Для просмотра этого контента требуется подписка на Jove Войдите в систему или начните бесплатную пробную версию.
Method Article
В этой работе мы описываем протоколы, используемые в анализах на основе репликона и вирусных ферментов для скрининга ингибиторов репликации вируса Зика в высокопроизводительном формате скрининга.
Открытие противовирусных препаратов требует разработки надежных биохимических и клеточных анализов, которые могут быть выполнены в форматах высокопроизводительного скрининга (HTS). Считается, что флавивирусные неструктурные (NS) белки совместно-трансляционно собираются на мембранах эндоплазматического ретикулума (ER), образуя компликационный комплекс (RC). NS3 и NS5 являются наиболее изученными ферментами RC и являются основными мишенями для разработки лекарств из-за их решающей роли в репликации вирусного генома. Домен протеазы NS3, который требует NS2B в качестве кофактора, отвечает за расщепление незрелого вирусного полипротеина на зрелые белки NS, тогда как домен NS5 RdRp отвечает за репликацию РНК. Здесь мы подробно описываем протоколы, используемые в скринингах на основе репликонов и ферментативных анализах для тестирования больших библиотек соединений на ингибиторы репликации вируса Зика (ZIKV). Репликоны представляют собой самовоспроизводящиеся субгеномные системы, экспрессируемые в клетках млекопитающих, в которых вирусные структурные гены заменяются репортерным геном. Ингибирующее воздействие соединений на репликацию вирусной РНК можно легко оценить, измерив снижение активности репортерного белка. Скрининги на основе репликона проводились с использованием клеточной линии репликона BHK-21 ZIKV, экспрессирующей люциферазу Renilla в качестве гена-репортера. Чтобы охарактеризовать конкретные мишени идентифицированных соединений, мы установили анализы на основе флуоресценции in vitro для рекомбинантно экспрессированной протеазы NS3 и NS5 RdRp. Протеолитическую активность вирусной протеазы измеряли с помощью фторогенного пептидного субстрата Bz-nKRR-AMC, в то время как активность элонгации NS5 RdRp непосредственно обнаруживалась увеличением флуоресцентного сигнала SYBR Green I при удлинении РНК с использованием синтетического биотинилированного самовсасывающего шаблона 3′UTR-U30 (5'-биотин-U30-ACUGGAGAUCGAUCCAGU-3').
Вирус Зика (ZIKV) является новым членом переносимого членистоногогого вируса рода Flavivirus,который включает в себя тесно связанный вирус денге (DENV), вирус японского энцефалита (JEV) и вирус желтой лихорадки (YFV), которые представляют постоянную угрозу для общественного здравоохранения1. Вспышка ZIKV в 2015-16 годах в Северной и Южной Америке привлекла глобальное внимание после ее появления в Бразилии из-за связи с тяжелыми неврологическими расстройствами, такими как врожденная микроцефалия, связанная с ZIKV, у новорожденных2,3 и синдром Гийена-Барре у взрослых4. Хотя число случаев заражения снизилось в течение следующих двух лет, автохтонные передачи ZIKV, переносимые комарами, были проверены в 87 странах и территориях в 2019 году, что свидетельствует о потенциале вируса вновь появиться в качестве эпидемии5. На сегодняшний день не существует одобренных вакцин или эффективных препаратов против инфекции ZIKV.
Открытие противовирусных препаратов требует разработки надежных клеточных и биохимических анализов, которые могут быть выполнены в форматах высокопроизводительного скрининга (HTS). Скрининги на основе Replicon и анализы на основе вирусных ферментов являются двумя ценными стратегиями тестирования маломолекулярных соединений на ингибиторы ZIKV1. Считается, что флавивирусные неструктурные (NS) белки совместно-трансляционно собираются на мембранах эндоплазматического ретикулума (ER), образуя комплекс репликации (RC)6. NS3 и NS5 являются наиболее изученными ферментами RC и являются основными мишенями для разработки лекарств из-за их решающей роли в репликации вирусного генома. Протеазный домен NS3, который требует NS2B в качестве кофактора, отвечает за расщепление незрелого вирусного полипротеина на зрелые белки NS, тогда как домен NS5 RdRp отвечает за репликацию РНК6.
Репликоны представляют собой самовоспроизводящиеся субгеномные системы, экспрессируемые в клетках млекопитающих, в которых вирусные структурные гены заменяются репортерным геном. Ингибирующее действие соединений на репликацию вирусной РНК можно легко оценить, измерив снижение активности репортерного белка7. Здесь описываются протоколы, используемые для скрининга ингибиторов репликации ZIKV в формате пластины 96 скважин. Анализы на основе репликона были выполнены с использованием клеточной линии BHK-21 ZIKV Rluc, которую мы недавно разработали8. Для характеристики конкретных мишеней идентифицированных соединений мы установили анализы на основе флуоресценции in vitro для рекомбинантно экспрессированной протеазы NS3 с использованием фторогенного пептидного субстрата Bz-nKRR-AMC, тогда как для NS5 RdRp мы измерили удлинение синтетического биотинилированного самовсасывающего шаблона 3′UTR-U30 (5'-biotin-U30-ACUGGAGAUCGAUCCAGU-3'), используя интеркаляционный краситель SYBR Green I.
Протеазу ZIKV (45-96 остатков кофактора NS2B, связанного с остатками 1-177 протеазного домена NS3 богатым глицином линкером[G4SG4]),как описано для YFV9,в то время как полимеразу (276-898 остатков домена RdRp) клонировали и экспрессировали, как описано в10. Обе последовательности ферментов были получены из GenBank ALU33341.1. В качестве первичных противовирусных скринингов соединения тестируют при 10 мкМ, а те, которые показывают активность ≥ 80%, затем оценивают дозозависимым образом, что приводит к эффективному/ингибированию (EC50 или IC50)и цитотоксическим (CC50)концентрациям. В контексте репрезентативных результатов показаны значения EC50 и CC50 NITD008, известного ингибитора флавивирусов11,из скринингов на основе репликона. Для ферментативных анализов показаны значения IC50 двух соединений из MMV/DNDi Pandemic Response Box, библиотеки, состоящей из 400 молекул с антибактериальной, противогрибковой и противовирусной активностью. Протоколы, описанные в этой работе, могут быть модифицированы для скрининга ингибиторов других родственных флавивирусов.
1. Анализ активности люциферазы
ПРИМЕЧАНИЕ: Убедитесь, что все процедуры, связанные с культивируемостью клеток, проводятся в сертифицированных вытяжках биобезопасности (см. Таблицу материалов).
2. Анализ МТТ на основе пролиферации клеток
3. Анализ активности протеазы NS2B-NS3
4. Удлинивание NS5 RdRp
ПРИМЕЧАНИЕ: Все материалы, используемые в этом анализе, сертифицированы без РНКазы, ДНКазы и пирогеназы.
Все протоколы, описанные в настоящем описании, были установлены в 96-скважинных пластинах и позволяют оценить 80 соединений на пластину при первичном скрининге одной концентрации, включая отрицательный и положительный контрольные элементы, размещенные в первой и последней колонке плас...
Протоколы, описанные в настоящем описании, могут быть легко адаптированы для скрининга в форматах 384 или 1536 скважин. Для биохимических и/или клеточных скринингов, выполняемых в формате HTS, значение Z' factor, статистический параметр, рассчитывается для каждой пластины для обеспечения чувст?...
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Эта работа была поддержана Фондом Ампаро в Пескизе сан-Паулу (FAPESP), грантом CEPID 2013/07600-3 для GO, грантом 2018/05130-3 для RSF и 2016/19712-9 для ASG и Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (грант 88887.516153/2020-00) для ASG. Мы хотели бы с благодарностью поблагодарить Medicine for Malaria Ventures (MMV, www.mmv.org) и инициативу «Лекарства от забытых болезней» (DNDi, www.dndi.org) за их поддержку, разработку Блока реагирования на пандемию и поставку соединений.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
5'-biotin-U30- ACUGGAGAUCGAUCUCCAGU -3' | Dharmacon | - | 100 ng |
96-well cell culture plates | KASVI | K12-096 | |
96-well PCR Microplate | KASVI | K4-9610 | |
96-well White Flat Bottom Polystyrene High Bind Microplate | Corning | 3922 | |
AMC (7-amine-4-methylcoumarin) | SIGMA-Aldrich | 257370 | 100 mg |
Aprotinin from bovine lung | SIGMA-Aldrich | A1153 | 10 mg |
ATP | JenaBioscience | NU-1010-1G | 1 g |
Bz-nKRR-AMC | International Peptides | - | 5 mg |
Class II Biohazard Safety Cabinet | ESCO | ||
Diethyl pyrocarbonate | SIGMA-Aldrich | D5758 | 25 mL |
DMSO (Dimethyl sulfoxide) | SIGMA-Aldrich | 472301 | 1 L |
Dulbecco’s Modified Eagle Medium | GIBCO | 3760091 | |
Fetal Bovine Serum | GIBCO | 12657-029 | 500 mL |
G418 | SIGMA-Aldrich | A1720 | Disulfate salt |
Glycerol | SIGMA-Aldrich | G5516 | 1 L |
HERACELL VIOS 160i CO2 incubator | Thermo Scientific | ||
MnCl2 tetrahydrate | SIGMA-Aldrich | 203734 | 25 g |
MTT (3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyl tetrazolium bromide) | Invitrogen | M6494 | |
NITD008 ≥98% (HPLC) | Sigma-Aldrich | SML2409 | 5 mg |
qPCR system Mx3000P | Agilent | ||
Renilla luciferase Assay System | PROMEGA | E2810 | |
SpectraMax Gemini EM Fluorescence Reader | Molecular Devices | ||
SpectraMax i3 Multi-Mode Detection Platform | Molecular Devices | ||
SpectraMax Plus 384 Absorbance Microplate Reader | Molecular Devices | ||
SYBR Green I | Invitrogen | S7563 | 500 µl |
Triton X-100 | SIGMA-Aldrich | X100 | 500 mL |
Trizma base | SIGMA-Aldrich | T1503 | 1 kg |
Trypsin-EDTA Solution 1X | SIGMA-Aldrich | 59417-C | 100 mL |
Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи
Запросить разрешениеThis article has been published
Video Coming Soon
Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены