זיהוי של גורמי הנוקלאוולאר במהלך שכפול HIV-1 באמצעות Rev Immunoprecipitation וספקטרומטר מסה

Summary

כאן אנו מתארים Rev immunoprecipitation בנוכחות של שכפול HIV-1 עבור ספקטרומטריה המסה. ניתן להשתמש בשיטות המתוארות לזיהוי גורמי נוקלאוולאר המעורבים במחזור הזיהומיות של HIV-1, וחלים על מודלים אחרים של מחלות לאפיון מסלולים בעלי מחקר.

Abstract

מחזור הזיהומיות HIV-1 דורש אינטראקציות חלבון ויראליות עם גורמים מארחים כדי להקל על שכפול נגיפי, אריזה ושחרור. המחזור הזיהומיות מצריך היווצרות של מכלולי חלבון מארח ויראלי עם ה-HIV-1 RNA כדי לווסת את החבור ולאפשר הובלה באמצעות נוקלאוציטוטופלסמטי. ה-HIV-1 הפוך חלבון משיגה את היצוא הגרעיני של HIV-1 mRNAs באמצעות multimerization עם מטרות משחק של האחים הנוטרוניים-אלמנט התגובה Rev (בלבד). אות הלוקליזציה של נוקלאוולאר (NoLS) קיים בתוך COOH-הטרמינוס של הrev arginine עשיר מוטיב (זרוע), המאפשר הצטברות של מתחמי Rev/בעלי-מערכות בנוקלאוולוס. גורמי הנוקלאוולאר הם העריכו לתמוך מחזור זיהומיות HIV-1 באמצעות פונקציות אחרות שונות בנוסף ל-mRNA-עצמאי היצוא הגרעיני שחבור. אנו מתארים שיטה immunoprecipitation של פראי-סוג (WT) Rev בהשוואה מוטציות הפוך נוקלאוולאר (מחיקה ונקודה אחת Rev-NoLS מוטציות) בנוכחות של HIV-1 שכפול עבור ספקטרומטריה המסה. הגורמים הנוקלאופילים מעורבים בתחבורה הנוקלאוציטוטופלסמטי (נוקלאואופלסין B23 ונוקלאוולין C23), כמו גם גורמי שחבור סלולריים, לאבד אינטראקציה עם Rev בנוכחות של מוטציות Rev-NoLS. גורמים שונים של נוקלאוולאר, כגון מ58, מזוהים לאבד אינטראקציה עם מוטציות Rev, אך תפקידם במחזור השכפול של HIV-1 נותרו לא ידועים. התוצאות המוצגות כאן להפגין את השימוש בגישה זו לזיהוי של נגיפי/מארח הגורמים הנוקלאוולמאר השומרים על מחזור זיהומיות HIV-1. המושגים המשמשים בגישה זו חלים על מודלים ויראליות ומחלות אחרים המחייבים אפיון של מסלולים בעלי מחקר חסר.

Introduction

הנוקלאוולוס שוכן כשטח האינטראקציה של מגוון מארח הסלולר והגורמים הנגיפים הדרושים לשכפול נגיפי. הנוקלאוולוס הוא מבנה מורכב החולק לשלושה תאים שונים: תא fibrillar, תא fibrillar צפוף, והתא הגרגירים. החלבון HIV-1 הפוך מכיל במיוחד בתוך תאים גרגירים; עם זאת, הסיבה לתבנית הלוקליזציה אינה ידועה. בנוכחות של מוטציות חד הנקודה בתוך רצף NoLS (מוטציות Rev 4, 5, ו 6), Rev שומר על דפוס נוקלאוולאר והוכח בעבר להציל HIV-1_HXB2 שכפול, עם זאת, עם יעילות מופחתת לעומת WT Rev¹ . כל המוטציות של נקודה אחת אינן מאפשרות לקיים את המחזור הזיהומיות של HIV-1_NL4-3 . בנוכחות מוטציות מרובות נקודה אחת בתוך הרצף NoLS (מוטציות Rev-NoLS 2 ו -9), Rev כבר נצפתה להתפזר לאורך הגרעין הציטופלסמה ולא הצליח להציל HIV-1_HXB2 שכפול¹. המטרה של מחקר זה פרוטאומניקס היא לפענח נוקלאוולאר, כמו גם גורמים סלולריים nonnucleolar מעורב במסלול Rev-מתווך HIV-1 מדבקת. התנאים Rev immunoprecipitation ממוטבים באמצעות אינטראקציה עם נוקלאוולאר B23 פוספופפרוטאין, אשר בעבר הוכח לאבד אינטראקציה עם Rev בנוכחות של מוטציות נוקלאוקולאר.

Rev הגורמים הסלולריים נחקרו בהרחבה בעבר; עם זאת, זה נעשה בהעדר פתוגנזה נגיפית. חלבון אחד, במיוחד, כי הוא מאופיין במחקר זה באמצעות הפוך אינטראקציה במהלך שכפול HIV-1 הוא נוקלאוולאר פוספהוופפרוטאין B23-נקרא גם נואופהוסמרין (npm), numatrin, או NO38 דו חיים^{2,3, 4}. B23 מתבטא כשלוש איזוforms (NPM1, NPM2 וNPM3)-כל חברי המשפחה הגרעינית/נואופלמיסמין משפחת מלווה בנשק גרעיני^5,6. המלווה המולקולרי NPM1 פונקציות בהרכבה נאותה של נוקלאוטיזומים, בהקמת מתחמי חומצות חלבון/גרעין המעורבים במבנים מסדר גבוה כרומטין^7,8, ובמניעת צבירה ו קיפול חלבונים של יעד דרך מתחם ליבה N-terminal (שאריות 1-120)⁹. NPM1 פונקציונליות מרחיב הריבוכמה בראשית דרך התחבורה של חלקיקים preriboזומתיים בין הגרעין לציטופלסמה^10,11, עיבוד של preriboזומא ברצף ^{החלל הפנימי של מועתק 12,13}, ומעצר את צבירת הנוקלאוולאר של חלבונים במהלך מכלול הריבוזומיום^14,15. NPM1 הוא מעורב עיכוב של אפופטוזיס¹⁶ ו בייצוב של הגידול דכאי arf^17,18 ו p53¹⁹, חשיפת תפקידה הכפול כגורם אונגניים ומדכא הגידול. NPM1 משתתפת בפעילות התאית של יציבות הגנום, שכפול הסנטרוכמה ותמלול. NPM1 נמצא נוקלאופולי במהלך המחזור הפנימי של מחזור התא, לאורך הפריפריה הרומוזומלית במהלך mitosis, ו ב prenucleolar גופים (PNB) בתום מיטוזיס. NPM2 ו NPM3 אינם למדו כמו NPM1, אשר עובר רמות ביטוי משתנה במהלך ממאירות²⁰.

NPM1 מתועדת המעבר נוקלאוציטופטומיק של חלבונים גרעיניים/נוקלאוולאר שונים דרך נס פנימי ו-NLS^9,21 בעבר דווחה לכונן את היבוא הגרעיני של HIV-1 תאת והפוך חלבונים. בנוכחות של B23-הדומיין-β-גלטוסידאז היתוך חלבונים, תאת מאחרבתוך הציטופלסמה ומאבדת פעילות הפעלה; זה מדגים אהדה חזקה של תאת עבור B23². מחקר נוסף הקים מתחם יציב Rev/B23 בהעדר של mRNAs המכיל את הקובץ. בנוכחות של בעל mRNA, Rev הנתק מ B23 ונקשר בעדיפות ל-HIV עם, המוביל לעקירה של B23²². זה לא ידוע איפה, ברמה הגרעינית תת, תאת ההפעלה ואת תהליך המרת Rev של B23 עבור HIV mRNA להתרחש. שני החלבונים מוצדדים להיכנס לנוקלאוולוס בו זמנית באמצעות B23 אינטראקציה. מעורבות של חלבונים סלולריים אחרים מארחים בנתיב הנוקלאוולאר של HIV צפוי. השיטות המתוארות בחקירה הפרוטסטנטית הזאת תסייע להבהיר את הגומלין של הנוקלאוולוס עם גורמים סלולאריים מארחים המעורבים במהלך הפתוגנזה HIV-1.

החקירה פרוטאומיקס הופעל באמצעות הביטוי של Rev nols מוטציות חד הנקודה (M4, M5, ו M6) והחלפות ארגינין מרובים (M2 ו-M9) עבור HIV-1_HXB2 הייצור. במודל זה, קו של תא של הלה ביטוי באופן מופתי Rev-1_HXB2 (hlfb) הוא מנוכר עם WT rev ומוטציות הפוך הכולל תג דגל בסוף 3 ‘. הנוכחות של WT Rev יאפשר שכפול ויראלי להתרחש בתרבות HLfB, בהשוואה מוטציות Rev-NoLS כי לא להציל מחסור Rev (M2 ו M9), או לאפשר שכפול נגיפי להתרחש אבל לא ביעילות כמו WT Rev (M4, M5, ו M6)¹. ליפוסט התא נאסף 48 h מאוחר יותר לאחר התפשטות ויראלי בנוכחות Rev הבעה ונתון immunoprecipitation עם מאגר לפירוק ממוטב עבור האינטראקציה Rev/B23. מיטוב מאגר לליזה באמצעות ריכוזי מלח משתנה מתואר, ושיטות החלבון של HIV-1 Rev מושווים ונותחו בכסף מוכתם או Coomassie מוכתם SDS-דף ג ‘ לים. הגישה הראשונה פרוטקוממיקס כרוכה בניתוח ישיר של דגימת שלווה מבוטא WT הפוך, M2, M6, ו M9 על-ידי טנדם ספקטרומטר מסה. הגישה השנייה שבה האלוטים של WT Rev, M4, M5, ו M6 עברו תהליך החילוץ ג’ל הוא לעומת הגישה הראשונה. פפטיד זיקה כדי Rev-NoLS מוטציות בהשוואה WT Rev מנותח ואת ההסתברות זיהוי חלבון מוצג. גישות אלה חושפים גורמים פוטנציאליים (נוקלאוקולאר ו-nonnucleolar) המשתתפים בתחבורה HIV-1 mRNA ושחבור עם Rev במהלך שכפול HIV-1. באופן כללי, פירוק התא, IP, ותנאי הימנעות מתוארים חלים על חלבונים ויראלי של עניין להבנת גורמים סלולריים מארחים המפעילים ומווסת מסלולים זיהומיות. הדבר חל גם על חקר גורמי מארח סלולריים הנדרשים להתמדה של דגמי מחלות שונות. במודל זה פרוטאומניקס, HIV-1 Rev IP ממוטב עבור B23 אינטראקציה כדי להבהיר גורמים נוקלאואוליאר מעורב בפעילות שיוט נוקלאוצילסמטי ו-HIV-1 mRNA מחייב. בנוסף, קווי התא המבטא באופן בלתי נשכח דגמי מחלות זיהומיות כי הם חסרים חלבונים מפתח של עניין ניתן לפתח, בדומה לקו התאים HLfB, כדי ללמוד מסלולים זיהומיות של עניין.

Protocol

1. תרבית תאים לשמור HLfB ב בינונית שונה של מדיום הנשר (DMEM) שיושלם עם 10% סרום העובר העוברי (FBS), 2 מ”מ L-גלוטמין, ו 1 mM נתרן פירובט בתוך רקמות-תרבות מטופלים 100 מ”מ לוחות. לשמור על תרביות תאים ב 37 ° c בתוך מחולל לחות שסופקו עם 5% CO2. המעבר מקשר תאים לצפיפות תאים של 1 x 106 תאים/mL. מחק את מד?…

Representative Results

Rev-nols יחיד ומספר נקודות מוטציות ארגינין, המתאים למגוון דפוסי לוקליזציה subcellular, נבדקו ביכולתם לתקשר עם גורמים מארחים סלולריים לעומת wt rev. wt rev-3דגל pcdna-דגל וקטור הביעו ביטוי בתרבות HLfB. מכלולי חלבון עובדו מפני התאים האולטימטיביים ומוכתמים בצבע כסף מגיב. Rev-NoLS-3דגל הוא לזיהוי (כ 18 kDa) בשלושה תנ…

Discussion

מנתח ספקטרומטר המסה השוואת מוטציות Rev-NoLS ו-WT Rev בנוכחות HIV-1 העריכו להבין גורמים נוקלאוולאר מעורב מחזור שכפול נגיפי. זה יזהה את רכיבי הנוקלאוולאר הדרושים לנגועים בנגיף. הנוקלאוולאר B23 יש זיקה גבוהה Rev-NoLS ופונקציות בלוקליזציה נוקלאואוליאר של Rev³ והובלה נוקלאוציטוטופלסמטי של מאוג…

Materials

Acetic acid	Fisher Chemical	A38S-212
Acetonitrile	Fisher Chemical	A955-500
Acrylamide:Bisacrylamide	BioRad	1610158
Ammonium bicarbonate	Fisher Chemical	A643-500
Ammonium persulfate	Sigma-Aldrich	7727-54-0
ANTI-Flag M2 affinity gel	Sigma-Aldrich	A2220
anti-Flag M2 mouse monoclonal IgG	Sigma-Aldrich	F3165
BioMax MS film	Carestream	8294985
Bio-Rad Protein Assay Dye Reagent Concentrate, 450 mL	Bio-Rad	5000006
B23 mouse monoclonal IgG	Santa Cruz Biotechnologies	sc-47725
Bromophenol blue	Sigma-Aldrich	B0126
Carnation non-fat powdered milk	Nestle	N/A
Cell scraper	ThermoFisher Scientific	179693PK
C18IonKey nanoTile column	Waters	186003763
Corning 100-mm TC-treated culture dishes	Fisher Scientific	08-772-22
Dithiothreitol	Thermo Scientific	J1539714
1 x DPBS	Corning	21-030-CVRS
ECL Estern blotting substrate	Pierce	32106
Ethanol, 200 proof	Fisher Chemical	A409-4
FBS	Gibco	16000044
Formic Acid	Fisher Chemical	A117-50
GelCode blue stain reagent	ThermoFisher	24590
Glycerol	Fisher Chemical	56-81-5
goat-anti-mouse IgG-HRP	Santa Cruz Biotechnologies	sc-2005
Iodoacetamide	ACROS Organics	122270050
KimWipe delicate task wiper	Kimberly Clark Professional	34120
L-glutamine	Gibco	25030081
Methanol	Fisher Chemical	67-56-1
NanoAcuity UPLC	Waters	N/A
Pierce Silver Stain Kit	Thermo Scientific	24600df
15-mL Polypropylene conical tube	Falcon	352097
Prestained Protein Ladder, 10 to 180 kDa	Thermo Scientific	26616
Protease inhibitor cocktail	Roche	4693132001
Purified BSA	New England Biolabs	B9001
PVDF  Western blotting membrane	Roche	3010040001
Sodium Pyruvate	Gibco	11360070
10 x TBS	Fisher Bioreagents	BP2471500
TEMED	BioRad	1610880edu
Triton X-100 detergent solution	BioRad	1610407
Trizaic source	Waters	N/A
trypsin-EDTA	Corning	25-051-CIS
Tween 20	BioRad	1706531
Synapt G2 mass spectrometer	Waters	N/A
Whatman filter paper	Tisch Scientific	10427813