Alphaherpes 바이러스 선행 성 전송 및 확산의 라이브 셀 이미징
Summary
alphaherpes 바이러스 감염의 라이브 셀 이미징 직접 수송 및 간 스프레드의 동적 이벤트 분석을 할 수 있습니다. 여기, 우리는 차 신경의 감염시 바이러스 어셈블리의 시각화를 촉진하기 위해 형광 융합 단백질을 발현하는 재조합 바이러스의 변종을 활용 방법론을 제시한다.
Abstract
살아있는 세포 형광 현미경 기술뿐만 아니라 형광 융합 단백질을 표현하는 재조합 바이러스 변종의 건설의 발전은 수송과 뉴런의 alphaherpes 바이러스 감염의 확산을 실시간으로 시각화를 가능하게했다. 라이브 셀 이미징과 함께 바이러스 성 막, 외피 및 캡시드에 새로운 형광 융합 단백질의 유틸리티, 축삭 내에서 전송을 겪고 바이러스 입자 어셈블리를 확인했다. 비슷한 도구가 성공적으로 세포 사이에 전송 비리의 수와 다양성을 정량화하는 바이러스 입자의 확산 세포 – 세포의 분석에 사용되어왔다. 중요한 것은, 선행 성 수송과 확산의 라이브 셀 이미징 기술은 입자의 전송 속도, 입자 분포, 단백질 지방화의 시간적 분석 등 다양한 정보를 생성합니다. 클래식 바이러스 성 유전자 기술과 함께, 이러한 방법론 중요한 통찰력을 제공하고 있습니다중요한 기계적인 문제에. 이 문서에서 우리는 자세히 alphaherpes 바이러스 수송과 확산의 기본적인 질문에 대답하기 위해 개발 된 이미징 방법을 설명합니다.
Introduction
alphaherpes와 같은 단순 포진 바이러스와 같은 바이러스 (HSV) -1, -2, 그리고 pseudorabies 바이러스에 의한 말초 신경계 (PNS)의 감염 (PRV) 바이러스 라이프 사이클 전반에 걸쳐 여러 가지 복잡하고 규제가 심한 단계를 포함한다. PNS의 뉴런 내에서의 운반은 기본 바이러스 감염 및 후속 호스트 간 스프레드 모두의 이벤트 기간 동안 중요합니다. 바이러스 생활주기의 두 가지 구성 요소를 조절 분자 메커니즘, 멀리 축삭 (선행 성 전송) 및 감염 세포 (선행 성 확산)에 비리의 연속 전송에서 세포 기관에서 바이러스 어셈블리를 직접 전송 이해 헤르페스 바이러스 병인에 중요하다.
신경에 바이러스 입자의 전송과 송신은 성숙한 감염 virion의 1,2의 집합에 따라 달라집니다. 면역 (IF)과 전자 현미경 (EM)를 포함하여 이전에 고정 된 분석은, 입자의 조립 상태와 제자를 연구하는 데 사용되었다EIN 상호 작용 virion의 수송 및 확산 3-6와 관련. 그러나 화학 고정에 의해 도입 운반 비리 실험 유물의 동적 특성은 고정 된 이미지 7,8의 해석을 혼동. 최근 바이러스 형광 융합 단백질의 수는 단백질 기능의 무시할만한 영향을 미칠 HSV와 PRV에 대해 설명하고있다. 캡시드, 외피 및 당 단백질 9-11 : 녹색 형광 단백질 (GFP), 레드 형광 단백질 (mCherry 또는 MRFP) 형광체는 종종 성숙한 virion의 세 가지 구조 구성 요소의 두 가지 영상을 허용 한 쌍이된다. 이중 라벨 바이러스를 사용하여 선행 성 교통 세포 이미징을 살고는 수송 도중 바이러스 입자의 조립 상태를 시각화. 바이러스 변종을 표현 유사 형광은 수와 확산 12,13 다음 바이러스 게놈의 다양성을 시각화하는 데 사용됩니다. 형광 단백질의 특성 (14,15에 리뷰) 크게 영향을바이러스 또는 휴대 어셈블리를 시각화 할 수있는 능력. 야생형 기능의 보존을위한 새로운 단백질 융합을 설계하고 테스트 할 때 자기 상호 작용과 안정성 등 형광 단백질의 고유 특성이 고려되어야한다.
형광 단백질의 융합, 두 체외 세포 배양 시스템에서 잘 특성화와 함께 헤르페스 바이러스 감염의 라이브 셀 이미징에 대한 사용된다 : 해리 16, 17 (그림 1A) 쥐 우수 자궁 경부 신경절 (SCG) 뉴런을하게 구분. 두 시스템에서 배아 SCG의는 하나의 세포 기관에 해리, 해부, 체외 배양 18에 대한 도금. SCG 신경은 자율 신경계의 일부이며 쉽게 성숙한 편광 상태 전직 생체에 배양 신경 성장 인자 (NGF)으로 구분 될 수있다. 해리 SCG 뉴런은 F 수 축색 돌기의 확장 된 네트워크를 형성또는 그들이 선행 성 교통 6를 받아야로 바이러스 입자의 시각화. 구획화 SCG 문화는 신경 세포체 (S 구획) 및 원위부 축삭 말단 (N 칸) 19의 유체 절연을 제공합니다. 원래 20 수정 Campenot 챔버 17를 사용하여 구획 된 뉴런의 건설 및 사용에 대한 자세한 프로토콜의 수는 이전에 다음 ID로 출판되었다. 유체 분리는 신경 세포 기관 및 격리 된 축삭 말단에 전송 한 후 자손 비리의 탐지를 선택적으로 감염 할 수 있습니다. 감염 전에 말단에 상피 세포를 도금하는 것은 바이러스 감염의 확산을 위해받는 세포를 제공합니다.
이 모든 라이브 셀 이미징 실험을위한 중요한 많은 필수 요소가 있지만, 우리의 프로토콜에 가장 관련이 있습니다 : 자동 이미지 수집, 형광등 조명, 영상의 속도 및 환경 제어. 모든 이미징 실험을 위해, 우리는 사용거꾸로, 자동화, epifluorescence에 조명 현미경 (그림 1B). 현미경은 니콘 이클립스 티베이스 중심으로 빠르게 재구성 자동화 이미지 수집하는 동안 현미경의 컴퓨터 제어 자동화 시스템의 숫자를 채택하고 있습니다. 형광 조명을 위해, 우리는 조명 경로를 따라 중립적 인 밀도 필터 감쇠 할 수 있습니다 광범위한 스펙트럼 수은 아크 램프를 사용합니다. 여기 필터는 형광 조명의 스펙트럼을 제한하고 멀티 패스 이색 거울과 형광 방출 필터 특정 형광 물질을 시각화와 결합 할 때. 여기 및 방출 필터는 서로 다른 형광 채널의 빠른 연속 획득을 가능하게하는 독립적 인 고속 스위칭 필터 휠에 장착되어 있습니다. 이미지 수집의 속도는 더욱 낮은 강도 신호와 짧은 이미지 번 읽어 검출에 유용 민감하고 빠른 EM-CCD 카메라로 향상됩니다. microsc의 환경 제어OPE는 인큐베이터 가열 스테이지 위쪽 및 가습 및 CO 2 농축 분위기 인큐베이터로 전달되는 동안 고온에서 샘플을 유지하기 위해 대물 렌즈 히터로 이루어집니다. 현미경 있으며 25 유지 온도와 어두운 방에 보관 ° C 모든 창에 암막 커튼을 최소화 외부 빛. 다음 프로토콜은 선행 성 전송 및 확산 분석이 시스템의 사용을 설명합니다.
대안의 숫자는 라이브 셀 이미징의 변수를 제어하기 위해 존재합니다. 현미경 설정의 제어는 수동으로 또는 독점 소프트웨어에 따라 자동화 된 시스템을 통해 수행 할 수 있습니다. 형광 조명은 할로겐, LED 또는 레이저 소스를 얻을 수 있습니다. 영상의 속도는 필터 전환의 속도와 짝을 탐지 시스템에 신호를 시각화하는 시간으로 변경됩니다. 환경 제어 마일에 특수 하드웨어를 얻을 수 있습니다croscope 단계 전부 또는 가열 가습 상자에서 현미경의 일부, 또는 현미경을 수행 할 실내의 온도를 상승으로의 인클로저. 이러한 대안 각각의 비용 및 성능과 관련된 장점과 단점이 있습니다.
다음 프로토콜, 우리는 당신에게 세부 사항을 재조합 바이러스 변종의 사용을 통해 빠른 선행 성 전송 및 alphaherpes 바이러스의 선행 성 확산을 연구하는 라이브 셀 이미징을 사용합니다. 실시간 라이브 셀 이미징 캡시드 (capsid), 외피 및 / 또는 축삭 11에서 전송받은 동적 구조에서 당 단백질의 공동 지방화를 시각화. 구획화의 연결을 문화의 하룻밤 인터벌 영상은 감염 세포 12의 축삭 virion의 탈출구 감염을 시각화. 여기에 제시된 프로토콜은 우리의 특정 이미징 시스템에 사용하도록 최적화되어 있지만, 라이브 셀 이미징의 네 가지 요소에 상대적으로 넓은 의미로 표시됩니다. 토론 우리더 세부 사항이 성공적으로 실험에 필요한 최적화의 일부 것이다.
Protocol
Representative Results
Discussion
그들은 관찰의 행위에 의한 중요한 변경없이 발생할 라이브 셀 이미징의 목표는 생물 학적 과정을 관찰합니다. 환경 제어, 영상의 속도 및 형광 조명이 목표는 세 가지 변수를 최적화하여 달성된다. 이러한 상호 종속 변수는 가능한 이미징 조건을 달성하기 위해 균형을해야합니다. 제시된 프로토콜은 대표적인 결과를 생성하는 특정 조건을 사용합니다. 우리는 간략하게 제시하는 특정 방법을 자?…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
LWE와 RK는 건강 보조금 R37 NS033506-16 R01 NS060699-03의 미국 국립 연구소에 의해 지원됩니다. MPT는 미국 암 협회 박사후 연구 원정대 (PF-10-057-01-MPC)에 의해 지원되었다. 박사 매튜 리먼 박사 오렌 Kobiler의 조언과 지식 현미경 구성과 라이브 셀 이미징 방법을 설계에 쓸모 있었다. 우리는 또한 현미경의 취득, 설치 및 성능에서의 기술 지원 닐 발로과 니콘 인스트루먼트의 브라이언 T. 케인 덕분에 확장 할 수 있습니다.
Materials
| Name | Company | Catalogue number |
| 35 mm glass bottom culture dish | MatTek Corporation; Ashland, MA | P35G-1.5-20-C |
| 35 mm μ-Dish | Ibidi USA LLC, Verona, WI | 81156 |
| Microscope body | Nikon Instruments Inc. | Nikon Eclipse Ti |
| Motorized microscope X-Y stage | Prior Scientific; Rockland, MA | H117 ProScan Flat Top |
| Motorized filter wheels | Prior Scientific | HF110 10 position filter wheel |
| Fluorescent illumination source | Lumen Dynamics; Mississauga, Ontario Canada | X-Cite 120Q |
| Multi-band Fluorescence filter sets | Chroma Technology Corp.; Bellows Falls, VT | 89000 Sedat Quad – ET 89006 ECFP/EYFP/mCherry – ET |
| EM-CCD camera | Andor Technology USA; South Windsor, CT | iXon3 897 |
| Chamlide stage top environmental incubator | Live Cell Instruments; Seoul, South Korea | TC-L-10 |
| Objective lens heater | Bioptecs; Butler, PA | 150803 Controller 150819-12-08 Heater |
| Analysis software | Nikon Instruments Inc.; Melville, NY | NIS Elements |
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