-Proteine ​​in Vero-Zellen. Zellen auf Deckgläsern gewachsen Vortag wurden mit AF594 gekennzeichnet Dengue bei MOI von 1 für 10 Minuten bei 37 ° C infiziert Anschließend wurden die Zellen fixiert und mit anti-E-Antikörper, untersucht und für Kolokalisation von E-Protein (grün) und AF594 Kennzeichnung (rot). Fluoreszenzsignale wurden visualisiert unter 63X Vergrößerung mit Zeiss LSM 710 konfokalen Mikroskop. Scale-Bar ist 10 um. Gelb zeigen Bereiche von Kolokalisation, wie im Kasten dargestellt.

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Discussion

Obwohl AF594 Farbstoff in diesem Bericht verwendet wurde, ist eine breite Palette von Fluorophoren in der Alexa Fluor Succinimidylestern Serie mit ähnlichen Kennzeichnung Chemie. Dies könnte zu verlängern die Kennzeichnung Anwendung über Bildgebung. Die Durchflusszytometrie kann als Alternative zur konfokalen Mikroskopie für die Einschätzung des Grades der Kennzeichnung für Fluorophore, die angeregt und detektiert werden durch die FACS-Maschine verwendet werden kann.

Alexa Fluor-Farbstoffe sind kleine Moleküle, die mit freien Aminogruppen, vor allem Arginin und Lysin 9, in der Regel nach außen gerichteten Rückstände von Proteinen reagieren. In unserem Labor, Konjugation von Dengue-Virus mit 100 &mgr; von Alexa Fluor 594 Farbstoff versehen ausreichende Helligkeit für die Bildgebung mit einem minimalen Verlust in der Virustiter. Unterschiedliche Helligkeit kann durch Variation der Konzentration der verwendeten Farbstoff erreicht werden. Allerdings kann die Erhöhung der Farbstoff-Konzentration zu senken Virus Lebensfähigkeit 7,10. Eine mögliche Einschränkung ist die Einmischung in die Rezeptor-Bindung durch die Blockade des Zugangs der Fluorophore. Deshalb, je nach Anwendung, sollte ein optimales Niveau der Etikettierung fest entschlossen, ein Gleichgewicht zwischen dem Grad der Kennzeichnung und funktionelle abrogation10 zu gewährleisten. Sie weisen darauf hin, dass die Konzentration auch durch die post-Verpackungen Reaktivität des Alexa Fluor Succinimidylestern 8 betroffen sein.

Die direkte Markierung von Dengue-Virus mit Alexa Fluor Farbstoff hier vorgestellten erfordert keine zusätzliche Kennzeichnung vor, um den Virus zu visualisieren, so dass die Möglichkeit von nicht-spezifische Färbung von indirekten antiviralen Antikörpern. Es ermöglicht auch die Echtzeit-Verfolgung von Post-Internalisierung Ereignisse im Live Cell Imaging. Diese Methode ist relativ einfach, und weil die Konjugation ist stabil, es kann verwendet werden, um zu produzieren und zu speichern Batch-markierten Virus für mehrere Versuche, um lipophile Fluoreszenzfarbstoffe, wie langkettige carbocyanine1 ,1-Dioctadecyl-3, 3 entgegengesetzt werden, 3,3-tetramethylindodicarbocyanine (DID) oder Styryl-Farbstoffe, die in der Kälte nicht länger als 3 Tage gelagert werden kann.

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Disclosures

Wir haben nichts zu offenbaren.

Acknowledgements

Diese Arbeit wurde von der National Medical Research Council, Singapore finanziert.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Sodium bicarbonate Sigma-Aldrich S6297
Hydroxylamine Sigma-Aldrich 159417
Sodium hydroxide Merck & Co., Inc. 106498
AF594 succinimidyl esters Molecular Probes, Life Technologies A20004
PD-10 column GE Healthcare 17-0851-01
Hepes Sigma-Aldrich H6147
NaCl Sigma-Aldrich S3014
EDTA Sigma-Aldrich E9884
M-199 Invitrogen 11150
FBS Hyclone SH30070.03
4-well plate Nalge Nunc international 176740
Coverslips Einst 0111520
Microscope slide Sail Brand 7105
3H5 hybridoma ATCC HB46
10x PBS BUF-2040-10X1L 1st Base
Saponin Sigma-Aldrich S4521
BSA Sigma-Aldrich A7906
Magnesium chloride Sigma-Aldrich M2670
Calcium chloride Sigma-Aldrich C3306
Paraformaldehye Sigma-Aldrich 15,812-7
Mowiol 4-88 Calbiochem 475904
Dabco Sigma-Aldrich D27802
Tabletop centrifuge Eppendorf 5424
Confocal microscope Carl Zeiss, Inc. LSM 710
To prepare M-199 growth medium, add 50ml of FBS, 5ml of sodium pyruvate and 5ml of non-essential amino acids to 500ml of M-199, sterile filter.
To prepare M-199 maintenance medium, add 15ml of FBS, 5ml of sodium pyruvate and 5ml of non-essential amino acids to 500ml of M-199, sterile filter.

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References

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