HıV-1 çoğaltma sırasında devir Immünoplikasyon ve kütle spektrometresi yoluyla Nüklenolar faktörleri tanımlaması
Summary
Burada, kütle spektrometresi için HIV-1 replikasyonu varlığında Rev immünopresipitasyon açıklanmaktadır. Açıklanan yöntemler, HıV-1 enfeksiyonlu döngüsünde yer alan nüksolar faktörlerinin tanımlanması için kullanılabilir ve az çalışılan yolların karakterizasyonu için diğer hastalık modelleri için geçerlidir.
Abstract
HıV-1 enfeksiyöz döngüsü viral çoğaltma kolaylaştırmak için ana faktörler ile viral protein etkileşimleri gerektirir, paketleme, ve serbest. Enfeksiyöz döngü daha da infeksiyon düzenleyen ve nükresitoplazmik taşıma etkinleştirmek için HıV-1 RNA ile viral/konak protein kompleksler oluşumu gerektirir. HıV-1 Rev proteini, HıV-1 mRNAs ‘ın nükleer ihracatını, intronik CiS-hareket hedefleri ile multimerizasyon yoluyla-Rev yanıtı elemanı (RRE) gerçekleştirir. Rev arginin zengin motif (ARM) COOH-Terminus içinde bir nükle lokalizasyonu sinyali (NoLS) var, nükreolus Rev/RRE kompleksleri birikimi sağlar. Nükleolar faktörleri, mRNA bağımsız nükleer ihracat ve birleştirme aracılık ek olarak çeşitli fonksiyonlar aracılığıyla HıV-1 bulaşıcı döngüsü desteklemek için spekülasyonlar vardır. Kitle spektrometresi için HIV-1 çoğaltmasının bulunması halinde, Rev nüklenolar mutasyonları (silme ve tek noktalı Rev-nols mutasyonları) ile karşılaştırıldığında, vahşi tip (WT) Rev ‘in immünopresipitasyon yöntemini tarif ediyoruz. Nüklerokositasmik taşımacılığında (nucleophosmin B23 ve nükcolin C23), hücresel yapıştırma faktörlerinin yanı sıra, Rev-NoLS mutasyonlarının varlığında Rev ile etkileşimi kaybetmek. SnoRNA C/D kutusu 58 gibi çeşitli nükseolar faktörleri, Rev mutasyonları ile etkileşimi kaybetmek için tanımlanır, ancak HıV-1 çoğaltma döngüsünde fonksiyonları bilinmeyen kalır. Burada sunulan sonuçlar, HıV-1 enfeksiyonlu döngüsünü korumak için viral/konak nüksolar faktörlerinin tanımlanması için bu yaklaşımın kullanımını göstermektedir. Bu yaklaşımda kullanılan kavramlar, az çalışılan yolların karakterizasyonu gerektiren diğer viral ve hastalık modelleri için geçerlidir.
Introduction
Nükl, viral replikasyon için gerekli çeşitli hücresel ev sahibi ve viral faktörlerin etkileşim zemin olarak öne olduğunu. Nükleyer, üç farklı bölmeye bölünmüş kompleks bir yapıdadır: fibriler bölmesi, yoğun fibriler bölmesi ve granüler bölme. HıV-1 Rev proteini özellikle granüler bölmeler içinde lokalleştirir; Ancak, bu yerelleştirme deseni nedeni bilinmiyor. Nols dizisi içinde tek noktalı mutasyonların varlığını (Rev mutasyonlar 4, 5, ve 6), Rev bir nükle desen korur ve daha önce HIV-1HXB2 çoğaltma kurtarmak için gösterilmiştir, ancak, daha düşük verimlilik ile karşılaştırıldığında WT Rev1 . Tüm tek nokta mutasyonlar HıV-1NL4-3 bulaşıcı döngüsü sürdürmek mümkün değildir. NoLS dizisi içinde birden çok tek noktalı mutasyonlar varlığında (Rev-NoLS mutasyonları 2 ve 9), Rev çekirdek ve sitoplazması boyunca dağıtmak için gözlenen ve HıV-1HXB2 çoğaltma1kurtarmak mümkün olmamıştır. Bu proteomik çalışmanın amacı, nükselolar yanı sıra, Rev-aracılı HıV-1 bulaşıcı yolunda yer alan nonnüktrinolar hücresel faktörleri deşifre etmektir. Rev immünopyemek koşulları, nüklenolar B23 phosphoprotein ile etkileşimi ile optimize edilmiştir, daha önce nükloon mutasyonların varlığında Rev ile etkileşimi kaybetmek gösterilmiştir.
Rev hücresel faktörler yoğun geçmişte incelenmiştir; Ancak, bu viral patogenezi yokluğunda yapıldı. Bir protein, özellikle, bu çalışmada HIV-1 çoğaltma sırasında Rev etkileşimi ile karakterize nükvolar fosfoprotein B23-aynı zamanda nucleophosmin (NPM), numatrin veya NO38 amfitolit2,3 olarak adlandırılır 4. B23 üç isoformlar olarak ifade edilir (NPM1, NPM2, ve NPM3)-tüm üyeleri nucleophosmin/nükleoplazmin nükleer refakatçi aile5,6. NPM1 moleküler refakatçi, nüklozomların uygun montajında, kromatin yüksek sıralı yapılarında yer alan protein/nüklik asit kompleksleri oluşumunda,7,8ve toplama önlenmesi ve hedef proteinlerin N-terminal çekirdek etki alanı (kalıntıları 1-120)9ile yanlış katlanması. NPM1 işlevselliği çekirdek ve sitoplazması arasında preribosomal partiküllerin taşınması ile ribozom Genesis uzanır10,11, dahili transkripsiyonu spacer serisindeki preribosomal RNA işlenmesi 12,13, ve ribozomal montaj sırasında proteinlerin nüklolar toplama tutuklama14,15. NPM1 apoptozis inhibisyonu içinde bulaşmış16 ve tümör bastırıcı arf stabilizasyonu17,18 ve p5319, bir Onkojenik faktör ve tümör bastırıcı olarak ikili rolünü açığa. NPM1 genom stabilitesi, centrosome çoğaltma ve transkripsiyon hücresel faaliyetlerine katılır. NPM1, hücre döngüsü interfaz sırasında nükleollerde, mitozis sırasında kromozomal çevre boyunca ve mitozun sonucu olarak prenüsolar gövdelere (PNB) bulunur. NPM2 ve NPM3 malignite sırasında değiştirilmiş ifade seviyeleri uğrar NPM1 olarak iyi çalışılmıştır değildir20.
NPM1, iç NES ve NLS9,21 ve daha önce HIV-1 tat ve Rev proteinleri nükleer ithalatı sürücü bildirilmiştir çeşitli nükleer/nükleolar proteinlerin nükleoplazmik mekik belgelenmiş. B23-bağlayıcı-Domain-β-galactosidase Fusion proteinlerin varlığında, tat Sitoplazmanın içinde mislocalizes ve Transaktivasyon etkinliğini kaybeder; Bu B232için tat güçlü bir benzeşimi gösterir. Başka bir çalışmada RRE içeren mRNAs yokluğunda bir Rev/B23 istikrarlı kompleks kuruldu. RRE mRNA huzurunda, Rev B23 dan ayrışıp ve tercihen HIV RRE bağlar, B2322deplasmanında lider. Nerede, subnuclear düzeyinde, tat transaktivasyonu ve B23 HIV mRNA için Rev değişim süreci gerçekleşir bilinmiyor. Her iki protein B23 etkileşimi ile aynı anda nükolus girmek için öne vardır. Diğer ev sahibi hücresel proteinlerin HıV nükselolar yolu içinde katılımı bekleniyor. Bu proteomik soruşturmada açıklanan yöntemler, HıV-1 patogenezi sırasında yer alan hücre faktörleri ile nükselolus ‘un etkileşimlerine yardımcı olacaktır.
Proteomik soruşturma, HıV-1HXB2 üretimi Için Rev nols tek noktalı mutasyonlar (M4, M5 ve M6) ve birden fazla arginin değiştirme (m2 ve M9) ifadesi ile başlatıldı. Bu modelde, bir hela hücre hattı stabil Rev eksikliği HIV-1HXB2 (hlfb) WT Rev ve Rev nüklemler mutasyonlar 3 ‘ End bir bayrak etiketi içeren transfekte olduğunu ifade ediyor. WT Rev varlığı HLfB kültüründe, Rev eksikliği (m2 ve M9) kurtarmak değil Rev-NoLS mutasyonlar ile karşılaştırıldığında, viral replikasyon gerçekleşmesi için izin verecektir veya viral çoğaltmanın gerçekleşmesi için izin verir, ancak gibi verimli WT Rev (M4, M5, ve M6)1. Cell lysate, Rev ifadesinin varlığında viral proliferasyon sonrası ve Rev/B23 etkileşimi için optimize edilmiş bir liziz tamponu ile immünopresipitasyon ‘a maruz kaldıktan sonra 48 h alınır. Değişken tuz konsantrasyonlarını kullanarak lizis tampon optimizasyonu açıklanmıştır ve HıV-1 Rev için protein elüsyon yöntemleri gümüş lekeli veya Coomassie-vitray-sayfa jeller içinde karşılaştırılır ve analiz edilir. İlk proteomik yaklaşımı, tandem kütle spektrometresi tarafından ifade edilen WT Rev, m2, M6 ve M9 tarafından el ile oluşturulan bir numunenin doğrudan analizini içerir. WT Rev, M4, M5 ve M6 ‘ın atlatılacağı ikinci bir yaklaşım, ilk yaklaşımla karşılaştırıldığında bir jel ekstraksiyon işlemi uygulandı. WT Rev ile karşılaştırıldığında Rev-NoLS mutasyonları peptid yakınlık analiz edilir ve protein tanımlama olasılığı görüntülenir. Bu yaklaşımlar, HIV-1 mRNA taşımacılığında ve Rev ile HıV-1replikasyon sırasında birleştirme sürecinde bulunan olası faktörleri (nüklerolar ve nonnüklerolar) ortaya çıkarır. Genel olarak, hücre lizis, IP, açıklanan ve elüsyon koşulları, enfeksiyon yollarını etkinleştirmek ve düzenleyen ana hücresel faktörlerin anlaşılması için ilgi viral proteinlere uygulanabilir. Bu da çeşitli hastalık modellerinin Kalıcılık için gerekli hücresel ana faktör çalışması için geçerlidir. Bu proteomik modelde, HıV-1 Rev IP, nükle sitoplazmik mekik aktivitesi ve HıV-1 mRNA bağlayıcılığı ile ilgili olarak B23 etkileşim için optimize edilmiştir. Ayrıca, hücre hatları stabil ilgi anahtar proteinlerin eksiktir bulaşıcı hastalık modelleri ifade, HLfB hücre hattına benzer, ilgi bulaşıcı yollar çalışmak için geliştirilebilir.
Protocol
Representative Results
Discussion
HıV-1 varlığında Rev-NoLS mutasyonları ve WT Rev karşılaştırması kitle spektrometrik analizleri viral çoğaltma döngüsünde yer alan nüklesolar faktörleri anlamak için değerlendirildi. Bu viral infeksiyonun için gerekli nükviolar bileşenlerini belirleyecekti. Nüknikolar B23, Rev-NoLS ‘ a yüksek benzeşme ve devir3 ‘ ün nüklevin lokalizasyonunda ve Rev-Bound HIV mrnas22‘ nin nüklusitoplazmik taşınması işlevlerine sahiptir. Tek veya birden fazla a…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Yazarlar Dr. Barbara K. Felber ve Dr George N. Pavlakis HLfB bağlılık kültürü Ulusal Sağlık Enstitüleri (NıH) AıDS araştırma ve referans reaktif programı, Bölüm AıDS, Ulusal alerji ve bulaşıcı Enstitüsü tarafından sağlanan kabul Hastalıklar (NıAıD), NıH. Yazarlar ayrıca NıH, hibe AI042552 ve AI029329 tarafından sağlanan finansal kaynakları kabul.
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 |
References
- Arizala, J. A. C., et al. Nucleolar Localization of HIV-1 Rev Is Required, Yet Insufficient for Production of Infectious Viral Particles. AIDS Research and Human Retroviruses. , (2018).
- Li, Y. P. Protein B23 is an important human factor for the nucleolar localization of the human immunodeficiency virus protein Tat. Journal of Virology. 71, 4098-4102 (1997).
- Szebeni, A., et al. Nucleolar protein B23 stimulates nuclear import of the HIV-1 Rev protein and NLS-conjugated albumin. Biochimie. 36, 3941-3949 (1997).
- Truant, R., Cullen, B. R. The arginine-rich domains present in human immunodeficiency virus type 1 Tat and Rev function as direct importin beta-dependent nuclear localization signals. Molecular and Cellular Biology. 19, 1210-1217 (1999).
- Eirin-Lopez, J. M., Frehlick, L. J., Ausio, J. Long-term evolution and functional diversification in the members of the nucleophosmin/nucleoplasmin family of nuclear chaperones. Génétique. 173, 1835-1850 (2006).
- Frehlick, L. J., Eirin-Lopez, J. M., Ausio, J. New insights into the nucleophosmin/nucleoplasmin family of nuclear chaperones. BioEssays. 29, 49-59 (2007).
- Okuwaki, M., Matsumoto, K., Tsujimoto, M., Nagata, K. Function of nucleophosmin/B23, a nucleolar acidic protein, as a histone chaperone. FEBS Letters. 506, 272-276 (2001).
- Szebeni, A., Olson, M. O. Nucleolar protein B23 has molecular chaperone activities. Protein Science. 8, 905-912 (1999).
- Hingorani, K., Szebeni, A., Olson, M. O. Mapping the functional domains of nucleolar protein B23. Journal of Biological Chemistry. 275, 24451-24457 (2000).
- Borer, R. A., Lehner, C. F., Eppenberger, H. M., Nigg, E. A. Major nucleolar proteins shuttle between nucleus and cytoplasm. Cell. 56, 379-390 (1989).
- Yun, J. P., et al. Nucleophosmin/B23 is a proliferate shuttle protein associated with nuclear matrix. Journal of Cellular Biochemistry. 90, 1140-1148 (2003).
- Savkur, R. S., Olson, M. O. Preferential cleavage in pre-ribosomal RNA byprotein B23 endoribonuclease. Nucleic Acids Research. 26, 4508-4515 (1998).
- Herrera, J. E., Savkur, R., Olson, M. O. The ribonuclease activity of nucleolar protein B23. Nucleic Acids Research. 23, 3974-3979 (1995).
- Grisendi, S., et al. Role of nucleophosmin in embryonic development and tumorigenesis. Nature. 437, 147-153 (2005).
- Itahana, K., et al. Tumor suppressor ARF degrades B23, a nucleolar protein involved in ribosome biogenesis and cell proliferation. Molecular Cell. 12, 1151-1164 (2003).
- Ye, K. Nucleophosmin/B23, a multifunctional protein that can regulate apoptosis. Cancer Biology & Therapy. 4, 918-923 (2005).
- Kuo, M. L., den Besten, W., Bertwistle, D., Roussel, M. F., Sherr, C. J. N-terminal polyubiquitination and degradation of the Arf tumor suppressor. Genes & Development. 18, 1862-1874 (2004).
- Kuo, M. L., den Besten, W., Thomas, M. C., Sherr, C. J. Arf-induced turnover of the nucleolar nucleophosmin-associated SUMO-2/3 protease Senp3. Cell Cycle. 7, 3378-3387 (2008).
- Horn, H. F., Vousden, K. H. Cancer: guarding the guardian. Nature. 427, 110-111 (2004).
- Grisendi, S., Mecucci, C., Falini, B., Pandolfi, P. P. Nucleophosmin and cancer. Nature Reviews Cancer. 6, 493-505 (2006).
- Dingwall, C., et al. Nucleoplasmin cDNA sequence reveals polyglutamic acid tracts and a cluster of sequences homologous to putative nuclear localization signals. The EMBO Journal. 6, 69-74 (1987).
- Fankhauser, C., Izaurralde, E., Adachi, Y., Wingfield, P., Laemmli, U. K. Specific complex of human immunodeficiency virus type 1 rev and nucleolar B23 proteins: dissociation by the Rev response element. Molecular and Cellular Biology. 11, 2567-2575 (1991).
- Valdez, B. C., et al. Identification of the nuclear and nucleolar localization signals of the protein p120. Interaction with translocation protein B23. Journal of Biological Chemistry. 269, 23776-23783 (1994).
- Li, Y. P., Busch, R. K., Valdez, B. C., Busch, H. C23 interacts with B23, a putative nucleolar-localization-signal-binding protein. European Journal of Biochemistry/FEBS. 237, 153-158 (1996).
- Adachi, Y., Copeland, T. D., Hatanaka, M., Oroszlan, S. Nucleolar targeting signal of Rex protein of human T-cell leukemia virus type I specifically binds to nucleolar shuttle protein B-23. Journal of Biological Chemistry. 268, 13930-13934 (1993).
- Szebeni, A., Herrera, J. E., Olson, M. O. Interaction of nucleolar protein B23 with peptides related to nuclear localization signals. Biochimie. 34, 8037-8042 (1995).
- Tsuda, Y., et al. Nucleolar protein B23 interacts with Japanese encephalitis virus core protein and participates in viral replication. Microbiology and Immunology. 50, 225-234 (2006).
- Ning, B., Shih, C. Nucleolar localization of human hepatitis B virus capsid protein. Journal of Virology. 78, 13653-13668 (2004).
- Lee, S. J., Shim, H. Y., Hsieh, A., Min, J. Y., Jung, G. Hepatitis B virus core interacts with the host cell nucleolar protein, nucleophosmin 1. Journal of Microbiology. 47, 746-752 (2009).
- Huang, W. H., Yung, B. Y., Syu, W. J., Lee, Y. H. The nucleolar phosphoprotein B23 interacts with hepatitis delta antigens and modulates the hepatitis delta virus RNA replication. Journal of Biological Chemistry. 276, 25166-25175 (2001).
- Li, Y. J., Macnaughton, T., Gao, L., Lai, M. M. RNA-templated replication of hepatitis delta virus: genomic and antigenomic RNAs associate with different nuclear bodies. Journal of Virology. 80, 6478-6486 (2006).
- Yang, T. H., et al. Purification and characterization of nucleolin and its identification as a transcription repressor. Molecular and Cellular Biology. 14, 6068-6074 (1994).
- Sarek, G., et al. Nucleophosmin phosphorylation by v-cyclin-CDK6 controls KSHV latency. PLoS Pathogens. 6, 1000818 (2010).
