Summary

Analisi della accessibilità al solvente dei residui di cisteina in<em> Mais Rayado Fino virus</em> Particelle virus-simili Prodotto in<em> Nicotiana benthamiana</em> Piante e Cross-linking di peptidi a VLP

Published: February 14, 2013
doi:

Summary

Un metodo per analizzare l'accessibilità al solvente del gruppo tiolo della cisteina residui di<em> Mais Rayado Fino virus</em> (MRFV)-particelle simili a virus (VLPs) seguiti da un peptide reazione di reticolazione è descritto. Il metodo sfrutta la disponibilità di gruppi chimici diversi sulla superficie delle VLPs che possono essere bersagli per reazioni specifiche.

Abstract

Imitare e sfruttando le proprietà e le caratteristiche fisico-chimiche dei virus e fisico promette di fornire soluzioni ad alcune delle sfide più pressanti del mondo. La gamma pura e tipi di virus insieme con le loro proprietà potenzialmente intriganti dare infinite opportunità per le applicazioni in tecnologie basate su virus. Virus hanno la capacità di auto-assemblano in particelle di forma e dimensioni discrete, specificità di simmetria, polivalenza e proprietà stabili in un'ampia gamma di condizioni di temperatura e di pH. Non sorprendentemente, con una notevole gamma di proprietà, i virus sono proposti per l'uso in vaccini biomateriali 9, 14, 15, materiali elettronici, strumenti chimici e molecolare elettronica contenitori 4, 5, 10, 11, 16, 18, ​​12.

Al fine di utilizzare i virus in nanotecnologie, devono essere modificati dalle loro forme naturali per impartire nuove funzioni. Questo impegnativo process può essere effettuato attraverso meccanismi diversi tra modificazione genetica del genoma virale e attaccare chimicamente molecole estranee o desiderato per i gruppi reattivi delle particelle virali 8. La possibilità di modificare un virus dipende principalmente dalle proprietà fisico-chimiche e fisiche del virus. Inoltre, le modifiche genetiche o fisico-chimiche devono essere eseguite senza alterare la struttura originaria del virus e la funzione virus. Mais Rayado Fino virus (MRFV) proteine ​​di rivestimento auto-assemblano in Escherichia coli che producono VLP stabili e vuoti che sono stabilizzati da proteina-proteina interazioni e che possono essere utilizzati in applicazioni basate su virus tecnologie 8. VLPs prodotte in piante di tabacco sono stati esaminati da impalcatura su cui una varietà di peptidi possono essere covalentemente visualizzato 13. Qui, descriviamo la procedura per 1) determinare quale dei solventi accessibili cisteine ​​in un capside del virus sono disponibili per modifizione, e 2) Bioconjugate peptidi alle capsidi modificati. Utilizzando nativi o mutationally-inserito residui di aminoacidi e tecnologie standard di accoppiamento, una grande varietà di materiali sono stati visualizzati sulla superficie del virus vegetali come, virus del mosaico Brome 3, virus della screziatura Carnation 12, Cowpea clorotiche mottle virus 6, mosaico del tabacco virus 17, Rapa virus del mosaico giallo 1, e MRFV 13.

Protocol

1. Virus Inoculazione e purificazione VLP da piante di Nicotiana benthamiana Produrre ricoperti T7-RNA trascritti da Virus X della patata (PVX) basati su plasmidi vettori che trasportano MRFV wild-type (WT) e proteina di rivestimento Cys-mutato (CP) geni 12, utilizzando Ambion il T7-mMessage mmachine kit. Per ogni reazione di trascrizione T7, inoculare due foglie completamente espanse di N. benthamiana con 10 reazioni e incubare le piante per 10 giorni …

Representative Results

Espressione transitoria di cappotto mutanti MRFV proteine ​​(CP) geni in N. benthamiana piante in un PVX basati VLPs vettore producono è descritto nella Figura 1. Il mantello modificato MRFV proteina gene viene amplificato mediante PCR e quindi posto sotto il controllo trascrizionale del promotore subgenomico duplicato CP in un PVX-based vettore, pP2C2S 2, (un dono di D. Baulcombe, Sainsbury Laboratories, Norwich, Inghilterra). In vitro la trascrizione di RNA produce tr…

Discussion

Il metodo qui presentato permette una analisi molto sensibile e rapido delle cisteine ​​reattive presenti sulla superficie delle piante prodotte VLPs nonché su complessi di proteine. Maleimmidi sono tiolo-specifici reagenti, che reagiscono con liberi sulfidrilici contenenti molecole di formare legami stabili tioetere. Questo metodo disegna sulla specificità delle maleimmidi di reagire con i gruppi sulfidrilici non coinvolti in interazioni con altri aminoacidi. Mantenendo la struttura nativa delle VLPs è molto imp…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Materials

Name of the reagent Company Catalog number Comments
Thinwall, Ultra-Clear Tubes Beckman 344059  
mMESSAGE mMACHINE T7 Kit Life Tecnologies AM1344M  
Fluorescein-5-Maleimide Thermo Scientific Life Technologies 46130 F150 46130 is out of order substitute with F150
Pierce Biotin Quantitation Kit Thermo Scientific 28005  
EZ-Link Maleimide-PEG2-Biotin, No-Weigh Format Thermo Scientific 21901  
SM(PEG)n Crosslinkers Thermo Scientific 22107  
10-20% Tris-Glycine gel Invitrogen EC61352  
Laemmli Buffer Bio-Rad 1610737  
Tris Glycine SDS Running Buffer Invitrogen LC2675  
Tris Glycine Transfer Buffer Invitrogen LC3675  
Nitrocellulose Membrane Filter Paper Sandwich Invitrogen LC2001  
Phosphatase Labeled Affinity Purified Antibody to Rabbit IgG Kirkegaard and Perry Laboratories 0751516  
NBT/BCIP Phosphatase Substrate Kirkegaard and Perry Laboratories 508107  

References

  1. Barnhill, H., Reuther, R., Ferguson, P. L., Dreher, T. W., Wang, Q. Turnip yellow mosaic virus as a chemoaddressable bionanoparticle. Bioconj. Chem. 18, 852-859 (2007).
  2. Chapman, S., Kavanagh, T., Baulcombe, D. Potato virus X as a vector for gene expression in plants. Plant J. 2, 549-557 (1992).
  3. Chen, C., Kwak, E. S., Stein, B., Kao, C. C., Dragnea, B. Packaging of gold particles in viral capsids. J. Nanosci. Nanotechnol. 5, 2029-2033 (2005).
  4. Fowler, C. E., Shenton, W., Stubbs, G., Mann, S. Tobacco mosaic virus liquid crystals as templates for the interior design of silica mesophases and nanoparticles. Advanced Materials. 13, 1266-1269 (2001).
  5. Gazit, E. Use of biomolecular templates for the fabrication of metal nanowires. FEBS. J. 274, 317-322 (2007).
  6. Gillitzer, E., Wilts, D., Young, M., Douglas, T. Chemical modification of a viral cage for multivalent presentation. Chem. Commun. , 2390-2391 (2002).
  7. Hammond, R. W., Hammond, J. Maize rayado fino virus capsid proteins assemble into virus-like particles in Escherichia coli. Virus Res. 147, 208-215 (2010).
  8. Hermamson, G. T. . Bioconjugate techniques. , (1991).
  9. Kaiser, C. R., Flenniken, M. L., Gillitzer, E., Harmsen, A. L., Harmsen, A. G., Jutila, M. A., Douglas, T., Young, M. J. Biodistribution studies of protein cage nanoparticles demonstrate broad tissue distribution and rapid clearance in vivo. Int. J. Nanomed. 2, 715-733 (2007).
  10. Knez, M., Bittner, A. M., Boes, F., Wege, C., Jeske, H., Maisse, E., Kern, K. Biotemplate synthesis of 3-nm nickel and cobalt nanowires. Nano Lett. 3, 1079-1082 (2003).
  11. Lee, S. Y., Culver, J. N., Harris, M. T. Effect of CuCl2 concentration on the aggregation and mineralization of Tobacco mosaic virus biotemplate. J. Colloid. Interface. Sci. 297, 554-560 (2006).
  12. Lvov, Y., Haas, H., Decher, G., Mohwald, H., Mikhailov, A., Mtchedlishvily, B., Morgunova, E., Vainshtein, B. Successive deposition of alternate layers of polyelectrolytes and a charged virus. Langmuir. 10, 4232-4236 (1994).
  13. Natilla, A., Hammond, R. W. Maize rayado fino virus virus-like particles expressed in tobacco plants: a new platform for cysteine selective bioconjugation peptide display. J. Virol. Methods. 178, 209-215 (2011).
  14. Rae, C. S., Khor, I. W., Wang, Q., Destito, G., Gonzalez, M. J., Singh, P., Thomas, D. M., Estrada, M. N., Powell, E., Finn, M. G., Manchester, M. Systemic trafficking of plant virus nanoparticles in mice via the oral route. Virology. 343, 2224-2235 (2005).
  15. Raja, K. S., Wang, Q., Gonzalez, M. J., Manchester, M., Johnson, J. E., Finn, M. G. Hybrid virus-polymer materials. Synthesis and properties of PEG-decorated Cowpea mosaic virus. Biomacromolecules. 4, 472-476 (2003).
  16. Royston, E., Lee, S. Y., Culver, J. N., Harris, M. T. Characterization of silica-coated Tobacco mosaic virus. J. Colloid Interface Sci. 298, 706-712 (2006).
  17. Schlick, T. L., Ding, Z., Kovacs, E. W., Francis, M. B. Dual-surface modification in the Tobacco mosaic virus. J. Am. Chem. Soc. 127, 3718-3723 (2005).
  18. Young, M., Willits, D., Uchida, M., Douglas, T. Plant viruses as biotemplates for materials and their use in nanotechnology. Annu. Rev. Phytopathol. 46, 361-384 (2008).

Play Video

Cite This Article
Natilla, A., Hammond, R. W. Analysis of the Solvent Accessibility of Cysteine Residues on Maize rayado fino virus Virus-like Particles Produced in Nicotiana benthamiana Plants and Cross-linking of Peptides to VLPs. J. Vis. Exp. (72), e50084, doi:10.3791/50084 (2013).

View Video