인플루엔자 바이러스 Hemagglutinins의 결합력 및 특이도를 평가하기위한 소형화 글리 칸 마이크로 어레이 분석
Summary
Using a printed glycan microarray strategy, a conventional 96-well plate assay was miniaturized for analysis of influenza A virus hemagglutinin avidity and specificity for sialic acid containing receptors.
Abstract
작용 성 수용체는 세포 내로 진입하는로서 인플루엔자 바이러스 (IAV) hemagglutinins는 세포 표면의 시알 산을 인식한다. 야생 물새는 IAV의 자연 저수지하지만, IAV는 가금류, 돼지, 말과 인간 종의 장벽을 통과 할 수 있습니다. 조류 바이러스가 사람 바이러스는 우선적 α2-6 결합 (인간 형 수용체)와 시알 산을 인식하는 반면 α2-3 결합 (조류 형 수용체)에 의해 끝에서 두 번째 갈락토스에 첨부 된 시알 산을 인식한다. 조류 바이러스가 인간 형 수용체에 적응하는 경우 모니터하기 위해 여러 가지 방법을 사용할 수있다. 합성 sialosides의 다양한 라이브러리와 글리 칸 마이크로 어레이는 점점 수용체 특이성을 평가하는 데 사용됩니다. 그러나,이 기술은 avidities 측정에 사용되지 않는다. 결합력의 측정은 통상적으로, 종래의 폴리 프로필렌 96 웰 플레이트에 흡착 글리 칸으로 희석 한 바이러스 헤 마글 루티 닌 또는 결합을 평가함으로써 달성된다. α이 분석에서, 글리 칸2-3 또는 α2-6 시알 산은 비오틴에 결합 스트렙 타비 딘 판에 흡착 또는 직접 플라스틱에 흡착 폴리 아크릴 아미드 (PAA)에 연결되어있다. 우리는 크게 직접 마이크로 웰 유리 슬라이드에 PAA 링크 sialosides과 비 PAA 연결된 대응을 인쇄하여이 분석을 소형화했다. 하나의 슬라이드에 48 배열이 셋업은, 6 글리 칸은이 비 시알 릴화 통제를 포함한 6 개의 글리 칸을 심문, 8 희석에 결합 단백질의 동시 분석 할 수 있습니다. 이는 기존의 플레이트 분석에서 18 배 96 웰 플레이트에 해당합니다. 글리 칸 배열 형식은 화합물 및 생물학적 제제의 소비를 감소함으로써 효율성을 크게 향상시킨다.
Introduction
야생 물새 IAV위한 자연 저장고 있지만 IAV 가금류 인간을 포함한 포유 동물에 종 장벽을 통과 할 수있다. 인간 바이러스 α2-6 결합 시알 산 (사람 형 수용체)에 결합하는 반면 조류 IAVs은 α2-3 결합 시알 산 (조류 형 수용체)를 인식한다. 효율적으로 복제 및 조류 IAV 인간 형 수용체 1에 결합 할 필요가 인간 사이에 전송 할 수 있습니다.
IAVs는 자신의 헤 마글 루티 닌 (HA)과 뉴 라미니다 아제 (NA) 엔벨로프 당 단백질의 항원 성을 특징 혈청에 따라 구분된다. NA는 바이러스 라이프 사이클 및 절단 시알 산 (2)의 타단 수용체 – 파괴 효소 인 반면, HA는, 시알 산에 결합한다. H1N1, H2N2 및 H3N2을 포함한 모든 인간 감염 바이러스는 조류 기원 3 있습니다. 인간의 크로스 오버에 여러 조류 수십 년의 마지막 두 이상 H5N1, H7N7 및 H7N9으로 발생되는 가장 잘 알려진; 하우버전이 다른 아형보다 산발적으로 인간을 감염 한 (H6N1, H7N1, H7N2, H9N2, H10N7, H10N8) 4. 다행스럽게도, 이러한 바이러스 중 어느 것도 완전한 인간 형 α2-6 결합 시알 산 수용체 5-8에 적응할 수 없었을 것 같다. 조류 또는 기타 동물 매개 바이러스의 적응은 인간의 건강에 치명적인 영향을 미칠 수있는 인간의 호스트에 복제 및 전송을 수용합니다. 따라서,이 바이러스는 새로운 인플루엔자 바이러스의 전세계 감시 도움이 될 것입니다 인간 형 수용체에 결합하는 발전 방법에 대한 사전 지식.
수용체 환경 설정의 결정은 처음으로 서로 다른 종의 적혈구를 사용하여 밝혀와 독감 연구자 9-12 중 선호 분석 유지했다. 조류 바이러스가 α2-3 시알 산 및 시알 산을 연결 α2-6 인간의 바이러스를 인식 데모는 원래 효소 리를 각각 포함하도록 설계 적혈구의 혈구 응집을 사용하여 분석에 근거했다13, 14을 nkages. 판독은 혈구 응집, 바이러스 학자 표준 분석되지만, 기본 글리 칸 구조는 단지 단말기 결합을 정의하지 않는다. 또한, 셀을 재 sialylate하는 데 사용 sialyltransferases의 제한된 유용성이 15-18 분석법의 사용을 제한하고있다. 이어서, 수용체 – 결합 선호도를 결정하는 다른 방법이 플레이트 – 기반 분석법 (19, 20)의 폴리 아크릴 아미드 (PAA) 또는 폴리 글루탐산 (PGA) 구조로 연결된 시알 릴화 된 글리 칸 구조를 사용하여 도입되었다. 여러 변형은, 견고하고 신뢰할 민감 형 ELISA 분석 결과 21-23, 각각의 마이크로 타이 터 플레이트로 글리 칸 또는 바이러스를 도포 가능하다. 대안 적으로, 비오틴 연결 글리 칸은 PAA / PGA를 대체하고 스트렙 타비 딘 – 코팅 된 플레이트 2,24에 접합 될 수있다. 일부 특정 혈청이 요구 될 수 있지만, ELISA를가 PAA에 연결 표준 및 여러 글리 칸 쉽게되어 있습니다 commerciallY와 비 시판 (기능 글리코 믹스를위한 컨소시엄 (http://www.functionalglycomics.org)).
글리 칸 마이크로 어레이 기술은 여러 다른 글리 칸이 발견 될 때, 수용체 특이성을 결정하는 매우 중요한 도구로 등장, 서로 다른 구조의 다양한 결합하면 하나의 분석 25-29에서 평가 될 수있다. 이러한 구조 IAV의 결합은 IAV 우선적 30-33을 인식 글리 칸 구조의 더 나은 이해를 제공한다. 당쇄 마이크로 어레이는 결합 분석을 수행하기위한 샘플 량을 소량 만 필요로 스폿 (2 NL) 당 당쇄 분의 양을 사용한다. 그러나, 이러한 배열은 일반적으로 글리 칸 수용체의 특이성을 평가하는 데에만 사용됩니다. 여러 농도 범위에서 여러 바이러스 또는 헤 마글 루티 닌 단백질의 분석이 요구되기 때문에 슬라이드의 개수를 금지 할 수있다. 또한, 지금까지 상대적인 결합력 분석은 당쇄 AR을 이용하여 개발되지 않았다선 기술.
비교 당쇄 마이크로 어레이 기술 및 ELISA 기반 분석법에서 PAA 연결된 글리 칸의 감도에 의해 제공되는 낮은 샘플 조건을 결합하기 위해 유사하거나 더 나은 해상도 높은 처리량 분석을 허용하는 멀티 – 웰 당쇄 어레이를 개발하기 위해 노력 기존의 ELISA 기반 분석한다. 동시에, 우리는 소비 생물학적 및 기자 화학 물질의 양을 최소화하고 싶었다. 궁극적 인 결과는 구체적 IAV 특이성을 모니터링하기 위해 개발 된 소형 결합력 분석이고, 다른 글리 칸 결합 단백질을 평가하기 위해 동일하게 적용 가능하다. 테프론 마스크 48 마이크로 웰에 분리 된 유리 슬라이드를 사용하여, 글리 칸은 6 개 웰 당 6 회 반복에서 발견된다. 마이크로 어레이 플랫폼 수용체에서 동일한 경향 여러 장점 매크로 ELISA 포맷에서 본 바인딩 제공한다. 이러한 여러 행의 코팅에 비해 최소한의 샘플을 사용하여 (I)의 화합물을 6 회 반복 인쇄를 포함 I물론 당 100 μl를 사용하여 NA 판; (II) 여러 다른 화합물은 컨트롤을 포함하는 단일 아니라, 동시에 분석; (III) 배양 볼륨과의 대규모 감소; (IV), 형광 판독을 사용하여 더 큰 다이나믹 레인지. 하나의 슬라이드는 18 배, 96 웰 플레이트에 상응하는 것으로 계산 될 수있다.
다음 프로토콜, 제조 및 분석의 실험실 할 수와 함께 마이크로 어레이이 소형화 ELISA 형식을 제조 할 수 있어야한다 발견했다.
Protocol
Representative Results
Discussion
IAV 수용체 특이성을 평가하는 것은 조류 바이러스의 대유행 가능성을 분석하는 중요한 단계이다. 바이러스에 의해 시알 산 인식은 같은 셀에 결합 및 해제로 여러 생물학적 성질에 연결되어 있습니다. 조류 바이러스가 결합 α2-6 달성하고 종 장벽이 대유행 대비를 가능하게 교차하는 지식은 아미노산 돌연변이가 필요합니다. 여러 분석은 수용체 특이성을 결정하기 위해 사용된다; 그러나, 모든 <e…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
이 작품은 스크립스 마이크로 어레이 핵심 시설 및 질병 통제 예방 센터 (JCP)로부터 계약에 의해 부분적으로 지원되었다. RPdV는 과학 연구에 대한 네덜란드기구 (NWO)에서 루비콘과 VENI 부여받는 것입니다. NIGMS 부여 GM62116 (JCP)에 의해 투자 컨소시엄은 기능 글리코 믹스에 대한 (http://www.functionalglycomics.org/) 본 연구에 사용 된 여러 글리 칸을 제공했다. 이는 스크립스 연구소에서 발행 29,113입니다.
Materials
| NEXTERION® Slide H MPX-48 | Schott | 1091525 | Microwell slides |
| ProScanArray Plus | PerkinElmer | discontinued | confocal microarray scanner |
| Innoscan 1100AL Scanner/Mapix Software | Innopsys | – | confocal microarray scanner |
| MicroGrid II | Digilab | – | microaray printer |
| SNA | Vector Labs | B-1305 | Plant Lectin |
| ECA | Vector Labs | B-1145 | Plant Lectin |
| Anti-Strep Antibody | IBA | 2-1509-001 | Anitbody for HA binding |
| Anti-Mouse Alexa-647 | Life | A-21235 | Anitbody for HA binding |
| Tween-20 | Sigma | P2287 | detergent |
| di-basic Sodium Phosphate | Sigma | 255793 | printing buffer component |
| mono-basic Sodium phosphate | Sigma | 229903 | printing buffer component |
| poly-l-lysine solution | Sigma | P8920 | pre-spotting slide component |
| sodium hydroxide | Sigma | 221465 | pre-spotting slide component |
| ethanol | Sigma | 493546 | pre-spotting slide component |
| phosphate buffered saline | Corning | 46-013-CM | incubation/washing buffer |
| SMP4B pins | Telechem | SMP4B | printing pin |
| Compressed Nitrogen (Grade5) | Praxair | UN1066 | general dusting/drying tool |
| Boric Acid | Sigma | B6768-500G | Slide blocking reagent |
| ethanolamine | Sigma | E9508-500ML | Slide blocking reagent |
| Atto 488 | AttoTec | AD 488-91 | Gridmarker on array |
| PAA-LNLN | Consortium for Functional Glycomics | PA368 | Spotted glycans |
| PAA-3SLNLN | Consortium for Functional Glycomics | PA362 | Spotted glycans |
| PAA-6SLNLN | Consortium for Functional Glycomics | PA343 | Spotted glycans |
| LNLN | Consortium for Functional Glycomics | Te98 | Spotted glycans |
| 3SLNLN | Consortium for Functional Glycomics | Te175 | Spotted glycans |
| 6SLNLN | Consortium for Functional Glycomics | Te176 | Spotted glycans |
| 384-well microtiter plate | Matrix TechCorp | 4361 | Printing plate |
| VWR lab marker | VWR | 52877-150 | Slide Numbering |
| Wheaton slide staining dish | Sigma | Z103969-1EA | Blocking and Drying |
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