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방법 논문

표면 플라즈몬 공명을 통한 항바이러스제 엔지니어링

2.4K 조회수

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DOI:

10.3791/63541

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2022년 6월 14일

이 논문에서

요약

본 프로토콜은 HA, S 당단백질, 관련 하이브리드형 글리칸 및 고만노스 올리고당에 대한 CV-N 결합을 검사하기 위한 SPR 결합 분석을 위한 새로운 도구를 설명합니다. SPR은 이량체 또는 단량체 CV-N을 이들 글리칸에 결합시키기 위한KD 를 결정하기 위해 사용된다.

초록

표면 플라즈몬 공명(SPR)은 도메인 스왑된 시아노비린-N(CV-N) 이량체에 대한 헤마글루티닌(HA) 결합을 측정하고 만노실화된 펩타이드와 CV-N의 고친화성 결합 부위 간의 상호 작용을 모니터링하는 데 사용됩니다. 바이러스 외피 스파이크 gp120, HA 및 에볼라 당 단백질 (GP) 1,2는 이량 체 CVN2의 고 및 저 친화성 결합 부위 모두에 결합하는 것으로보고되었습니다. 디만노실화된 HA 펩타이드는 또한 CVN2의 조작된 분자에 대한 2개의 저친화성 결합 부위에 결합되며, 이는 각 리간드에 대해 고친화성 부위를 보유하고, 탄수화물 결합 포켓에서 안정화 이황화 결합을 대체하도록 돌연변이되어 다가 결합을 확인합니다. HA 결합은 올리고머화를 통해 인간 면역결핍 바이러스 유형 1 (HIV-1)을 추가로 중화시키는 275 nM의 해리 상수(KD)에서 유사 항체 CVN2의 하나의 고친화성 결합 부위에 나타난다. 시스틴을 글루탐산과 아르기닌의 극성 잔기 쌍으로 대체하여 4에서 2로 감소하는 도메인 스왑 CVN2의 이황화 다리 수를 상관 시키면 HA에 대한 결합 친화도가 감소합니다. 가장 강력한 상호 작용 중 에볼라 GP1,2는 막 횡단 도메인이없는 외피 글리 칸을 사용하여 낮은 나노 몰 범위의 두 개의 고 친화성 결합 부위와 CVN2에 의해 결합됩니다. 본 연구에서, 중증 급성 호흡기 증후군 코로나바이러스 2(SARS-CoV-2) 스파이크(S) 당단백질에 대한 다특이적 단량체 CV-N의 결합은KD = 18.6μM에서 다른 바이러스 스파이크에 대한 나노몰 KD와 비교하여 측정되며, 중간 μ몰 범위의 수용체 결합 도메인을 통해 측정됩니다.

서론

테더린 관련 항바이러스 활성은 인터페론-α에 의해 유도되고, 단백질 기반 테더를 포함하며, 이는 감염된세포 표면 1에 완전히 형성된 비리온의 보유를 유도한다. 바이러스 방출 억제에서 테테린 글리코실화의 필요성은 여전히 불확실하며, 이는 (인플루엔자 바이러스의 경우) 표면 발현 인플루엔자 헤마글루티닌 HA3,4의 형태에 의존하는 시험관 내 연구 1,2를 위한 재조합 발현 글리칸에 대한 글리코실화 패턴의 중요성을 암시합니다. . N-결합 글리코실화에 묶인 올리고당의 변형은 HIV 유형-1 방출2의 테더린 매개 제한에 충분하며, 이량체화는 바이러스 방출을 방지하는 데 필수적인 역할을 하며, 이에 따라 막횡단 도메인 또는 글리코실-포스파티딜-이노시톨(GPI)-앵커를 수반하여 신진 비리온을 테더링하는 것으로 나타났습니다.5 . 인간 및 쥐 테더린이 여러 외피 바이러스, 레트로바이러스 및 필로바이러스를 차단하는 고유한 특징이 설명됩니다. BST-2 / ....

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프로토콜

본 연구에서는 CVN-소형 유비퀴틴 유사 변형제(SUMO) 융합 단백질이 CV-N 대신 효소 결합 면역흡착 분석에 사용되었으며 세포 기반 분석에 적합합니다. 재조합 전장 인플루엔자 A 바이러스 HA H3 단백질은 표준 프로토콜12에 따라 상업적으로 수득되거나 포유동물 HEK293 세포주 및 바쿨로바이러스에 감염된 곤충 세포에서 발현된다. 우한-1 스파이크 단백질은 포유류 HEK293 세포에서 발현됩니다. 모노 만노실화 펩타이드 (MM) 및 디 만노실화 펩타이드 (DM)의 합성은 CVN2 및 모노 만노실화 된 소분자10에 대한 균질 리간드의 검출을 허용한다.

1. CV-N 구문 만들기

  1. CVN2 변이체 및 CVN2L0 단백질 (PDB ID 3S3Y) 각각에 대해, 상업적 공급원으로부터 pET27b (+) 벡터에서 N- 말단 pelB 리더 서열 및 His- 태그를 갖는 유전자 작제물을 얻는다 ( 재료 표, 보충 파일 1 참조).
  2. CVN2L0 및 그 변이체(V2, V3, V4 및 V5; 그림 2A,C

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결과

이량체 도메인-스왑된 CVN2L0 분자는 3개의 개별 SPR 실험에서 HA 상단 영역에 대한 결합에 대해 테스트되고 결합 친화도는KD 값으로 제시됩니다. 도메인 B는 이황화 결합을 이온 잔기로 대체함으로써 영향을 받는 H-결합 부위를 포함하는 것으로 가정하고, 도메인 A는L10,18을 형성한다. CVN2L0 및 변형 V2(3개의 이황화 브리지) 및 V5(2개의 이황화 브리지)의 단일 주입은 먼저 자동 시료 주입기 및 실행 테이블 편집기를 사용하여 동역학 측정을 설정하기 전에 결합 용량을 추정하기 위해 HA 결합 센서 칩에 대한 결합을 테스트합니다(그림 3A 및 보충 그림 2). 반복 주입은 시간이 지남에 따라 시스템의 나노몰 및 μ몰 범위의 다양한 농도에서 일련의 CVN2L0, V2 및 V5에.......

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토론

CV-N의 결합 친화도는 기능적 결합 부위의 수와 상관 관계가 있습니다 [도메인 스왑 된 이량 체로 엔지니어링 될 때 도메인 B에서 2H, 도메인 A에서 2L]. 변경된 결합 친화도를 갖는 변이체 (CVN2L0-V2, 이황화 브릿지 녹아웃을 포함하는 CV-N의 동종이량체 안정한 폴드)를 대장균에서 발현시키고, 정제하고, SPR10을 사용하여 HA- 단백질 (H3N2)에 대한 결합에 대해 양성으로 테스트하고, HA를 H 또는 L 탄수화물 결합 부위 및 KD1 = 49 nM 및KD2 = 8 μM 38과 결합 할 때 구조적 변화를 나타낸다. . CVN2에서 글리칸 표적화 포켓 근처의 이황화 다리의 수가 4에서 2로 감소함에 따라 HA 단백질에 대한 결합 친화도가 감소했습니다(그림 3B-D

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공개 사항

저자는 공개 할 것이 없습니다.

감사의 글

저자는 빈 공과대학 생명공학 및 미생물학과의 Christian Derntl 박사와 비엔나 의과대학 신장투석학과의 의학과 III, 특히 Markus Wahrmann 박사의 기술 및 과학적 지원을 인정합니다. 포유류 세포에서의 단백질 발현은 비엔나 천연 자원 및 생명 과학 대학 (BOKU)의 생명 공학과에 의해 지원되었다. 저자는 SPR 결합 분석 수행에 대한 유용한 과학적 토론에 대해 독일 뒤셀도르프에 있는 XanTec bioanalytics의 Nico Dankbar 박사에게 깊은 감사를 표하고자 합니다.

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재료

이 논문에 사용된 재료 목록
이름회사카탈로그 번호댓글
&오믈; kta primeplusCytiva
Amicon 튜브MerckC7715
AmpillicinSigma-AldrichA5354
Beckmann Coulter 쿨러 Allegra X-30R 원심분리기Beckman CoulterB06320
셀 스프레더Sigma-AldrichHS86655실버 스테인리스 스틸, 바 L 33  mm
맞춤형 DNA 올리고시그마-알드리치OLIGO
맞춤형 GensynthesisGenScript#1390661 클로닝 벡터: pET27b(+) 
싸이티바  HBS-EP+ 버퍼 10, 4x50mLThermo Scientific50-105-5354
Dionex UlitMate 3000Thermo ScientificIQLAAAGABHFAPBMBFB
Dpn I 제한 효소(10 U/μ 엘) Fisher ScientificER1701
DTTMerckDTT-RO
EDCMerck39391
EDTAMerckE9884
Eppendorf Safe-Lock TubesEppendorf30120086
Eppendorf Safe-Lock TubesEppendorf30120094
Eppendorf  미니스핀  및 MiniSpin Plus 개인용 마이크로 원심분리기Sigma-AldrichZ606235
에탄올Merck51976
에탄올아민 HClMerckE6133
Falcon 50mL 원추형 원심분리기 튜브Fisher Scientific14-432-22
Falcon 14mL 원형 바닥 폴리스티렌 시험관, 스냅 캡 포함, 멸균, 25/PackCorning352057
포도당머크G8270
글리신 HCl머크55097
HA H3 단백질Abcamab69751
HEPES머크H3375
His-select Ni2+MerckH0537
이미다졸머크I2399
IPTG머크I6758
Kanamycin ASigma-AldrichK1377
Kromasil 300-5-C4Nouryon
LB 한천Merck52062
LB 한천Merck19344
LB LennoxMerckL3022
LysozymeMerck10837059001
염화마그네슘MerckM8266
황산 마그네슘MerckM7506
NaH2P04MerckS0751
NanoDrop UV-Vis2000c 분광 광도계Thermo ScientificND2000CLAPTOP
NaOHMerckS5881
NHSMerck130672
NZ 아민( 카제인 가수분해물)MerckC0626
PBSMerck806552
PD MidiTrap G-10Sigma-AldrichGE28-9180-11
PeptoneMerck70171
pET11aMerck Millipore (Novagen)69436 
PMSFMerckPMSF-RO
QIAprep Spin Miniprep Kit (1000)Qiagen27106X4
Reichert 소프트웨어 패키지 Autolink1-1-9Reichert
Reichert SPR SR7500DC 듀얼 채널 시스템Reichert
Scrubber2-2012-09-04 데이터 분석용Reichert
SDSMerck11667289001
pUC18 제어 플라스미드Stratagene#200518
염화소딤MerckS9888
아세트산나트륨을 포함한 현장 지정 돌연변이 유발 키트. TrihydrateMerck236500
SPR 센서 칩 C19RBDHC30MXanTec 생물 분석SCR C19RBDHC30M
SPR 센서 칩 CMD500DXanTec 생물 분석SCR CMD500D
Sterilin 표준 90mm 페트리 접시Thermo Scientific101R20
TBSMerckT591210x, 솔루션
Triton-X100MerckT8787
트립톤Merck93657
Tween20MerckP1379
Vortex-Genie 2 믹서MerckZ258423
X-galMerckXGAL-RO
XL1-Blue, Supercompetent CellsStratagene#200236
효모 추출물MerckY1625
, , , , , , ,

참고문헌

  1. Perez-Caballero, D., et al. Tetherin inhibits HIV-1 release by directly tethering virions to cells. Cell. 139 (3), 499-511 (2009).
  2. Waheed, A. A., Gitzen, A., Swiderski, M., Freed, E. O. High-mannose but not complex-type glycosylation of tetherin i....

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