Summary

Medición del estrés del retículo endoplásmico y respuesta proteica desplegada en células T infectadas por VIH-1 y análisis de su papel en la replicación del VIH-1

Published: June 14, 2024
doi:

Summary

Aquí, describimos algunos métodos establecidos para determinar el estrés del retículo endoplásmico (RE) y la activación de la respuesta proteica desplegada (UPR), con especial énfasis en la infección por VIH-1. Este artículo también describe un conjunto de protocolos para investigar el efecto del estrés del RE/UPR en la replicación del VIH-1 y la infectividad del virión.

Abstract

Las infecciones virales pueden causar estrés en el retículo endoplásmico (RE) debido a la acumulación anormal de proteínas, lo que conduce a la respuesta de proteínas desplegadas (UPR). Los virus han desarrollado estrategias para manipular la UPR del huésped, pero en la literatura hay una falta de comprensión detallada de la modulación de la UPR y su importancia funcional durante la infección por VIH-1. En este contexto, el presente artículo describe los protocolos utilizados en nuestro laboratorio para medir los niveles de estrés del RE y la UPR durante la infección por VIH-1 en células T y el efecto de la UPR sobre la replicación viral y la infectividad.

La tinción con tioflavina T (ThT) es un método relativamente nuevo que se utiliza para detectar el estrés del RE en las células mediante la detección de agregados de proteínas. Aquí, hemos ilustrado el protocolo para la tinción de ThT en células infectadas por VIH-1 para detectar y cuantificar el estrés del RE. Además, el estrés del RE también se detectó indirectamente mediante la medición de los niveles de marcadores UPR como BiP, IRE1, PERK y eIF2α fosforilados, el empalme de XBP1, la escisión de ATF6, ATF4, CHOP y GADD34 en células infectadas por VIH-1, utilizando inmunotransferencia convencional y reacción en cadena de la polimerasa con transcriptasa inversa cuantitativa (RT-PCR). Hemos encontrado que la fluorescencia de ThT se correlaciona con los indicadores de activación de UPR. Este artículo también muestra los protocolos para analizar el impacto del estrés del RE y la modulación de UPR en la replicación del VIH-1 mediante experimentos de derribo, así como el uso de moléculas farmacológicas. El efecto de la UPR sobre la expresión/replicación del gen VIH-1 y la producción del virus se analizó mediante ensayos de luciferasa y ELISA de captura de antígeno p24, respectivamente, mientras que el efecto sobre la infectividad del virión se analizó mediante la tinción de células reporteras infectadas. En conjunto, este conjunto de métodos proporciona una comprensión completa de las vías de respuesta de proteínas desplegadas durante la infección por VIH-1, revelando su intrincada dinámica.

Introduction

El síndrome de inmunodeficiencia adquirida (SIDA) se caracteriza por una reducción gradual del número de linfocitos T CD4+, lo que conduce al fracaso progresivo de la respuesta inmunitaria. El virus de inmunodeficiencia humana-1 (VIH-1) es el agente causal del SIDA. Es un virus de ARN monocatenario con envoltura, de sentido positivo, con dos copias de ARN por virión y pertenece a la familia retroviridae. La producción de altas concentraciones de proteínas virales dentro de la célula huésped ejerce una presión excesiva sobre la maquinaria de plegamiento de proteínas de la célula1. El RE es el primer compartimento de la vía secretora de las células eucariotas. Se encarga de producir, alterar y entregar proteínas a la vía secretora y a los sitios diana del espacio extracelular. Las proteínas experimentan numerosos cambios postraduccionales y se pliegan en su conformación natural en el RE, incluida la glicosilación ligada a la asparagina y la creación de enlaces disulfuro intra e intermoleculares2. Por lo tanto, hay altas concentraciones de proteínas en el lumen del RE y estas son muy propensas a la agregación y al plegamiento incorrecto. Diversas condiciones fisiológicas, como el choque térmico, las infecciones microbianas o virales, que exigen una mayor síntesis de proteínas o una mutación de proteínas, conducen al estrés del RE debido al aumento de la acumulación de proteínas en el RE, lo que altera la homeostasis del lúmene del RE. El estrés del RE activa una red de vías de transducción de señales adaptativas altamente conservadas, la Respuesta de Proteína Desplegada (UPR)3. La UPR se emplea para restablecer la condición fisiológica normal del RE mediante la alineación de su carga proteica desplegada y su capacidad de plegamiento. Esto se produce al aumentar el tamaño del RE y las chaperonas y pletasas moleculares residentes en el RE, lo que resulta en una elevación de la capacidad de plegamiento del RE. La UPR también disminuye la carga proteica del RE a través de la atenuación global de la síntesis de proteínas a nivel traslacional y aumenta la eliminación de proteínas desplegadas del RE mediante la regulación positiva de la degradación asociada al RE (ERAD)4,5.

El estrés del RE es detectado por tres proteínas transmembrana residentes en el RE: la proteína quinasa del retículo endoplásmico similar a la R (PKR) (PERK), el factor de transcripción activador 6 (ATF6) y la enzima requirente de inositol tipo 1 (IRE1). Todos estos efectores se mantienen inactivos al unirse al miembro 5 (HSPA5) de la familia de proteínas de choque térmico chaperona A (Hsp70), también conocida como proteína de unión (BiP)/proteína regulada por glucosa de 78 kDa (GRP78). Tras el estrés del RE y la acumulación de proteínas desplegadas/mal plegadas, HSPA5 se disocia y conduce a la activación de estos efectores, que a su vez activan una serie de objetivos posteriores que ayudan a resolver el estrés del RE y, en condiciones extremas, promueven la muerte celular6. Al disociarse de HSPA5, PERK se autofosforila y se activa su actividadquinasa 7. Su actividad quinasa fosforila eIF2α, lo que conduce a la atenuación traduccional, disminuyendo la carga proteica del RE8. Sin embargo, en presencia del factor de iniciación fosfoeucariota 2α (eIF2α), los marcos de lectura abiertos no traducidos en ARNm específicos se traducen preferentemente, como ATF4, regulando los genes inducidos por el estrés. ATF4 y la proteína homóloga C/EBP (CHOP) son factores de transcripción que regulan los genes inducidos por el estrés y regulan las vías de apoptosis y muerte celular 9,10. Uno de los objetivos de ATF4 y CHOP es la proteína inducible por el daño del ADN y la detención del crecimiento (GADD34), que, junto con la proteína fosfatasa 1 desfosforila peIF2α y actúa como un regulador de retroalimentación para la atenuación traduccional11. Bajo estrés ER, ATF6 se disocia de HSPA5 y su señal de localización de Golgi queda expuesta, lo que lleva a su translocación al aparato de Golgi. En el aparato de Golgi, ATF6 es escindido por la proteasa del sitio-1 (S1P) y la proteasa del sitio-2 (S2P) para liberar la forma escindida de ATF6 (ATF6 P50). A continuación, ATF6 p50 se transloca al núcleo, donde induce la expresión de genes implicados en el plegamiento, maduración y secreción de proteínas, así como en la degradación de proteínas12,13. Durante el estrés del RE, IRE1 se disocia de HSPA5, se multimeriza y se autofosforila14. La fosforilación de IRE1 activa su dominio RNasa, mediando específicamente el splicing de 26 nucleótidos de la parte central del ARNm de la proteína de unión a X-box 1 (XBP1)15,16. Esto genera un nuevo C-terminal que confiere una función de transactivación, generando la proteína funcional XBP1s, un potente factor de transcripción que controla varios genes inducidos por el estrés del RE17,18. La actividad combinada de estos factores de transcripción activa programas genéticos destinados a restaurar la homeostasis del RE.

Existen varios métodos para detectar el estrés del RE y la UPR. Estos incluyen los métodos convencionales de análisis de los marcadores UPR 19,20. Varios métodos no convencionales incluyen la medición del estado redox de la UPR y la distribución de calcio en el lumen del RE, así como la evaluación de la estructura del RE. La microscopía electrónica se puede utilizar para ver cuánto se agranda el lumen del RE en respuesta al estrés del RE en las células y los tejidos. Sin embargo, este método requiere mucho tiempo y depende de la disponibilidad de un microscopio electrónico, que puede no estar disponible para todos los grupos de investigación. Además, la medición del flujo de calcio y el estado redox del RE es un desafío debido a la disponibilidad de reactivos. Además, la lectura de estos experimentos es muy sensible y podría verse afectada por otros factores del metabolismo celular.

Una técnica potente y sencilla para monitorizar las salidas del UPR es medir la activación de las diferentes vías de señalización del UPR y se ha utilizado durante décadas en diversos escenarios de estrés. Estos métodos convencionales para medir la activación de UPR son económicos, factibles y proporcionan la información en menos tiempo en comparación con otros métodos conocidos. Estos incluyen inmunotransferencia para medir la expresión de marcadores UPR a nivel de proteína, como la fosforilación de IRE1, PERK y eIF2α y la escisión de ATF6 midiendo la forma P50 de ATF6 y la expresión de proteínas de otros marcadores como HSPA5, XBP1 empalmado, ATF4, CHOP y GADD34, así como RT-PCR para determinar los niveles de ARNm, así como el empalme de ARNm de XBP1.

Este artículo describe un conjunto validado y fiable de protocolos para monitorizar el estrés del RE y la activación de la UPR en células infectadas por el VIH-1 y para determinar la relevancia funcional de la UPR en la replicación e infectividad del VIH-1. Los protocolos utilizan reactivos fácilmente disponibles y económicos y proporcionan información convincente sobre las salidas de la UPR. El estrés del RE es el resultado de la acumulación de proteínas desplegadas/mal plegadas, que son propensas a formar agregados proteicos21. Describimos un método para detectar estos agregados proteicos en células infectadas por VIH-1. La tinción con tioflavina T es un método relativamente nuevo que se utiliza para detectar y cuantificar estos agregados de proteínas22. Beriault y Werstuck describieron esta técnica para detectar y cuantificar los agregados de proteínas y, por lo tanto, los niveles de estrés del RE en células vivas. Se ha demostrado que la pequeña molécula fluorescente tioflavina T (ThT) se une selectivamente a los agregados de proteínas, especialmente a las fibrillas amiloides.

En este artículo, describimos el uso de ThT para detectar y cuantificar el estrés del RE en células infectadas por VIH-1 y correlacionarlo con el método convencional de monitorización de la UPR mediante la medición de la activación de diferentes vías de señalización de la UPR.

Dado que también hay una falta de información completa sobre el papel de la UPR durante la infección por VIH-1, proporcionamos un conjunto de protocolos para comprender el papel de la UPR en la replicación del VIH-1 y la infectividad del virión. Estos protocolos incluyen la eliminación mediada por lentivirus de los marcadores UPR, así como el tratamiento con inductores farmacológicos del estrés del RE. Este artículo también muestra los tipos de lectura que se pueden utilizar para medir la expresión génica del VIH-1, la producción viral y la infectividad de los viriones producidos, como el ensayo de luciferasa basado en repetición terminal larga (LTR), el ensayo de inmunoabsorción enzimática (ELISA) p24 y el ensayo de tinción β-gal reportero, respectivamente.

Utilizando la mayoría de estos protocolos, recientemente hemos reportado la implicación funcional de la infección por VIH-1 en UPR en células T23, y los resultados de ese artículo sugieren la confiabilidad de los métodos aquí descritos. Por lo tanto, este artículo proporciona un conjunto de métodos para obtener información completa sobre la interacción del VIH-1 con el estrés del RE y la activación de la UPR.

Protocol

NOTA: Las líneas celulares utilizadas aquí son HEK-293T y Jurkat J6 (una línea celular CD4 + T), que se obtuvieron del Repositorio de Células, NCCS, Pune, India; TZM-bl, una línea celular derivada de HeLa que ha integrado copias de los genes de β-galactosidasa y luciferasa bajo el promotor de repetición terminal larga (LTR) del VIH-124 y CEM-GFP (otra línea de células T reporteras CD4+)25 se obtuvieron del Repositorio de SIDA de los NIH, EE. UU. 1. Preparación y almacenamiento de las existencias del virus VIH-1 Preparación del stock del virus VIH-1NOTA: Se recomienda poner en práctica las directrices internacionales relacionadas con la bioseguridad disponibles en el manual de la Organización Mundial de la Salud (OMS) o de los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades (CDC) en todos los experimentos que involucren el VIH-1. La manipulación del virus y cualquier experimento con el virus vivo solo debe realizarse en un gabinete de bioseguridad adecuado ubicado en un laboratorio de contención de nivel BSL2 como mínimo. En este segmento del protocolo se describe la producción de partículas infecciosas del VIH-1 utilizando un kit de transfección de fosfato de calcio en mamíferos.Siembre las células HEK-293T en placas de 90 mm con 10 mL de DMEM (medio Eagle modificado de Dulbecco) completo (suplementado con 10% de suero fetal bovino y 1% de penicilina-estreptomicina) en una cabina de bioseguridad de clase II tipo A2 y manténgalo durante aproximadamente 12 h en una incubadora de cultivo de tejidos a 37 °C para que la confluencia de las células esté entre el 50% y el 60%. Al día siguiente, prepare la mezcla de transfección: Prepare la solución A que contiene 25 μg de ADN plasmídico pNL4.3 (un clon molecular del VIH-1) en tampón estéril, 86,8 μL de 2 M de CaCl2 y el agua estéril restante para hacer el volumen final de 700 μL para cada placa. Prepare la solución B que contiene 700 μL de 2x solución salina tamponada con HEPES (HBS) para 1 placa. A continuación, ajuste el cálculo para el número total de placas. Ahora agregue la Solución B a la Solución A gota a gota mientras vórtice continuamente la Solución A. El volumen total de la mezcla de transfección ahora es de 1,4 mL para una placa.NOTA: La adición precisa gota a gota de la solución B a la solución A mientras el vórtice continuo conduce a la formación de complejos de transfección perfectos. Incubar esta mezcla a temperatura ambiente (RT) durante unos 20 min. A continuación, agregue lentamente la mezcla gota a gota a cada placa que contenga 9 ml de DMEM fresco y transfiera las placas a la incubadora de CO2 . Después de 8-10 h, cambie el medio existente con 10 mL nuevos de DMEM completo. Después de 24 horas después del cambio de medio, recoja el sobrenadante (que contiene las partículas del virus) de todas las placas en tubos cónicos. Centrifugar a 600 x g durante 5 min utilizando una centrífuga de mesa de baja velocidad (Tabla de Materiales) para eliminar los restos de celda. Transfiera el sobrenadante a tubos de ultracentrífuga de polialómero y colóquelos en el rotor oscilante de una ultracentrífuga (Tabla de materiales). Verifique el equilibrio de los pesos de los soportes de los tubos y ajústelos con un medio estéril si es necesario. Ultracentrífuga a 1,41.000 x g durante 2,5 h a 4 °C. Después de esto, saque con cuidado los tubos y decante el sobrenadante lentamente dentro del gabinete de bioseguridad. Al pellet (que ahora es el virus concentrado) en cada tubo, agregue 1 mL de medio RPMI (Roswell Park Memorial Institute) 1640 incompleto y realice un pipeteo vigoroso para desalojar el pellet.NOTA: El pellet después de la ultracentrífuga es casi invisible a simple vista. Por lo tanto, debe asegurarse de agregar RPMI 1640 en el medio del tubo para que el pellet se desaloje correctamente. A continuación, añada 25 μL de 1 M HEPES pH 7,4 a 1 mL de suspensión de virus. Alicube 50 μL de la suspensión a tubos de centrífuga de 1,5 mL y almacene inmediatamente en un congelador a -80 °C para su almacenamiento a largo plazo. Cuantificación de la concentración del virus y de la infectividad del viriónNOTA: Para calcular la infectividad del virus, primero es esencial cuantificar su concentración, lo que se hace mediante ELISA de captura de antígeno p24 (de acuerdo con las instrucciones del fabricante y, por lo tanto, no se describe aquí; consulte la tabla de materiales). Este proceso da la concentración del virus en nanogramos por microlitro (ng/μL) de la cepa, que luego se utiliza para identificar el número de virión infeccioso en la cepa a través del siguiente experimento en células reporteras TZM-bl26.Cuente y siembre 0,1 x 106 células TZM-bl en una placa de 24 pocillos utilizando 500 μL de DMEM completo para cada pocillo y manténgalo en una incubadora de cultivo celular durante 10-12 h. Asegúrese de que las células estén confluentes entre un 50% y un 60% antes de comenzar con la infección para la cuantificación del virus. Cambie el medio existente con 250 μL de DMEM completo fresco en cada pocillo.NOTA: Mantenga un pozo de control positivo para descartar cualquier falla experimental. Calcule la cantidad de virus de stock necesaria para infecciones de 1 ng, 0,1 ng y 0,01 ng en duplicados. Agregue la cantidad adecuada de virus a los pocillos y mantenga la placa en la incubadora a 37 °C durante 4 h. Lave las células dos veces con 500 μL de DMEM incompleto y luego agregue 500 μL de DMEM completo. Continúe con el procedimiento de tinción de β galones después de 36 h de cambio de medio.Deseche el medio existente y lave las células dos veces con 1 ml de PBS. Fije las células añadiendo 500 μL de la solución de fijación (0,25% de glutaraldehído en PBS) a cada pocillo e incube en RT dentro de la cabina de bioseguridad durante 5-7 min. Prepare la solución de tinción como se indica en la Tabla 1. Manténgalo alejado de la luz ya que X-gal es sensible a la luz. Lave las células una vez con 1 mL de PBS. Recubrir las células con 500 μL de solución de tinción recién preparada e incubar a 37 °C en la oscuridad durante 2-18 h. Para detener la reacción posterior, enjuague las células con 500 μL de dimetilsulfóxido (DMSO) al 3% en PBS dos veces y luego mantenga las células en 500 μL de PBS fresco. Cuente las células azules infectadas (como se muestra en la Figura 1A) bajo el microscopio con un aumento de 10x para 5 campos aleatorios. Toma un conteo promedio de los 5 campos y multiplícalo por el factor de campo y el factor de dilución. Esto cuantifica las partículas de virión infeccioso en el stock de virus.NOTA: Para una placa de 24 pocillos, el factor de campo es 75. Componentes Preparación Volumen requerido PBS Prepare 1x PBS a partir de un stock de 10x PBS 14 mL Ferri-ferrocianuro de potasio Disuelva 0,82 g de ferricianuro de potasio y 1,06 g de ferrocianuro de potasio en 25 ml de 1x PBS 0,75 ml Cloruro de magnesio 1 M en 1 mL de 1x PBS 15 μL X-gal Disolver 30 mg en 0,6 mL de N,N-dimetil formamida (en oscuro) 0,3 mL Total = 15 mL Tabla 1: Lista de componentes necesarios para la tinción de β-gal en células TZM-bl. 2. Infección por VIH-1 de líneas de células T Descongelar y cultivar una línea de células T inmortalizadas. En este estudio se utilizó una línea celular CEM-GFP cultivada en medio RPMI 1640 completo suplementado con suero fetal bovino al 10%, penicilina-estreptomicina al 1% y 500 μg/mL G418. Cuente y tome 2 millones de células para cada punto de tiempo (no infectadas, 24 h, 48 h, 72 h y 96 h). Recoja las células no infectadas inmediatamente centrifugando a 100 x g durante 5 min y agregue tampón de lisis celular (50 mM de Tris-HCl pH 7.4, 0.12 M NaCl, 5 mM EDTA, 0.5% NP40, 0.5 mM NaF, 1 mM DTT), suplementado con cóctel de inhibidores de la proteasa, 0.5 mM de fluoruro de fenilmetilsulfonilo (PMSF) y 1x inhibidor de la fosfatasa (50 μL para 1-3 millones de células) o lisado en el reactivo Trizol (1 mL para 1-3 millones de células) para el aislamiento de ARN (ver Tabla de Materiales). Lave las células una vez con 1 mL de medio RPMI 1640 completo que contenga polibreno (5 μg/mL) a 100 x g durante 5 min en RT. Resuspenda las células en 1 mL de medio completo.NOTA: El policereno es un polímero catiónico que se utiliza para mejorar la infección retroviral en células de mamíferos. Vuelva a suspender los 8 millones de células en 1 ml de medio completo que contenga policeno. Ahora calcule el volumen de stock viral requerido para 4 millones de partículas de virión, agregue el stock de virus y compense el volumen total a 2 mL agregando medios completos. Esto hace que sea un MOI de 0,5. Mantenga las células dentro de la incubadora de CO2 a 37 °C durante 4 h, con golpeteo intermitente cada 30-45 min. Después de 4 h, centrifugar las células y desechar el sobrenadante con cuidado dentro de la cabina de bioseguridad con los métodos de eliminación adecuados.NOTA: A partir de este paso, centrifugar las células a 100 x g durante 5 min a RT. Lavar las células dos veces con 1 mL de medio incompleto. Resuspender las células en 8 mL de medio completo, lo que hace que sea 1 millón de células/mL. En una placa de cultivo de tejidos de 6 pocillos, siembre un número igual de células en el número requerido de pocillos y mantenga la placa en una incubadora de CO2 mantenida a 37 °C. Durante los próximos 4 días, recoja las células cada 24 h añadiendo tampón de lisis celular. Además, recoja el sobrenadante y transfiéralo inmediatamente al congelador a -80 °C. Para comprobar si se ha producido una infección, proceda a realizar el ELISA de captura de antígeno p24 para todos los puntos temporales. Realice diluciones adecuadas para los puntos de tiempo, es decir, una dilución más baja para los puntos de tiempo iniciales y más alta para los posteriores que van de 1:50 a 1:500. Represente las lecturas en un gráfico que represente la progresión de la infección (Figura 1B). 3. Tinción de tioflavina T para determinar el estrés del RE Fijar 1 millón de células CEM-GFP no infectadas e infectadas con 0,5 MOI (tomadas 72 h de células infectadas) con 200 μL de paraformaldehído al 4% en PBS durante 20 min en RT. Pulverizar las células a 100 x g durante 5 min y tratar con 500 μL de glicina 0,1 M durante 5 min, seguido de un lavado con 500 μL de PBS dos veces. Resuspender las células en 100 μL de PBS. Ensamble los portaobjetos de vidrio, las tarjetas de filtro y las cámaras de muestras. Agregue los 100 μL de células resuspendidas a las cámaras de muestra y haga girar las células a 1000 x g durante 4 min para que las células se adhieran a los portaobjetos en una citocentrífuga (Tabla de Materiales).NOTA: No habría suficientes células inmovilizadas en el portaobjetos después de la centrifugación por citocentrífuga si la suspensión celular está demasiado diluida. Es probable que las células se agrupen y se distribuyan mal después de la citocentrífuga, si la suspensión celular está muy concentrada. Permeabilizar las células durante 10 minutos utilizando gotas de Triton-X-100 al 0,1% en PBS (suficiente para cubrir la zona donde se han adherido las células) y lavar las células dos veces colocando PBS gota a gota y limpiando el PBS con un pañuelo de papel inclinando el portaobjetos. Incubar las células con 10 μL de 5 μM de tioflavina T durante 30 min.NOTA: No lavar después de la incubación con ThT. Monte los portaobjetos con 5 μL de medio de montaje (80% de glicerol v/v, 20% PBS v/v y 8 mg/mL de 1,4-diazabiciclo[2.2.2]octano [DABCO]), coloque el cubreobjetos y selle el cubreobjetos con esmalte de uñas. Deja que los portaobjetos se sequen.NOTA: En todos estos pasos, asegúrese de que las células no se sequen. Tome las imágenes confocales de las células fijas con una lente de inmersión en glicerol de 63x en un microscopio confocal (consulte la tabla de materiales). Ajuste los siguientes ajustes de excitación y emisión: GFP (Ej. 494 nm, Em. 519 nm) y ThT (Ej. 458 nm, Em. 480-520 nm).NOTA: Cada canal fluorescente debe ser visualizado secuencialmente, en lugar de simultáneamente, para evitar la superposición de canales. La GFP se tomó como indicación de infección por VIH-1, ya que las células CEM-GFP tienen GFP bajo la regulación del promotor LTR, que se dispara tras la infección por VIH-125. Convierta las imágenes fluorescentes a 8 bits antes de cuantificarlas mediante análisis de umbral. Cuantifique la intensidad de cada célula manualmente utilizando un software como Image J (~50 celdas)27. Represente el gráfico con la intensidad de cada celda como puntos en el eje Y con respecto a los criterios infectados y no infectados. Para demostrar la efectividad de este protocolo, se debe realizar un control positivo, por ejemplo, el tratamiento con Thapsigargin (conocido inductor de estrés en el RE) en este caso28. Tratar 1 millón de células CEM-GFP, cada una con 1 μL de DMSO (control de vehículos) y 100 nM de Thapsigargin durante 12 h. Recoja las células y procese la tinción de ThT como se mencionó para las muestras infectadas (pasos 3.1-3.8).NOTA: Para estas muestras, no se requiere fluorescencia GFP. Por lo tanto, solo la fluorescencia ThT se captura en la microscopía confocal. 4. Determinación de la activación y expresión de varios marcadores UPR NOTA: Para determinar la expresión de los marcadores UPR se utilizan dos métodos: Immunoblotting y RT-PCR. Para la inmunotransferencia, recoja las células CEM-GFP infectadas con VIH-1 0,5 MOI en varios puntos después de la infección (24 h, 48 h, 72 h y 96 h post-infección) y vuelva a suspender la célula en el tampón de lisis (como se menciona en el paso 2.2). Alternativamente, para RT-PCR, los gránulos celulares se lisan en el reactivo Trizol (1 mL para 1-3 millones de células) (Ver Tabla de Materiales). Las células resuspendidas en tampón de lisis y reactivo de Trizol pueden almacenarse a -80 °C hasta su uso posterior. Immunoblotting para el análisis de marcadores UPR.Mantenga las células resuspendidas en el tampón de lisis en hielo durante 45 minutos con mezcla intermitente mediante un vórtice. Granule las celdas a 18000 x g durante 15 min utilizando una centrífuga de alta velocidad de sobremesa (consulte la tabla de materiales). Recoja el sobrenadante en un tubo nuevo. Cuantifique la concentración de proteínas en cada muestra utilizando Bradford o un reactivo similar. Tome una concentración igual de proteína para cada muestra y prepare las muestras de proteína en tampón Laemmli (tampón 6x: 250 mM Tris-Cl pH 6.8, 10% SDS, 30% glicerol y 0.02% azul de bromofenol; 5% β-Mercaptoetanol).NOTA: Para la inmunotransferencia de cada marcador UPR, se utilizó un mínimo de 60-80 μg de proteína. Hervir las muestras de proteína a 96 °C durante 5 min y girar brevemente. Resuelva las muestras de proteínas en un gel SDS-PAGE al 10%-12% y transfiera las proteínas a una membrana de difluoruro de polivinilideno (PVDF) (consulte la tabla de materiales). Bloquear con leche en polvo descremada al 5% o albúmina sérica bovina (BSA) durante 1-2 h, lavar dos veces con TBST (20 mM Tris pH7.4 y 0.137 M NaCl; 0.1% Tween 20), y sondear con anticuerpos primarios específicos de proteínas contra marcadores UPR (ver Tabla de Materiales) en un balancín, durante la noche a 4 °C. Al día siguiente, después de lavar las manchas dos veces con TBST, sondear con los anticuerpos secundarios respectivos durante 1,5 h. Lave las manchas de nuevo con TBST y visualice las bandas de proteínas utilizando un sustrato que detecta la quimioluminiscencia (consulte la Tabla de materiales) en un instrumento de adquisición de imágenes Western blot. RT PCRAísle el ARN total de las células utilizando el reactivo Trizol (consulte la tabla de materiales). Prepare el ADNc a partir de una concentración igual de ARN utilizando la transcriptasa inversa del virus de la leucemia murina de Moloney (MMLV-RT) (consulte la tabla de materiales). Analizar la modulación de la expresión de ARNm de HSPA5, XBP1 empalmado, ATF4, CHOP y GADD34 mediante qRT-PCR con cebadores específicos de genes (Tabla 2). Brevemente, prepare mezclas de reacción de 10 μL que contengan una plantilla de ADNc (100 ng), 5 μL de colorante verde SYBR (consulte la tabla de materiales) y 10 pmol de cada par de cebadores de oligonucleótidos específicos del gen. Ajuste el volumen con H2O estéril. Ejecute las mezclas en una máquina de PCR en tiempo real utilizando el siguiente programa: desnaturalización inicial a 95 °C durante 3 min y 40 ciclos de 95 °C durante 30 s, 55 °C durante 30 s y 72 °C durante 30 s seguido del análisis de la curva de fusión. Calcule el cambio de pliegue en la expresión génica objetivo en relación con el gen de mantenimiento (por ejemplo, β-actina) como:Cambio de pliegue = 2-Δ(ΔCT)Donde ΔCT = CT (diana) − CT (gen de mantenimiento)y Δ(ΔCT) = ΔCT (tratado) -ΔCT (control) Para confirmar aún más el empalme de XBP1, realice una RT-PCR semicuantitativa con muestras no infectadas y 72 h infectadas.NOTA: El empalme del ARNm de XBP-1 se estudia mediante RT-PCR en el sitio de empalme. Amplificar el ADNc con cebadores XBP1 (Tabla 2) utilizando una mezcla maestra de PCR de alta fidelidad (ver Tabla de Materiales) en las siguientes condiciones: 1 ciclo de 98 °C durante 30 s, seguido de 5 ciclos de 98 °C durante 15 s, 65*Δ-5 °C durante 30 s y 72 °C durante 30 s, seguidos de 30 ciclos de 98 °C durante 15 s, 55 °C durante 30 s y 72 °C durante 30 s, seguido de una extensión final de 72 °C durante 10 min y mantener a 4 °C. Separe los amplicones en un gel de agarosa al 2,5% que contenga 50 ng de bromuro de etidio/mL y visualice en un instrumento de gel doc. La banda XBP1 empalmada es más pequeña en 26 nucleótidos. 5. Eliminación de marcadores UPR y análisis de la expresión génica impulsada por LTR y la producción de virus por VIH-1 Preparación de construcciones de shRNA para la eliminación de marcadores UPRCree construcciones de shRNA utilizando la columna vertebral del vector pLKO.1-TRC (vector de clonación lentiviral)29. Construya dos construcciones de shRNA para cada gen (IRE1, PERK, ATF6 y HSPA5). Los oligonucleótidos sentido y antisentido dirigidos al ARNm del gen respectivo son diseñados por el Consorcio ARNi (https://www.broadinstitute.org/rnai-consortium/rnai-consortium-shrna-library) (Tabla 3).NOTA: De manera similar, se pueden hacer construcciones de shRNA para otros marcadores UPR. Recocer los cebadores (100 nM de avance y retroceso) a 95 °C seguido de un enfriamiento gradual a RT. A continuación, ligarlo en los sitios Age1 y EcoRI del vector pLKO.1 utilizando una ligasa de ADN T4 (ver Tabla de Materiales). Confirme la secuencia mediante secuenciación de ADN.NOTA: Una construcción de shRNA dirigida al gen LacZ se utiliza como control no dirigido. Eliminación de PERK, ATF6, IRE1 y HSPA5 en células HEK-293T, ensayo de luciferasa y ELISA p24Prepare una mezcla de construcción de shRNA (0,9 μg) y un reactivo de transfección como la polietilenimina (PEI) (3 μL de PEI por 1 μg de ADN) (ver Tabla de Materiales) en 50 μL de medios libres de suero mediante vórtice e incube durante 20 min. A partir de un matraz HEK-293T confluente que contiene un matraz, tripsiniza y siembra ~0,25 x 106 células junto con la mezcla de transfección en una placa de 24 pocillos, haciendo el volumen total de 125 μL e incuba durante 6 h a 37 °C en una incubadora de CO2 . Este método se denomina transfección inversa, en la que las células se siembran junto con la mezcla de transfección. Después de 6 h, agregue 125 μL de medio completo a los pocillos y vuelva a suspender las celdas para una siembra uniforme.NOTA: Para los experimentos de derribo, la transfección inversa (pasos 5.2.1-5.2.3) proporciona una mejor eficiencia tanto con shRNAs como con siRNAs. Pasadas 24 h, realizar una segunda transfección. Prepare una mezcla de construcciones de pNL4-3 (100 ng), pLTR-Luc (100 ng) y pEGFP-N1 (50 ng) (pNL4-3:pLTR-Luc:pEGFPN1-1:1:0.5) con PEI (3 μL de PEI por 1 μg de ADN) en 50 μL de medios incompletos por vórtice. Incubar la mezcla durante 20 min en RT. Cambie el medio existente con 250 μL de medio fresco incompleto y agregue la mezcla a las celdas.NOTA: Un vector reportero para el VIH-1 LTR se desarrolló mediante la subclonación de LTR de pU3RIII30,31 en pGL3basic en el laboratorio anteriormente32. Se utilizó la expresión de GFP utilizando pEGFP-N1 para normalizar la eficiencia de la transfección32. Cambie el medio después de 6 h después de la transfección con 500 μL de DMEM completo. Recolectar las células después de 36 h para inmunotransferencia y ensayo de luciferasa. Para el ensayo de luciferasa, granule las células y vuelva a suspenderlas en un sustrato de luciferasa obtenido comercialmente (50 μL) (consulte la tabla de materiales). Agregue el lisado celular resuspendido a una placa opaca de 96 pocillos e incube durante 10-15 minutos. Obtenga la lectura de luciferasa en un luminómetro. Mida también la fluorescencia de GFP en las mismas muestras para normalizar la lectura de luciferasa en un lector de placas micromodo de microplaca (Ex: 494 nm, Em: 519 nm). Traza el gráfico como la unidad de luciferasa/GFP en el eje Y.NOTA: Se debe comprobar la eliminación de los respectivos marcadores UPR, y se puede realizar mediante inmunotransferencia o qRT-PCR utilizando anticuerpos específicos de genes o cebadores, respectivamente. Recoja los sobrenadantes para procesar el ELISA p24 como se mencionó anteriormente. Creación de células estables con knockdown de marcadores UPR e infección por VIH-1.Prepare las partículas de lentivirus mediante la transfección de células HEK-293T sembradas en una placa de 6 pocillos, con las respectivas construcciones de shRNA (1 μg) junto con pMD2.G (vector de envoltura VSV-G) (0,75 μg) y psPAX2 (plásmido de empaquetamiento lentiviral) (0,25 μg) (ver Tabla de Materiales) utilizando PEI en la proporción 1 μg de ADN: 3 μL de PEI. Prepare la mezcla en 100 μL de DMEM incompleto e incube durante 20 min en RT. Agregue la mezcla a 1,8 mL de medio completo en las células HEK-293T sembradas.NOTA: Siembre las células HEK-293T en una placa de 6 pocillos al menos 12 h antes de la transfección hasta que adquieran morfología y sean aproximadamente 60-70% confluentes. Después de 24 h de transfección, añadir 1 mL de DMEM completo a cada pocillo. Recoja los sobrenadantes después de 48 h, almacene a -80 °C en el congelador y realice el ELISA p24 para confirmar la presencia del virus en estos sobrenadantes. Utilice este sobrenadante lentiviral crudo para transducir células J6. Incubar 2 millones de células en una placa de 6 pocillos con un volumen igual de sobrenadante lentiviral (500 μL) para cada lentivirus de control y de eliminación específico del gen y agregar un medio RPMI 1640 completo y fresco en presencia de polibreno (5 μg/mL) para compensar el volumen a 2 mL. Después de 24 h, agregue Puromicina (1 μg/mL) a cada pocillo para seleccionar células estables. Después de agregar Puromicina, granule las células cada 24 h y agregue 2 mL de medio fresco con Puromicina. Haga esto hasta que no haya muerte celular (~ 1 semana). Las células supervivientes son las células estables con la eliminación genética deseada.NOTA: La eliminación de los genes respectivos se puede verificar a intervalos regulares y, finalmente, cuando solo las células sobrevivientes son visibles en medios que contienen puromicina mediante el uso de inmunotransferencia o qRT-PCR. Infectar las células LacZ y las células knockdown específicas del gen con 0,5 MOI de VIH-1 como se describe en la sección 2 y recolectar las células 48 h después de la infección. Recoja el sobrenadante de cada muestra y procese el ELISA p24 como se describió anteriormente y procese las células para verificar el nivel de knockdown mediante inmunotransferencia. 6. Tratamiento con inductor de estrés del RE y análisis de su efecto sobre la replicación del VIH-1 NOTA: Para determinar el efecto de la sobreestimulación de UPR durante la replicación del VIH-1, se puede utilizar la molécula inductora farmacológica, Thapsigargin. Determinación del porcentaje de viabilidad celular tras el tratamiento con Thapsigargin.NOTA: La citotoxicidad de la Thapsigargin se determina mediante el reactivo MTT (ver Tabla de Materiales).Siembre 25.000-30.000 células CEM-GFP por pocillo en una placa de 96 pocillos que contiene 100 μL de RPMI 1640 completo. Añada 100 nM de Thapsigargin al medio e incube a 37 °C en una incubadora.NOTA: Las células tratadas con 1 μL de DMSO se tomaron como vehículo de control. Después de 48 h, añadir 10 μL de MTT (5 mg/mL) en cada pocillo e incubar en la oscuridad durante 4 h para la formación de cristales de formazano a 37 °C con 5% de CO2. Después de 4 h, disuelva los cristales usando 100 μL de isopropanol para formar un color púrpura y mida la absorbancia a 570 nm usando un espectrofotómetro. Calcule el porcentaje de viabilidad de la celda en función de la ecuación que se muestra a continuación% de viabilidad celular = (ControlOD570 – TratamientoOD570)/ ControlOD570 x 100 Pretratamiento de Thapsigargin y análisis de la progresión de la infección por VIH-1 mediante ELISA p24.Siembre 1 millón de células CEM-GFP en una placa de 12 pocillos que contenga 1 mL de RPMI 1640 completo y trate las células con 100 nM de Thapsigargin o 1 μL de DMSO (control de vehículos) durante 12 h en una incubadora de CO2 mantenida a 37 °C. Después de 12 h, lavar las células con RPMI 1640 completo e infectar con 0,5 MOI de VIH-1 como se describió anteriormente. Recoja las células en diferentes puntos temporales, como 24 h, 48 h y 72 h después de la infección, para la inmunotransferencia. Recoja los sobrenadantes de cada muestra y realice el ELISA p24 como se describió anteriormente. Traza el gráfico con la concentración de p24 en la muestra como eje Y y los puntos de tiempo respectivos como eje X. Mediante el uso de inmunotransferencia, analice la inducción de estrés del RE debido al tratamiento con Thapsigargin midiendo el nivel de cualquier marcador UPR. En este estudio se utilizó HSPA5 como marcador. 7. Ensayo de infectividad TZM-bl β-gal para determinar el efecto de UPR sobre la infectividad del virión NOTA: Para comprender el papel de la UPR en la infectividad del virión, el sobrenadante del knockdown, así como el tratamiento con Thapsigargin, se puede utilizar para el ensayo de infectividad de TZM-bl β-gal como se describe en la sección 1.2, basado en la concentración de p24 determinada por p24 ELISA. Infecte las células TZM-bl con una concentración igual de p24 de cada muestra y realice la tinción de β galones. Cuente las células azules infectadas bajo el microscopio con un aumento de 10x para 5 campos aleatorios. Tome un promedio del recuento de los 5 campos para cada muestra de los pasos anteriores. Calcule el cambio de pliegue como se menciona a continuación:Cambio de pliegue = Número medio de células azules en las muestras de prueba/Número medio de células azules en la muestra de control.

Representative Results

En este trabajo hemos descrito un protocolo detallado para estudiar in vitro el estrés del RE y la activación de la UPR ante la infección por VIH-1 en células T (Figura 2). Este estudio también describe métodos para analizar la relevancia funcional de la UPR en la replicación del VIH-1 y la infectividad del virión (Figura 3). Para ello, analizamos el estrés del RE causado por la infe…

Discussion

El alcance del presente protocolo incluye (i) el manejo de las reservas del virus VIH-1 y la medición de la concentración del virus y la infectividad del virión, (ii) la infección de las células T con el VIH-1 y la evaluación de su efecto sobre el estrés del RE y diferentes marcadores de UPR, (iii) el efecto de la eliminación de los marcadores de UPR y su efecto sobre la actividad génica impulsada por el VIH-1 LTR, producción del virus y la infectividad del virión y (iv) Sobr…

Divulgaciones

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Damos las gracias al Centro Nacional de Ciencia Celular del Departamento de Biotecnología del Gobierno de la India por su apoyo interno. AT y AD están agradecidos por el apoyo a la investigación de doctorado recibido del Centro Nacional de Ciencia Celular, Departamento de Biotecnología, Gobierno de la India. DM agradece la beca nacional JC Bose de SERB, Gobierno de la India.

Materials

Acrylamamide Biorad, USA 1610107
Agarose G-Biosciences, USA RC1013
Ammonium persulphate Sigma-Aldrich, USA A3678
anti-ATF4 antibody Cell Signaling Technology, USA 11815 Western blot detection Dilution-1:1000
anti-ATF6 antibody Abcam, UK ab122897 Western blot detection Dilution-1:1000
anti-CHOP antibody Cell Signaling Technology, USA 2897 Western blot detection Dilution-1:1000
anti-eIF2α antibody Santa Cruz Biotechnology, USA sc-11386 Western blot detection Dilution-1:2000 
anti-GADD34 antibody Abcam, UK ab236516 Western blot detection Dilution-1:1000
anti-GAPDH antibody Santa Cruz Biotechnology, USA sc-32233 Western blot detection Dilution-1:3000 
anti-HSPA5 antibody Cell Signaling Technology, USA 3177 Western blot detection Dilution-1:1000
anti-IRE1 antibody Cell Signaling Technology, USA 3294 Western blot detection Dilution-1:2000
Anti-mouse HRP conjugate antibody  Biorad, USA 1706516 Western blot detection Dilution- 1:4000
anti-peIF2α antibody Invitrogen, USA 44-728G Western blot detection Dilution-1:1000
anti-PERK antibody Cell Signaling Technology, USA 5683 Western blot detection Dilution-1:2000
anti-pIRE1 antibody Abcam, UK ab243665 Western blot detection Dilution-1:1000
anti-pPERK antibody Invitrogen, USA PA5-40294 Western blot detection Dilution-1:2000
Anti-rabbit HRP conjugate antibody Biorad, USA 1706515 Western blot detection Dilution- 1:4000
anti-XBP1 antibody Abcam, UK ab37152 Western blot detection Dilution-1:1000
Bench top high speed centrifuge Eppendorf, USA 5804R Rotor- F-45-30-11
Bench top low speed centrifuge Eppendorf, USA 5702R Rotor- A-4-38
Bis-Acrylamide Biorad, USA 1610201
Bovine Serum Albumin (BSA) MP biomedicals, USA 160069
Bradford reagent Biorad, USA 5000006
CalPhos mammalian Transfection kit Clontech, Takara Bio, USA 631312 Virus stock preparation
CEM-GFP NIH, AIDS Repository, USA 3655
Clarity ECL substrate Biorad, USA 1705061 chemiluminescence detecting substrate
Clarity max ECL substrate Biorad, USA 1705062 chemiluminescence detecting substrate
Confocal laser scanning microscope Olympus, Japan Model:FV3000
Cytospin centrifuge Thermo Fisher Scientific, USA ASHA78300003
DMEM Invitrogen, USA 11995073
DMSO Sigma-Aldrich, USA D2650
dNTPs Promega, USA U1515
DTT Invitrogen, USA R0861
EDTA Invitrogen, USA 12635
EtBr Invitrogen, USA `15585011
Fetal Bovine Serum Invitrogen, USA 16000044
G418 Invitrogen, USA 11811023
Glutaraldehyde 25% Sigma-Aldrich, USA G6257 Infectivity assay
Glycine Thermo Fisher Scientific, USA Q24755
HEK-293T NCCS, India
HIV-1 infectious Molecular Clone pNL4-3 NIH, AIDS Repository, USA 114
Inverted microscope Nikon, Japan Model: Eclipse Ti2
iTaq Universal SYBR Green Supermix Biorad, USA 1715124
Jurkat J6 NCCS, India
Magnesium chloride Sigma-Aldrich, USA M8266 Infectivity assay
MMLV-RT  Invitrogen, USA 28025013
MTT reagent Sigma-Aldrich, USA M5655 Cell viability assay
N,N-dimethyl formamide Fluka Chemika 40255 Infectivity assay
NaCl Thermo Fisher Scientific, USA Q27605
NaF Sigma-Aldrich, USA 201154
NP40 Invitrogen, USA 85124
P24 antigen capture ELISA kit ABL, USA 5421
PageRuler prestained protein ladder Sci-fi Biologicals, India PGPMT078
Paraformaldehyde Sigma-Aldrich, USA P6148
pEGFP-N1 Clontech, USA 632515
Penicillin/Streptomycin Invitrogen, USA 151140122
Phosphatase Inhibitor Sigma-Aldrich, USA 4906837001
Phusion High-fidelity PCR mastermix with GC buffer NEB,USA M05532
pLKO.1-TRC Addgene, USA 10878 Lentiviral cloning vector
pMD2.G Addgene, USA 12259 VSV-G envelope vector
PMSF Sigma-Aldrich, USA P7626
Polyethylenimine (PEI)  Polysciences, Inc., USA 23966
Potassium ferricyanide Sigma-Aldrich, USA 244023 Infectivity assay
Potassium ferrocyanide Sigma-Aldrich, USA P3289 Infectivity assay
Protease Inhibitor Sigma-Aldrich, USA  5056489001
psPAX2 Addgene, USA 12260 Lentiviral packaging plasmid
Puromycin Sigma-Aldrich, USA P8833 Selection of stable cells
PVDF membrane Biorad, USA 1620177
Random primers Invitrogen, USA 48190011
RPMI 1640 Invitrogen, USA 22400105
SDS Sigma-Aldrich, USA L3771
Steady-Glo substrate Promega, USA E2510 Luciferase assay
T4 DNA ligase Invitrogen, USA 15224017
TEMED Invitrogen, USA 17919
Thapsigargin Sigma-Aldrich, USA T9033
Thioflavin T Sigma-Aldrich, USA 596200
Tris Thermo Fisher Scientific, USA Q15965
Triton-X-100 Sigma-Aldrich, USA T8787
Trizol Invitrogen, USA 15596018
Tween 20 Sigma-Aldrich, USA P1379
TZM-bl NIH, AIDS Repository, USA 8129
Ultracentrifuge Beckman Optima L90K, USA 330049 Rotor-SW28Ti
UltraPure X-gal Invitrogen, USA 15520-018 Infectivity assay

Referencias

  1. Levy, J. A. . HIV and the Pathogenesis of AIDS. , (2007).
  2. Hebert, D. N., Molinari, M. In and out of the ER: Protein folding, quality control, degradation, and related human diseases. Physiol Rev. 87 (4), 1377-1408 (2007).
  3. Mori, K. The unfolded protein response: The dawn of a new field. Proc Jpn Acad Ser B Phys Biol Sci. 91 (9), 469-480 (2015).
  4. Balch, W. E., Morimoto, R. I., Dillin, A., Kelly, J. W. Adapting proteostasis for disease intervention. Science. 319 (5865), 916-919 (2008).
  5. Kaufman, R. J. Orchestrating the unfolded protein response in health and disease. J Clin Invest. 110 (10), 1389-1398 (2002).
  6. Ron, D., Walter, P. Signal integration in the endoplasmic reticulum unfolded protein response. Nat Rev Mol Cell Biol. 8 (7), 519-529 (2007).
  7. Marciniak, S. J., Garcia-Bonilla, L., Hu, J., Harding, H. P., Ron, D. Activation-dependent substrate recruitment by the eukaryotic translation initiation factor 2 kinase PERK. J Cell Biol. 172 (2), 201-209 (2006).
  8. Harding, H. P., Zhang, Y., Ron, D. Protein translation and folding are coupled by an endoplasmic-reticulum-resident kinase. Nature. 397 (6716), 271-274 (1999).
  9. Vattem, K. M., Wek, R. C. Reinitiation involving upstream ORFs regulates ATF4 mRNA translation in mammalian cells. Proc Natl Acad Sci U S A. 101 (31), 11269-11274 (2004).
  10. Harding, H. P., et al. An integrated stress response regulates amino acid metabolism and resistance to oxidative stress. Mol Cell. 11 (3), 619-633 (2003).
  11. Novoa, I., Zeng, H., Harding, H. P., Ron, D. Feedback inhibition of the unfolded protein response by GADD34-mediated dephosphorylation of eIF2α. J Cell Biol. 153 (5), 1011-1021 (2001).
  12. Haze, K., Yoshida, H., Yanagi, H., Yura, T., Mori, K. Mammalian transcription factor ATF6 is synthesized as a transmembrane protein and activated by proteolysis in response to endoplasmic reticulum stress. Mol Biol Cell. 10 (11), 3787-3799 (1999).
  13. Ye, J., et al. ER stress induces cleavage of membrane-bound ATF6 by the same proteases that process SREBPs. Mol Cell. 6 (6), 1355-1364 (2000).
  14. Tirasophon, W., Welihinda, A. A., Kaufman, R. J. A stress response pathway from the endoplasmic reticulum to the nucleus requires a novel bifunctional protein kinase/endoribonuclease (Ire1p) in mammalian cells. Genes Dev. 12 (12), 1812-1824 (1998).
  15. Yoshida, H., Matsui, T., Yamamoto, A., Okada, T., Mori, K. XBP1 mRNA is induced by ATF6 and spliced by IRE1 in response to ER stress to produce a highly active transcription factor. Cell. 107 (7), 881-891 (2001).
  16. Calfon, M., et al. IRE1 couples endoplasmic reticulum load to secretory capacity by processing the XBP-1 mRNA. Nature. 415 (6867), 92-96 (2002).
  17. Wu, J., et al. ATF6α optimizes long-term endoplasmic reticulum function to protect cells from chronic stress. Dev Cell. 13 (3), 351-364 (2007).
  18. Shoulders, M. D., et al. Stress-independent activation of XBP1s and/or ATF6 reveals three functionally diverse ER proteostasis environments. Cell Rep. 3 (4), 1279-1292 (2013).
  19. Oslowski, C. M., Urano, F. Measuring ER stress and the unfolded protein response using mammalian tissue culture system. Methods Enzymol. 490, 71-92 (2011).
  20. Gupta, S., Samali, A., Fitzgerald, U., Deegan, S. Methods for monitoring endoplasmic reticulum stress and the unfolded protein response. Int J Cell Biol. 2010, 830307 (2010).
  21. Wang, M., Kaufman, R. J. Protein misfolding in the endoplasmic reticulum as a conduit to human disease. Nature. 529 (7586), 326-335 (2016).
  22. Beriault, D. R., Werstuck, G. H. Detection and quantification of endoplasmic reticulum stress in living cells using the fluorescent compound, Thioflavin T. Biochim Biophys Acta. 1833 (10), 2293-2301 (2013).
  23. Tripathi, A., Iyer, K., Mitra, D. HIV-1 replication requires optimal activation of the unfolded protein response. FEBS Lett. 597 (23), 2908-2930 (2023).
  24. Platt, E. J., Wehrly, K., Kuhmann, S. E., Chesebro, B., Kabat, D. Effects of CCR5 and CD4 cell surface concentrations on infections by macrophagetropic isolates of human immunodeficiency virus type 1. J Virol. 72 (4), 2855 (1998).
  25. Gervaix, A., West, D., Leoni, L. M., Richman, D. D., Wong-Staal, F., Corbeil, J. A new reporter cell line to monitor HIV infection and drug susceptibility in vitro. Proc Natl Acad Sci U S A. 94 (9), 4653-4658 (1997).
  26. Augustine, T., et al. Cyclin F/FBXO1 interacts with HIV-1 viral infectivity factor (Vif) and restricts progeny virion infectivity by ubiquitination and proteasomal degradation of vif protein through SCFcyclin F E3 ligase machinery. J Biol Chem. 292 (13), 5349-5363 (2017).
  27. Shihan, M. H., Novo, S. G., Le Marchand, S. J., Wang, Y., Duncan, M. K. A simple method for quantitating confocal fluorescent images. Biochem Biophys Rep. 25, 100916 (2021).
  28. Treiman, M., Caspersen, C., Christensen, S. B. A tool coming of age: Thapsigargin as an inhibitor of sarco-endoplasmic reticulum Ca2+-ATPases. Trends Pharmacol Sci. 19 (4), 131-135 (1998).
  29. Moffat, J., et al. A lentiviral RNAi library for human and mouse genes applied to an arrayed viral high-content screen. Cell. 124 (6), 1283-1298 (2006).
  30. Sodroski, J., Rosen, C., Goh, W. C., Haseltine, W. A Transcriptional activator protein encoded by the x-lor region of the human T-cell leukemia virus. Science. 228 (4706), 1430-1434 (1985).
  31. Rosen, C. A., Sodroski, J. G., Kettman, R., Haseltine, W. A. Activation of enhancer sequences in type II human T-cell leukemia virus and bovine leukemia virus long terminal repeats by virus-associated trans-acting regulatory factors. J Virol. 57 (3), 738-744 (1986).
  32. Dandekar, D. H., Kumar, M., Ladha, J. S., Ganesh, K. N., Mitra, D. A quantitative method for normalization of transfection efficiency using enhanced green fluorescent protein. Anal Biochem. 342 (2), 341-344 (2005).
  33. Mahmood, T., Yang, P. C. Western blot: Technique, theory, and trouble shooting. N Am J Med Sci. 4 (9), 429-434 (2012).
  34. Ghosh, R., Gilda, J. E., Gomes, A. V. The necessity of and strategies for improving confidence in the accuracy of western blots. Expert Rev Proteomics. 11 (5), 549-560 (2014).
  35. Peña, J., Harris, E. Dengue virus modulates the unfolded protein response in a time-dependent manner. J Biol Chem. 286 (16), 14226-14236 (2011).
  36. Soboleski, M. R., Oaks, J., Halford, W. P. Green fluorescent protein is a quantitative reporter of gene expression in individual eukaryotic cells. FASEB J. 19 (3), 440-442 (2005).
  37. Martinez, Z. S., Castro, E., Seong, C. S., Cerón, M. R., Echegoyen, L., Llano, M. Fullerene derivatives strongly inhibit HIV-1 replication by affecting virus maturation without impairing protease activity. Antimicrob Agents Chemother. 60 (10), 5731-5741 (2016).
  38. Askari, S., Javadpour, P., Rashidi, F. S., Dargahi, L., Kashfi, K., Ghasemi, R. Behavioral and molecular effects of Thapsigargin-induced brain ER- stress: Encompassing inflammation, MAPK, and insulin signaling pathway. Life. 12 (9), 1374 (2022).
  39. Jaskulska, A., Janecka, A. E., Gach-Janczak, K. Thapsigargin-from traditional medicine to anticancer drug. Int J Mol Sci. 22 (1), 4 (2021).
  40. Shaban, M. S., et al. Multi-level inhibition of coronavirus replication by chemical ER stress. Nat Commun. 12 (1), 5536 (2021).
  41. Marciniak, S. J., Chambers, J. E., Ron, D. Pharmacological targeting of endoplasmic reticulum stress in disease. Nat Rev Drug Discov. 21 (2), 115-140 (2022).
  42. Sriburi, R., Jackowski, S., Mori, K., Brewer, J. W. XBP1: A link between the unfolded protein response, lipid biosynthesis, and biogenesis of the endoplasmic reticulum. J Cell Biol. 167 (1), 35-41 (2004).
  43. Siwecka, N., Rozpędek-Kamińska, W., Wawrzynkiewicz, A., Pytel, D., Diehl, J. A., Majsterek, I. The structure, activation and signaling of IRE1 and its role in determining cell fate. Biomedicines. 9 (2), 156 (2021).

Play Video

Citar este artículo
Tripathi, A., Dasgupta, A., Mitra, D. Measuring Endoplasmic Reticulum Stress and Unfolded Protein Response in HIV-1 Infected T-Cells and Analyzing its Role in HIV-1 Replication. J. Vis. Exp. (208), e66522, doi:10.3791/66522 (2024).

View Video