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Method Article
Aqui, apresentamos os protocolos para identificar imunomoduladores 1) vírus-codificado que promovem a replicação de arbovírus e fatores do hospedeiro 2) eucariota que restringem a replicação de arbovírus. Esses métodos baseados em fluorescência e luminescência permitem aos investigadores para rapidamente obter leituras quantitativas de replicação de arbovírus em simplistas ensaios com baixa relação sinal-ruído.
Interferência do RNA - e genoma de edição com base em plataformas de triagem têm sido amplamente utilizados para identificar fatores de célula do hospedeiro que restringem a replicação do vírus. No entanto, essas telas geralmente são realizadas em células que são naturalmente permissivas ao patógeno viral sob estudo. Portanto, a replicação robusta de vírus em condições de controle pode limitar a gama dinâmica dessas telas. Além disso, estas telas podem ser incapazes de identificar facilmente os caminhos de defesa celular que restringem a replicação do vírus, se o vírus é capaz de combater as defesas antivirais e adaptado para o host. Neste artigo, descrevemos um novo paradigma para explorar interações vírus-hospedeiro com o uso de telas o centro na naturalmente abortiva infecções por arbovírus, tais como o vírus da estomatite vesicular (VSV). Apesar da capacidade de VSV para replicar em uma ampla gama de inseto frequentes e hospedeiros mamíferos, VSV sofre uma infecção pós-entrada, abortiva em uma variedade de linhas de células derivadas de insetos lepidópteros, como a mariposa cigana (mariposa dispar). No entanto, essas infecções de VSV abortiva podem ser "resgatadas" quando as defesas antivirais de célula do hospedeiro estão comprometidas. Descrevemos como VSV cepas codificação genes repórter conveniente e restritivas dispar L. linhagens celulares podem ser emparelhadas com telas de configuração para identificar fatores do hospedeiro envolvidos na restrição de arbovírus. Além disso, mostramos também a utilidade dessas ferramentas de triagem na identificação dos fatores virally codificados que resgatar replicação VSV durante co-infecção ou por meio de expressão ectópica, incluindo aqueles codificada pelo vírus de mamíferos. A restrição natural de replicação de VSV nas células dispar L. fornece uma alta relação sinal-ruído quando rastreio para as condições que promovem o resgate VSV, permitindo assim o uso de simplista da luminescência e fluorescência-ensaios - based para monitorar as mudanças na replicação de VSV. Essas metodologias são valiosas para a compreensão da interação entre respostas antivirais hospedeiro e fatores de evasão imune viral.
A capacidade de um vírus de forma produtiva replicar em um host específico em parte rege-se pela disponibilidade de fatores de célula do hospedeiro que suportam entrada viral e replicação1. A gama de vírus-host também pode ser ditada pela capacidade de um vírus para contador celular antiviral as defesas que caso contrário iria impedir a replicação viral2,3. É o resultado dessas interações vírus-hospedeiro complexo que, finalmente, decidir se um vírus serão capaz de completar o seu ciclo de vida em um host específico. Dadas as consequências potencialmente patogénicas para o host se segue de replicação viral, é fundamental para desenvolver estratégias experimentais para promover nossa compreensão das interações vírus-hospedeiro chave que pode desequilibrar a balança entre abortivo e produtivo infecções. Elucidar as características moleculares da interação vírus-hospedeiro será fundamental para o desenvolvimento de novas e alternativas estratégias terapêuticas antivirais.
Com o advento do RNA de interferência (RNAi)4,5 e as ferramentas de edição do genoma (EG., CRISPR-Cas9, zinco dedo nucleases, TALENs)6,7, tornou-se viável experimentalmente para alterar a expressão de fatores celulares em todo o genoma escalas e explorar o impacto dessas alterações na replicação do vírus. Com efeito, foram realizadas numerosos RNAi e telas do genoma-edição-baseado em tipos de células do hospedeiro de invertebrados e vertebrados que têm revelado novas facetas do vírus-anfitrião interações8,9,10, 11 , 12. essas telas geralmente empregam vírus codificação repórteres, como luciferase de vaga-lume (LUC) ou proteínas fluorescentes (EG., GFP, DsRed), que fornecem um meio conveniente de avaliar quantitativamente a expressão de gene viral como uma leitura para a replicação viral9,12. Esta estratégia permite que os pesquisadores identificar os fatores do hospedeiro que ou promovem ou antagonizar a replicação viral, como evidenciado pela aumenta ou diminui, respectivamente, em repórter viral sinaliza9,12. No entanto, na maioria dos casos, estas telas foram realizadas usando vírus que são bem adaptados para o tipo de célula do hospedeiro em que eles estão sendo estudados. Enquanto esta estratégia pode ser importante para a compreensão coevolutionary relações entre patógenos virais e seus hospedeiros naturais, isso levanta preocupações fundamentais em relação a seu uso em descobrir fatores antiviral do hospedeiro. Nestes casos, um aperfeiçoamento no repórter vírus sinal em cima de RNAi "knockdown" está sendo procurado, ou a inativação de um fator celular que normalmente impede a replicação viral. Primeiro, se um vírus já é capaz de robustamente replicar na célula hospedeira, sendo examinada sob condições de controlo, a gama dinâmica da tela (ou seja, a capacidade de distinguir entre o fundo e sinais de maior repórter viral) pode ser limitada. Em segundo lugar, esta questão é ainda mais agravada pelas situações em que o vírus está bem adaptada para a célula hospedeira e eficaz na luta contra vias de defesa de anfitrião que estão a ser alvo na tela.
Devido as preocupações acima de interação vírus-hospedeiro tradicionais métodos de rastreio, desenvolvemos um novo paradigma para o estudo de interações vírus-hospedeiro que exploram infecções naturalmente abortivo arbovírus em células de insetos lepidópteros. Esta estratégia deriva de uma observação que o arbovírus humana estudada, VSV, sofre uma infecção abortiva em células derivadas de gypsy moth (L. dispar)13. VSV é naturalmente transmitida por insectos frequentes (ou seja, areia moscas) para hospedeiros mamíferos e tem sido demonstrado experimentalmente para infectar uma grande variedade de invertebrados e vertebrados hospedeiros em celulares cultura e na vivo14. 11-kb sentido negativo single-stranded RNA genoma de VSV codifica cinco mRNAs subgenomic que cada um foram traduzidos para as proteínas que compõem o vírion envelopada. No entanto, sistemas de genética reversos VSV permitiram a criação de replicação competente cepas codificação LUC ou proteínas fluorescentes, além de cinco natural VSV gene produtos15,16,17. Porque estas proteínas repórter não são incorporadas o vírion VSV, eles fornecem uma leitura conveniente para expressão de gene VSV que ocorre após a entrada. Usando cepas VSV codificação GFP ou LUC, anteriormente mostramos que a expressão gênica VSV é severamente restringido aquando da entrada das células LD652 e que títulos VSV não aumentam por infecção pós de 72 horas (hpi). Em contraste, a co-infecção de LD652 células com VSV e o poxvírus mamíferos, vírus vaccinia (VACV), conduz a aumentos logarítmicos na expressão gênica VSV e títulos por este ponto de tempo. VACV sofre a expressão de gene inicial, replicação do DNA e tarde expressão gênica em infecções de células LD652, mas o ciclo de replicação VACV é abortivo, finalmente, devido à incompleta do virion morfogênese18. O genoma de DNA ~ 192 kb grande de VACV codifica proteínas > 200, muitos dos quais exibem propriedades immunomodulatory que promovem a replicação viral através da supressão de respostas imunes do anfitrião19. Portanto, formulamos a hipótese que o "resgate" de replicação VSV nas células LD652 por co-infecção VACV foi provavelmente mediado por VACV imunomoduladores que inibiu dispar L. respostas normalmente restringir a replicação de VSV. Em apoio isso, o tratamento de células LD652 com inibidor anfitrião RNA polimerase II actinomicina D também resgata a replicação do VSV nas células LD652, indicando que as respostas do hospedeiro dependente de transcrição bloqueiam VSV replicação pós-entrada13.
As observações acima sugerem que a natureza naturalmente restritiva de LD652 células à infecção VSV pode fornecer um fundo relativamente baixo, quando o rastreio para as condições que aumentam os sinais codificados VSV repórter (ou seja, aqueles que inibem o anfitrião defesas antivirais). Aqui, nós fornecemos os métodos para usando fluorescência ou ensaios baseados em LUC a tela para as condições que aliviar a restrição de VSV nas células lepidópteros. Primeiro, mostramos como estes ensaios podem ser usados para identificar fatores de imunomoduladores virally codificado que quebre a restrição de VSV também experiências de co-infecção ou por meio de expressão ectópica de fatores virais de candidato. Como exemplo, ilustramos como usamos estas técnicas de triagem para identificar proteínas codificadas poxvírus de A51R como uma nova família de fatores de imunomoduladores que resgatar a replicação de VSV, na ausência de outros fatores de poxvírus13. Em segundo lugar, ilustramos como RNAi triagem em infecções de célula restritivas VSV-LD652 pode ser usado para identificar diretamente fatores do hospedeiro eucarióticas envolvidos em arbovírus restrição13.
1. geral mariposa dispar (LD652) celular e cultura de vírus
2. baseado em fluorescência VSV resgate ensaio usando co-infecção e imagem latente da viver-pilha
3. general infecção Viral protocolo para ensaios de salvamento baseados em luminescência VSV nas células LD652
4. luciferase ensaio
5. Immunoblot
6. título de VSV de culturas de células de LD652
7. variações de VSV baseada em luminescência resgatar ensaios em células de LD652: RNAi e experimentos de transfeccao Plasmideo
Como um exemplo de aplicativos de imagem ao vivo-celular para monitorar o resgate VSV sobre co-infecção VACV, LD652 células foram banhadas em um prato de 8 poços septado e mock-infectado ou infectadas com VSV-DsRed (MOI = 1) na presença ou ausência de VACV-FL-GFP (MOI = 25). Porque VSV-DsRed expressa DsRed como livre de proteínas e não é fundido para proteínas estruturais de VSV (figura 1A), só é detectado após a expressão de gene e entrada VSV ...
Aqui descrevemos simples fluorescência e luminescência-ensaios - based para a tela para condições que resgatar a replicação de VSV em culturas de células de lepidópteros restritivas. A infecção abortiva de VSV nas células lepidópteros cria uma excelente relação sinal-ruído quando a análise de expressão gênica VSV. Por exemplo, eram os sinais de LU detectados em lysates do única infecções VSV-LUC ~ 1,000-fold superior em mock-infectados lisados, contudo estes sinais mudaram somente aproximadamente dup...
Os autores não têm nada para divulgar.
D.G. foi suportado pelo financiamento do programa de estudiosos do Universidade do Texas Southwestern Medical Center dotado. Os autores Obrigado Michael Whitt (The University of Tennessee Health Science Center) e Sean Whelan (Harvard Medical School) para a prestação de VSV-DsRed e VSV-LUC. Os autores também agradecer Gary Luker (Faculdade de medicina de Universidade de Michigan) o dom gentil da estirpe VACV-FL-GFP.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
6-well tissue culture plates | CELLTREAT | 229106 | |
24-well tissue culture plates | CELLTREAT | 229124 | |
10 cm tissue culture dishes | Corning | C430167 | |
Grace’s Insect Medium | Sigma | G8142 | |
EX-CELL 420 | Sigma | 14420C | |
Fetal Bovine Serum - Optima | Atlanta Biologicals | S12450 | |
Growth medium | 1:1 mixture of Grace's Insect Medium and EX-Cell 420 Serum-Free Medium also containing 1% antibiotic-antimycotic solution and 10% Fetal bovine serum | ||
Antibiotic-Antimycotic Solution (100×) | Sigma | A5955 | |
Dulbecco’s Phosphate Buffered Saline (DPBS) | Sigma | D8662 | |
Serum Free Media (SFM) | Thermo Fisher | 10902096 | |
Cytosine arabinoside | Sigma | C1768 | |
Transfection reagent | Thermo Fisher | 10362100 | |
Corning cellgro DMSO (Dimethyl Sulfoxide) | Corning | 25950CQC | |
Reporter lysis buffer 5x | Promega | E3971 | |
Luciferase Assay Reagent | Promega | E1483 | |
96-Well Microplates | Corning | 3915 | |
Mouse anti-FLAG antibody | Wako | 014-22383 | |
Rabbit anti-firefly luciferase antibody | Abcam | ab21176 | |
Mouse anti-actin antibody | Sigma | A2066 | |
Mouse anti-VSV M | N/A | N/A | Dr. John Connor (Boston University) |
Mouse anti-VACV I3L | N/A | N/A | Dr. David Evans (University of Alberta) |
8-well Chambered dish | Lab-Tek II | 155409 | |
Cell viability dye | Thermo Fisher | C12881 | |
FLUOstar microplate reader | BMG Labtech | FLUOstar | |
Confocal microscope | Olympus | FV10i-LIV | |
Image analysis software | Olympus | v1.18 | cellSens software |
Eppendorf 5702 ventilated centrifuge | Eppendorf | 22628102 | |
Odyssey Fc Infrared Imaging System | Li-COR Biosciences | Odyssey Fc | |
LD652 cells | N/A | N/A | Dr. Basil Arif (Natural Resources Canada) |
BSC-40 cells | ATCC | CRL-2761 | |
BHK cells | ATCC | CCL-10 | |
HeLa cells | ATCC | CCL-2 | |
BSC-1 cells | ATCC | CCL-26 | |
in vitro transcription and purification kit | Thermo Fisher | AM1626 | |
PCR purification kit | Qiagen | 28104 |
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