This protocol describes NAME, an assay that allows the rapid identification of molecules able to inhibit in vitro the chaperone activities of HIV-1 nucleocapsid protein.
RNA או DNA המקופל בקיפול tridimensional היציב הם מטרות מעניינות בפיתוח אנטי-סרטני או תרופות אנטי. במקרה של HIV-1, חלבונים נגיפיים המעורבים בוויסות של פעילות הווירוס מזהים כמה חומצות גרעין. חלבון nucleocapsid NCp7 (NC) הוא חלבון עיקרי המסדיר כמה תהליכים בעת שכפול וירוס. NC הוא למעשה מלווה לערער את יציבות מבנים משניים של RNA ו- DNA והקלת חישולם. איון של NC הוא גישה חדשה ומעניין ליעד טיפול אנטי HIV. N ucleocapsid M nnealing- ediated lectrophoresis E assay (שם) פותח כדי לזהות מולקולות מסוגלת לעכב את ההיתוך וצריפה של RNA ו- DNA המקופל בתצורות tridimensional יציבים thermodynamically, כגון מבני סיכת ראש של TAR ואלמנטי cTAR של HIV, על ידי חלבון nucleocapsid של HIV-1. הבדיקה החדשה מעסיקה או מחדשcombinant או החלבון הסינתטי, וoligonucleotides ללא הצורך בתיוגם הקודם. ניתוח התוצאות מושגת על ידי אלקטרופורזה סטנדרטית ג'ל polyacrylamide (עמוד) ואחריו מכתים חומצות גרעין קונבנציונלי. הפרוטוקול דיווח בעבודה זו מתאר כיצד לבצע assay שם עם החלבון באורך מלא או הגרסה המקוצצת שלה חסרת תחום N-terminal הבסיסי, שני מוסמכים כמלווי גרעין חומצות, וכיצד להעריך את העיכוב של פעילות מלווה NC על ידי השחלה intercalator. יתר על כן, שם יכול להתבצע בשני מצבים שונים, שימושי כדי לקבל אינדיקציות על המנגנון המשוער של פעולה של מעכבי NC המזוהים.
חלבון nucleocapsid NCp7 (NC) מסוג וירוס הכשל החיסוני אנושי 1 (HIV-1) הוא חלבון קטן, בסיסי הקשור באופן הדוק עם RNA הגנומי בווירוס המדבק הבוגר, ששיחק תפקיד מרכזי בתרבות נגיף כקו-פקטור בשעתוק לאחור , הכרת הגנום, ואריזה. 1-3 NC פועל כמלווה חומצות גרעין מזרזות היציבות של מבני חומצות גרעין יציבים והחישול של רצפים משלימים. פעילות חומצות גרעין צבירתה מתגוררת בעיקר בחומצות אמינו 11 תחום N-terminal תוך פעילות ערעור יציבות דופלקס כבר ממופות למבנים שלה אבץ אצבע (12-55 פפטיד). 4 החלבונים הטעונים חיובי מוריד את המחסום אלקטרוסטטי של תגובת חישול ו מגביר את הקצב שבו שני רצפים משלימים נפרדים לבוא ביחד.
חומצות גרעין המקופלות בקונפורמציה היציבה דורשות פעילות המלווה של NC לfacilitatדואר חישולם 5 הדבר חשוב במיוחד בשעתוק לאחור, שבי NC הוא קריטי באירועי העברת גדיל:. בהעברת גדיל מינוס, DNA תחנת גדיל מינוס, רק retrotranscribed, יש להעביר ומרותק לרצף משלים באזור R בסוף 3 'של הגנום RNA תבנית. 6 למרות שהעדיפו thermodynamically, תגובה זו אינה מתרחשת באופן נרחב בהעדר NC בשל נוכחותם של המבנה היציב של האזור מגיב הפעלת טרנס RNA (TAR) באזורי R, שחייב להיות משויך לעותק ה- DNA שלו (cTAR DNA). 7 אזורי cTAR וTAR הם, למעשה, מובנים מאוד עם קונפורמציה גזע לולאה אופיינית. חלבון NC denatures סיכות אלה, ומקדם העברת מינוס גדיל על ידי הגדלת שיעור חישול מולקולאריים בין גדילי חומצות גרעין המשלימים. המנגנון של חישול NC של TAR וcTAR נחקר ביסודיות ודהscribed כassay חישול TAR בכמה עבודות מחקר והתכנית המוצעות מתוארת בביקורות מצוינות. 8-11 בסיכום, NC מערער את המבנה השניוני של רנ"א היציב כמו TAR-RNA, מערער את המבנה המשני של הרצף משלים, cTAR-DNA שלה , ומקדם את תגובת חישול של RNA / DNA הובילה לTAR / היווצרות heteroduplex cTAR. 10,11 כתוצאה מכך, צעד גדיל-העברה בעת שכפול HIV הוא מועדף. 12
NC הוא יעד אטרקטיבי לפיתוחם של חומרים חדשים מאז ההפרעה האפשרית הנגרמת על ידי מולקולות קטנות לכיוון צפון קרוליינה הייתה לגרום לירידה של השעתוק לאחור של הגנום הנגיפי כתוצאה מפעילות NC התפשרה. 2,13 יכלו גישה זו סופו של דבר להוביל לפיתוח של תרופות אנטי-HIV מוצלחים. במהלך הקרנה לNC מעכבי 14 פיתחנו assay להסתמך על התכונות הידועותשל nucleocapsid לערער את היציבות ביעילות ובoligonucleotides המשלים לחשל. 10,11 אנחנו קראנו לזה N ucleocapsid M nnealing- ediated lectrophoresis assay E (שם). assay NAME משתמש NC לתווך בין חישול עותקים ביציבות מובנה של חומצות גרעין משלימות, במקרה של oligonucleotide המתאים לחלק הפסגה של רצף TAR-RNA עם הרצף שלה משלים DNA (cTAR) להניב TAR ההיברידי / heteroduplex cTAR . הניתוח של TAR / תגובת חישול cTAR בנוכחות NC יכול להיחקר על ידי אלקטרופורזה יליד ג'ל polyacrylamide (עמוד).
פרוטוקול זה מראה כיצד לבצע assay שם כדי לחשל במהירות בטמפרטורת חדר oligonucleotides המקופל במבני סיכת ראש יציבים, כיצד לנתח את התוצאה של התגובה ופתרון בעיות אפשריות של הניסוי. תיוג הרדיואקטיבי של חומצות גרעין לא ביקש, וdetectiעל להקות oligonucleotide יכול להתבצע על ידי שיטות צביעה קונבנציונליות. Assay, שמעסיק גם את החלבון באורך מלא רקומביננטי או גרסה סינתטית קטועה של NC, מאפשר זיהוי של intercalators השחלה עיכוב NC, פעילות במיתאם עם חזק מחייב לRNA ו- DNA. 14
NAME הוא assay המאפשר להעריך את העיכוב של פעילות המלווה של חלבון nucleocapsid של HIV-1, יעד מעניין בחיפוש של תרופות נגד HIV רומן במהירות. NC anneals מהיר ובחומצות גרעין טמפרטורת חדר שיציבה מתקפל אחרת דורש denaturation התרמי בטמפרטורה גבוהה ואחרי חישול זהיר. Assay יכול להתבצע עם או באורך מלא NC או עם המקוצץ (12-55) NC: בשני המקרים שתי חומצות גרעין (RNA ועותק DNA משלים) הן מרותקים במהירות. זה עולה בקנה אחד עם תצפית ספרות עם פפטיד NC הקטוע: חישול הוא ביוזמת ההיתוך היעילה של הגזע של cTAR אחרי אינטראקציה של הלולאה שלה משלימה הפסגה, שהוא אתר NC חלש מחייב, עם הרצף המשלים של לולאת פסגת TAR, ובסופו דרך כמה ביניים יציבים להוארך היברידי המרותק. 21
NC הוא prot יציב מאודעין וכמה בעיות בעת ביצוע NAME יכולים להתרחש. זה מאוד חשוב עם זאת להוסיף SDS טרי בטעינת ג'ל המאגר משמש כדי לעצור את התגובה: אם זה לא יושג, ג'ל לא יציג את להקות חומצות גרעין בעמדות הנכונות. למעשה, NC הוא חלבון חומצת גרעין מחייב, כך שכדי לחזות בצורה נכונה TAR / heteroduplex cTAR על ידי ג'ל אלקטרופורזה SDS חייב להיות נוכח בטעינת ג'ל המאגר לפגל החלבון ולשחרר אותו מהמתחם ההדוק שלה עם חומצות הגרעין. זהו גם פתרון בעיות אפשריות של הניסוי, כלומר ההיווצרות של להקות השתנו בזמן ריצת ג'ל. השפעה זו בולטת במיוחד כאשר באורך המלא NC הועסק, כמו באיור 2, והוא צמוד לנוכחות של הזנב N-terminal הבסיסי ביותר, שיש לו השפעה חזקה על צבירת חומצות גרעין.
הנוכחות של הזנב הבסיסי המסוף הופכת את תגובת חישול יותר קשה להיות מעוכבת, כתכניתn באיור 3 מתחם באמצעות 1, intercalator השחלה נציג, כלומר intercalator יעיל במיוחד בייצוב מבני גזע הלולאה של TAR ושל cTAR. למעשה, זה סוג של אינטראקציה עם חומצות גרעין הוא מועדף כאשר בליטות ולולאות לקטוע את רצף הסליל הכפול, המאפשרים להשחלה קלה יותר של מתמירים מגושמים לזוגות הבסיסים. ייצוב של TAR וcTAR ידי קלסרים חומצות גרעין אלה נותח בעבר על ידי קביעת העלייה בטמפרטורת ההתכה של שני oligonucleotides. 14 יתר על כן, העלייה בטמפרטורת התכה בקורלציה עם העיכוב של חישול זרז על ידי HIV-1 NC, הבא להקמתה המופחתת של TAR / cTAR heteroduplex ומצביע על כך שintercalators השחלה היא כיתה מעניינת של קלסרים עבור מבנים דינמיים של RNA כגון אלמנט TAR. 14
מנגנון פעולה מופעל על compo אלהunds ניתן תוקף נוסף על ידי ביצוע assay NAME בפורמטים חלופיים שונים, כפי שמוצג באיור 4: במקרה של intercalators העיכוב של heteroduplex המרותק מוגבר כאשר התרופה הודגרו עם שני oligos המקופל. תרכובות הפועלות במנגנון פעולה שונה, כגון קלסרים ישירים של חלבון NC, תהיה מושפעות פחות מהמצב preincubation שונה. assay שם מבוצע בשתי השיטות ולכן יכול לשמש מסך ספריות של תרכובות לזיהוי מעכבי NC, וגם להעריך את המנגנון המשוער של פעולה של הלהיטים החיוביים תוך חיפוש התרופות נגד HIV הממוקדים בNC. ברור, השימוש בטכניקות אלה לבד כאשר הטענה למנגנון ספציפי של פעולה של מעכבי NC מזוהים אינו מספיק, ויש צורך במבחנים ביוכימיים מתאימים אחרים כדי לקיים את נחת העבודה. 14
לבסוף, יש להדגיש כי שם משתמש ביותראנזימים מטוהרים, או רקומביננטי או סינטטיים, מתן מידע יקר על עיכוב "במבחנה" של NC על ידי התרכובות נבדקו. זהו "הכוח והחולשה" של assay: שם יכול גם להשלים הקרנה וירטואלית והדמיה מולקולרית מתקרבת בצעדים הראשוניים של תוכניות גילוי תרופות, המאפשרת לבנות במהירות ולנתח מערכות יחסים מבנה-פעילות וסופו של דבר הפניית עיצוב הסינתזה וסמים. עם זאת, כפי שמבחני ביוכימיים אחרים המשמשים בפרויקטים לפיתוח תרופות בHIV, NAME לא נותן מידע על ההשפעות של מעכבים משוערים בתאים נגועים בנגיף.
The authors have nothing to disclose.
This work was supported by Ministero degli Affari Esteri (MAE, DRPG, Unità per la cooperazione scientifica e tecnologica, Grant: PGR Italy-USA) and by MIUR, Progetti di Ricerca di Interesse Nazionale (Grant: 2010W2KM5L_006).
Name of Material/Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
cTAR, 29-mer DNA oligo. Desalted. HPLC purified. | Metabion International AG | Store the stock solution at -20 °C | |
TAR, 29-mer RNA oligo. Desalted. HPLC purified. | Metabion International AG | Store the stock aliquot at -80 °C | |
(12-55)NC peptide | EspiKem srl | Store the stock solution at -20 °C | |
1.5 mL tubes | Eppendorf | 0030 120 086 | Autoclave before use |
0.5 mL tubes | Eppendorf | 0030 121 023 | Autoclave before use |
Biosphere Filter Tips 0.1-10 µL | Sarstedt | 701,130,210 | |
Biosphere Filter Tips 2-20 µL | Sarstedt | 70,760,213 | |
Biosphere Filter Tips 200 µL | Sarstedt | 70,760,213 | |
Syringe Filter 0,22 µm | Biosigma srl | 51,798 | |
Ethanol | Carlo Erba | 414631 | |
Sodium Dodecyl Sulfate | Sigma-Aldrich | 71725-50G | |
Dimethyl Sulfoxide | Sigma-Aldrich | D8418-1L | |
Sodium Chloride | Sigma-Aldrich | 71376-1KG | |
Boric Acid | Sigma-Aldrich | B0252-2.5KG | |
Ethylenediaminetetraacetic Acid | Sigma-Aldrich | E5134-500G | |
Magnesium Perchlorate | Sigma-Aldrich | 222283-100G | Store the 1M solution at -20°C |
Glycerol | Sigma-Aldrich | 49770-1L | |
Bromophenol Blue | GE Healthcare Life Sciences | 17-1329-01 | |
N,N,N′,N′-Tetramethylethylenediamine | Sigma-Aldrich | T9281-100ML | |
Ammonium Persulfate | Sigma-Aldrich | A7460-500G | Prepare the 10% solution freshly before use |
Acrylamide-bis ready-to-use solution 40% (19:1) | Merck Millipore | 1006401000 | Polyacrylamide is highly neurotoxic: wear gloves during the gel casting |
Tris ultrapure | Applichem | A1086,1000 | |
DEPC-treated water | Ambion | AM9922 | |
Centrifuge 5415R | Eppendorf | 22,621,408 | |
NanoDrop 1000 spectrometer | Thermo Scientific | ||
UV-VIS spectrometer Lambda 20 | Perkin Elmer | ||
Protean II xi Cell | Bio-Rad | 165-1803 | |
PowerPac Basic Power Supply | Bio-Rad | 164-5050 | |
SybrGreen II RNA Gel Staining | Lonza | 50523 | Make the 1/10000 dilution in TBE 1X. Store it in the dark at 4°C for two weeks |
Geliance 600 Imaging System | Perkin Elmer |