아데노 바이러스에 감염된 정상적인 인간의 세포에서 바이러스 복제 구획 풍부한 하위 핵 분수의 분리
Summary
We provide a novel strategy to isolate viral replication compartments (RC) from adenovirus (Ad)-infected human cells. This approach represents a cell-free system that can help to elucidate the molecular mechanisms regulating viral genome replication and expression as well as regulation of viral-host interactions established at the RC.
Abstract
During infection of human cells by adenovirus (Ad), the host cell nucleus is dramatically reorganized, leading to formation of nuclear microenvironments through the recruitment of viral and cellular proteins to sites occupied by the viral genome. These sites, called replication compartments (RC), can be considered viral-induced nuclear domains where the viral genome is localized and viral and cellular proteins that participate in replication, transcription and post-transcriptional processing are recruited. Moreover, cellular proteins involved in the antiviral response, such as tumor suppressor proteins, DNA damage response (DDR) components and innate immune response factors are also co-opted to RC. Although RC seem to play a crucial role to promote an efficient and productive replication cycle, a detailed analysis of their composition and associated activities has not been made. To facilitate the study of adenoviral RC and potentially those from other DNA viruses that replicate in the cell nucleus, we adapted a simple procedure based on velocity gradients to isolate Ad RC and established a cell-free system amenable to conduct morphological, functional and compositional studies of these virus-induced subnuclear structures, as well as to study their impact on host-cell interactions.
Introduction
아데노 바이러스는 감염된 세포의 핵에서 복제하는 이중 가닥 DNA 게놈을 포함합니다. 바이러스의 DNA는 핵 진입하면 PML 핵 몸체 (1)에 인접하여 국소화. 바이러스 초기 유전자 발현 다음, 핵 구조는 과장 되나, 바이러스 성 미세 환경의 형성을 유도하는, 재구성 바이러스 복제 격실 (RC) 2. 아데노 바이러스 (AD) RC는 바이러스 게놈의 복제 및 바이러스 유전자의 발현 늦은이 일어나는 부위이기 때문에, 이들은 이러한 프로세스에 참여하는 모든 필요한 바이러스 및 세포 인자의 채용을위한 환경을 제공한다. 흥미롭게도, 이러한 DNA 손상 반응으로서 세포의 항 바이러스 반응을 담당 세포 단백질의 다양성은 선천성 면역 반응 및 종양 억제는 공동하기로 이들 바이러스 2 위치한다. 병용을 조절하면서 효율적인 바이러스 복제를 촉진 따라서, 광고 RC가 고려 될 수 규제 허브이러한 구조는 바이러스 숙주 세포 상호 작용의 이해에 중요한 것을 나타내는 응답 세포 바이러스. 그럼에도 불구하고, RC 형성의 분자 메커니즘은 그들의 조성과 연관된 활동을 제대로 이해된다.
핵에서 복제 다른 DNA 바이러스에서 아데노 바이러스 RC뿐만 아니라 RC는 세포질 RC 3 대조적으로, 막에 관련되지 않습니다. 또한, 이러한 바이러스 – 유도 구조 단백질 및 핵산의 전체 구성 될 가능성이 높다. RNA 바이러스에 감염된 세포에서 형성 RC는 상세한 형태 적, 기능적, 생화학 적 특성 (4)를 촉진했다 그들의 세포질 현지화 및 막 – 결합 상태, 활용, 고립 된 (일반적으로 바이러스 성 공장을 지칭).
우리의 지식에, 핵 바이러스 성 RC는 아마도 인해 핵내 M의 핵 구조와 부재의 복잡성, 격리되지 않은자신의 분리를 용이하게 할 embranes. 이들의 연구는 대신에 면역 형광 현미경, 생선, 투과 전자 현미경에 의존하고있다. 그러나 subnuclear 구조를 분리 고유의 합병증에도 불구하고, 이러한 핵소체와 Cajal 기관과 같은 다른 핵 도메인은 5,6 전에 격리되었다. 핵소체 및 RC는 모두 단백질 및 핵산으로 구성하고, 직경이 0.5이되기 때문에 – 5 ㎛, 우리는 RC 역시 의무가 분리되어야한다는 가설을 세웠다. 따라서,보다 정확하게 RC 연관된 분자 조성 및 기능을 특성화하기 위해, 우리는 RC subnuclear 풍부 분획을 분리하는 새로운 방법을 확립. 이를 위해 핵소체 7 또는 다른 핵 영역 (6)을 분리하기 위해 사용 된 절차와 유사한 속도 구배 및 수 크로스 쿠션을 사용하는 하위 핵 분획을 제조하고, 분자 조성물의 연구 및 연관된 활동을 가능하게하는 무 세포계를 설립RC. 이 기술은 따라서 바이러스 숙주 세포 상호 작용의 이해를 발전하고 또한 핵 복제 다른 바이러스로부터 RC의 상세한 분석을 용이하게하고 adenovirus- 형성과 동일한 치수의 복제 구획 형성을 유도한다 강력한 도구를 대표한다 예, 헤르페스 바이러스, 유두종 바이러스 또는 폴리오 마 감염된 세포.
Protocol
Representative Results
Discussion
In order to elucidate the molecular mechanisms that govern regulation of cellular activities by viral infection understanding the composition and activities associated with RC would be instrumental. Therefore, to make a detailed analysis of RC, we established a cell-free system that takes advantage of the size and biochemical composition of these virus-induced structures, to isolate subnuclear fractions enriched with RC using a simple procedure that relies on velocity gradients with sucrose cushions. Critical steps of th…
Divulgaciones
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This work was supported by grants from CONACyT-SEP (SEP-2008-84582; CB-2011-01-168497) and Promep-SEP for R.A.G.; P.H. received a scholarship from CONACyT (447442).
Materials
| DMEM | Gibco | 12100-046 | Warm in 37 ºC water bath before use |
| Fetal Bovine Serum | Gibco | 12484-028 | |
| Sucrose, Ultra Pure | Research Organics | 0928S | Prepare a 2.55 M stock solution and store at 4 ºC |
| Dounce homogenizer | Kontess Glass Company | 884900-0000 | |
| Branson 1800 Ultrasonic Bath | Branson | Z769533 SIGMA | Turn on 15 min before use. |
| Peroxidase AffiniPure F(ab')₂ Fragment Goat Anti-Mouse IgG (H+L) | Jackson ImmunoResearch | 115-036-003 | Use at a 1:10,000 dilution in PBS/0.03% non-fat milk |
| Goat anti-Mouse IgG1 Secondary Antibody, Alexa Fluor 488 conjugate | Life Technologies | A-21121 | Use at a 1:2,000 dilution in PBS |
| Silane-Prep Slides | Sigma | S4651-72EA | Open in a laminar flow cabinet |
| SuperSignal West Pico Chemiluminescent Substrate | Pierce ThermoScientific | 34080 |
Referencias
- Doucas, V., et al. Adenovirus replication is coupled with the dynamic properties of the PML nuclear structure. Genes & Dev. 10, 196-207 (1996).
- Schmid, M., Speiseder, T., Dobner, T., Gonzalez, R. A. DNA virus replication compartments. J. Virol. 88, 1404-1420 (2014).
- Boon, J. A., Diaz, A., Ahlquist, P. Cytoplasmic viral replication complexes. Cell host microbe. 8, 77-85 (2010).
- Paul, D., Hoppe, S., Saher, G., Krijnse-Locker, J., Bartenschlager, R. Morphological and biochemical characterization of the membranous hepatitis C virus replication compartment. J. Virol. 87, 10612-10627 (2013).
- Busch, H., et al. Isolation of Nucleoli. Exp Cell Res. 24, 150-163 (1963).
- Lam, Y. W., Lyon, C. E., Lamond, A. I. Large-scale isolation of Cajal bodies from HeLa cells. Mol. Biol. Cell. 13, 2461-2473 (2002).
- Lam, Y. W., Trinkle-Mulcahy, L., Lamond, A. I. The nucleolus. J Cell Sci. 118, 1335-1337 (2005).
- Groitl, P., Dobner, T. Construction of adenovirus type 5 early region 1 and 4 virus mutants. Methods Mol Med. 130, 29-39 (2007).
- Reich, N. C., Sarnow, P., Duprey, E., Levine, A. J. Monoclonal antibodies which recognize native and denatured forms of the adenovirus DNA-binding protein. Virology. 128, 480-484 (1983).
- Leppard, K. N. Selective effects on adenovirus late gene expression of deleting the E1b 55K protein. J Gen Virol. 74 (Pt 4), 575-582 (1993).
- Gonzalez, R., Huang, W., Finnen, R., Bragg, C., Flint, S. J. Adenovirus E1B 55-kilodalton protein is required for both regulation of mRNA export and efficient entry into the late phase of infection in normal human fibroblasts. J. Virol. 80, 964-974 (2006).
- Castillo-Villanueva, E., et al. The Mre11 Cellular Protein Is Modified by Conjugation of Both SUMO-1 and SUMO-2/3 during Adenovirus Infection. ISRN Virology. 2014, 14 (2014).
- Morris, S. J., Scott, G. E., Leppard, K. N. Adenovirus late-phase infection is controlled by a novel L4 promoter. J. Virol. 84, 7096-7104 (2010).
- Wright, J., Leppard, K. N. The human adenovirus 5 L4 promoter is activated by cellular stress response protein p53. J. Virol. 87, 11617-11625 (2013).
