Asamblea y purificación del prototipo Virus espumoso de los Intasomes
Summary
Integrasa de retrovirus recombinante y oligómeros de ADN mímico extremos de DNA virales pueden formar un complejo enzimático activo conocido como un intasome. Intasomes puede ser usada para estudios bioquímicos, estructurales y cinéticos. Este protocolo detalla cómo montar y purificar el prototipo virus espumoso de los intasomes.
Abstract
A definición de función y paso necesario del ciclo de vida de retrovirus es la integración del genoma viral en el genoma del anfitrión. Los retrovirus codifican enzima integrasa (IN) que cataliza la unión covalente de viral a anfitrión DNA, que se conoce como transferencia de cadena. Integración puede ser modelada en vitro con IN retrovirus recombinante y oligómeros de ADN mímico los extremos del genoma viral. Con el fin de recapitular más de cerca la reacción de integración que se presenta en vivo, integración complejos son ensamblados de oligómeros sintéticos y recombinante IN por diálisis en un tampón de menor concentración de sal. La integración compleja, llamada un intasome, puede ser purificada por cromatografía por exclusión de tamaño. En el caso de virus espumoso de los prototipos (PFV), el intasome es un tetrámero de IN y oligómeros de ADN dos y se separa fácilmente en monomérica y oligómero gratuito ADN. La eficacia de la integración de intasomes PFV puede ensayarse bajo una variedad de condiciones experimentales para comprender mejor la dinámica y la mecánica de integración retroviral.
Introduction
Integración del genoma viral en el genoma del anfitrión es un paso obligatorio en el ciclo de vida de todos los retrovirus1. La enzima viral integrasa (IN) cataliza la unión covalente de los extremos del genoma viral de la DNA al anfitrión DNA. Durante una infección celular, en forma parte de un complejo de pre-integración que media integración. Recombinante en complexed con oligómeros de ADN de doble trenzados mímico los extremos del ADN virales también puede realizar la integración en un ADN en vitrode objetivo2. Un común integración análisis en vitro utiliza un plásmido superenrollado como el ADN diana. Integración de ambos oligómeros de ADN virales (vDNA) para el plásmido da lugar a un producto lineal y se denomina integración concertada (figura 2A). La integración análisis de vitro también se pueden producir productos con sólo un vDNA covalentemente unido al plásmido de blanco dando como resultado un círculo relajado. Este producto de la integración de medio sitio parece ser un artefacto del ensayo in vitro.
Recombinante en y vDNA pueden realizar integración en vitro, pero no son reactivos ideal para el estudio de la dinámica o estructura de los complejos de integración cuando IN monomérica oscurecería visualización pertinente. Complejos de integración purificado, o “intasomes,” son necesarios para estudios de análisis o estructural dinámico a la sola molécula. EN PFV y vDNAs puede ser montada por diálisis de un búfer relativamente alta concentración de sal a una baja concentración de sal3,4. Durante la diálisis, un precipitado formas. Este precipitado se elimina de la diálisis y se aumenta la concentración de sal. La mayor concentración de sal solubiliza el precipitado que contiene intasomes PFV. El intasomes entonces se purifican por cromatografía por exclusión de tamaño (SEC). Prototipo recombinante virus espumoso (PFV) IN se ha demostrado que existe como monómero en solución a concentraciones de hasta 225 μm5. Fraccionamiento s efectivamente separa la intasomes PFV (225,5 kDa), que incluye un tetrámero en PFV y dos vDNAs, PFV monomérica en (44,4 kDa) y vDNA gratis (24.0 kDa). La intasomes PFV pueden congelar y conservar actividad de integración para al menos seis meses de almacenamiento a-80 ° c.
Recombinante intasomes PFV también puede ser modificada para incluir en las substituciones del aminoácido o mutaciones de truncamiento o vDNAs con fluoróforos o biotina4,6. Las intasomes PFV purificados fácilmente realizar integración en un objetivo de plásmido superenrollado ADN en vitro. Ensayos de integración bioquímica a granel con intasomes pueden probar los efectos de en mutaciones, inhibidores, o otros aditivos químicos. Biotinilado intasomes puede utilizarse para sonda afinidad con proteínas o ácidos nucleicos. Intasomes PFV funcionan a temperatura ambiente permitiendo análisis de microscopia sola molécula por pinza magnética para medir el tiempo entre la Unión de los dos extremos de vDNA o fluorescencia de la reflexión interna total para visualizar la búsqueda intasome en blanco De ADN6. Además, PFV intasomes fueron los primeros en ser estructuralmente caracterizan impactando significativamente el campo de la integración retroviral3.
Protocol
Representative Results
Discussion
Retroviral INs forman un complejo con DNA genómica viral para realizar integración y continuar el ciclo de vida viral multimérica. El número de monómeros por intasome puede ser tetrámeros, octamers o posiblemente mayor orden Multímeros11,12,13,14. Intasomes PFV son un tetrámero de recombinante con oligómeros de ADN bicatenario que imitan la DNA genomic viral termina3<…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este trabajo fue apoyado por NIH AI099854 y AI126742 a la clave.
Materials
| DNA Oligomers | IDT | N/A | Custom DNA Oligos |
| Tris Ultra Pure | Gojira Fine Chemicals | UTS1003 | |
| NaCl | P212121 | RP-S23020 | |
| UltraPure EDTA | Invitrogen/Gibco | 15575 | |
| Amicon Ultra 0.5 mL centrifugal filters | Sigma-Aldrich | Z677094-24EA | 3 kDa MWCO |
| DTT | P212121 | SV-DTT | |
| BIS-TRIS propane,>=99.0% (titration) | Sigma-Aldrich | B6755-500G | |
| ZnCl2 | Sigma-Aldrich | 208086 | |
| MgSO4 | Amresco | 0662 | |
| Glycerol | Thermo Fisher Scientific | G37-20 | |
| Gel-loading tips, 1 – 200 μL | Corning | CLS4853-400EA | |
| Razor blade; Single-edged; 100/Pk.; Pack of 100 | Fisher Scientific | 12-640 | |
| Sterile Disposable Filter Units with PES Membrane > 250mL | Thermo Fisher Scientific | 568-0020 | |
| Dialysis tubing clips | Spectrum Labs | 132734 | |
| 6-8 kDa 10 mm Dialysis Tubing | Spectrum Medical | 132645 | |
| Superose 6 10/300 GL | GE Healthcare Life Sciences | 17517201 | |
| Hi-Res Standard Agarose | AGTC Bioproducts | AG500D1 | |
| Ethidium bromide | Thermo Fisher Scientific | BP1302 | |
| Orange G | Fisher Scientific | 0-267 | |
| Hyladder 10kb, 500 lanes | Denville Scientific | CB4225-4 |
References
- Coffin, J. M., Hughes, S. H., Varmus, H. E. . Retroviruses. , (1997).
- Valkov, E., et al. Functional and structural characterization of the integrase from the prototype foamy virus. Nucleic Acids Res. 37 (1), 243-255 (2009).
- Hare, S., Gupta, S. S., Valkov, E., Engelman, A., Cherepanov, P. Retroviral intasome assembly and inhibition of DNA strand transfer. Nature. 464 (7286), 232-236 (2010).
- Li, M., Lin, S., Craigie, R. Outer domains of integrase within retroviral intasomes are dispensible for catalysis of DNA integration. Protein Sci. 25 (2), 472-478 (2016).
- Gupta, K., et al. Solution conformations of prototype foamy virus integrase and its stable synaptic complex with U5 viral DNA. Structure. 20 (11), 1918-1928 (2012).
- Jones, N. D., et al. Retroviral intasomes search for a target DNA by 1D diffusion which rarely results in integration. Nat Commun. 7, 11409 (2016).
- Lopez, M. A., Mackler, R. M., Altman, M. P., Yoder, K. E. Detection and removal of nuclease contamination during purification of recombinant prototype foamy virus integrase. J Vis Exp. , (2017).
- Lopez, M. A., Mackler, R. M., Yoder, K. E. Removal of nuclease contamination during purification of recombinant prototype foamy virus integrase. J Virol Methods. 235, 134-138 (2016).
- Poirier, M. G., Bussiek, M., Langowski, J., Widom, J. Spontaneous access to DNA target sites in folded chromatin fibers. J Mol Biol. 379 (4), 772-786 (2008).
- Lee, P. Y., Costumbrado, J., Hsu, C. Y., Kim, Y. H. Agarose gel electrophoresis for the separation of DNA fragments. J Vis Exp. (62), (2012).
- Ballandras-Colas, A., et al. Cryo-EM reveals a novel octameric integrase structure for betaretroviral intasome function. Nature. 530 (7590), 358-361 (2016).
- Ballandras-Colas, A., et al. A supramolecular assembly mediates lentiviral DNA integration. Science. 355 (6320), 93-95 (2017).
- Passos, D. O., et al. Cryo-EM structures and atomic model of the HIV-1 strand transfer complex intasome. Science. 355 (6320), 89-92 (2017).
- Yin, Z., et al. Crystal structure of the Rous sarcoma virus intasome. Nature. 530 (7590), 362-366 (2016).
- Maertens, G. N., Hare, S., Cherepanov, P. The mechanism of retroviral integration from X-ray structures of its key intermediates. Nature. 468 (7321), 326-329 (2010).
- Maskell, D. P., et al. Structural basis for retroviral integration into nucleosomes. Nature. 523 (7560), 366-369 (2015).
