Name: determination of molecular structures of hiv envelope glycoproteins using cryo-electron tomography and automated sub-tomogram averaging
Uploaded: 2011-12-01T12:00:00
Duration: 7 min 29 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Determination of Molecular Structures of HIV Envelope Glycoproteins using Cryo-Electron Tomography and Automated Sub-tomogram Averaging at JoVE.com

نشكر قسم المنتجات البيولوجية لمرض الإيدز والسرطان برنامج الفيروسات ، فريدريك المتطورة ، وشركة ، لتقديم المنقى ، AT - 2 علاج الفيروسات HIV - 1 ، فلليني ستيفن وزملاؤه للحصول على المساعدة مع استخدام قدرات عالية الأداء الحسابية للBiowulf لينكس الكتلة في المعاهد الوطنية للصحة في بيثيسدا ، دكتوراه في الطب <a href="http://biowulf.nih.gov">(http://biowulf.nih.gov)</a> ، الاتحاد الدولي للفروسية الشركة للحصول على المساعدة مع المجهر الإلكتروني ، وتايلر إيثان لمساعدة الخبراء وأرقام. وأيد هذا العمل من جانب صناديق من مركز ابحاث السرطان في المعهد القومي للسرطان والمعاهد الوطنية للصحة في بيثيسدا ، ميريلاند.

<ol>
	<li>Amat, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Markov+random+field+based+automatic+image+alignment+for+electron+tomography.">Markov random field based automatic image alignment for electron tomography.</a> J. Struct. Biol. 161, 260-275 (2008).</li><li>Bowen, D. L., Lane, H. C., Fauci, A. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Immunopathogenesis+of+the+acquired+immunodeficiency+syndrome.">Immunopathogenesis of the acquired immunodeficiency syndrome.</a> Ann. Intern. Med. 103, 704-709 (1985).</li><li>Bartesaghi, A., Sapiro, G., Subramaniam, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+Energy-Based+Three-Dimensional+Segmentation+Approach+for+the+Quantitative+Interpretation+of+Electron+Tomograms.">An Energy-Based Three-Dimensional Segmentation Approach for the Quantitative Interpretation of Electron Tomograms.</a> IEEE. T. Image. Process. 14, 1314-1323 (2005).</li><li>Bartesaghi, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Classification+and+3D+averaging+with+missing+wedge+correction+in+biological+electron+tomography.">Classification and 3D averaging with missing wedge correction in biological electron tomography.</a> J. Struct. Biol. 162, 437-450 (2008).</li><li>Harris, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Trimeric+HIV-1+gp140+immunogens+and+native+HIV-1+envelope+glycoproteins+display+the+same+closed+and+open+quaternary+molecular+architectures.">Trimeric HIV-1 gp140 immunogens and native HIV-1 envelope glycoproteins display the same closed and open quaternary molecular architectures.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 108, 11440-11445 (2011).</li><li>Harris, R. J., Adrian, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preparation+of+thin-film+frozen-hydrated/vitrified+biological+specimens+for+cryoelectron+microscopy.">Preparation of thin-film frozen-hydrated/vitrified biological specimens for cryoelectron microscopy.</a> Methods Mol. Biol. 117, 31-48 (1999).</li><li>Iancu, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electron+cryotomography+sample+preparation+using+the+Vitrobot.">Electron cryotomography sample preparation using the Vitrobot.</a> Nat. Protoc. 1, 2813-2819 (2006).</li><li>Kremer, J. R., Mastronarde, D. N., McIntosh, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=J.+Struct.+Biol.">J. Struct. Biol.</a> Computer Visualization of Three-Dimensional Image Data using IMOD. 116, 71-76 (1996).</li><li>Liu, J., Bartesaghi, A., Borgnia, M. J., Sapiro, G., Subramaniam, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molecular+architecture+of+native+HIV-1+gp120+trimers.">Molecular architecture of native HIV-1 gp120 trimers.</a> Nature. 455, 109-113 (2008).</li><li>Ludtke, S. J., Baldwin, P. R., Chiu, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=EMAN:+Semiautomated+Software+for+High-Resolution+Single-Particle+Reconstructions.">EMAN: Semiautomated Software for High-Resolution Single-Particle Reconstructions.</a> J. Struct. Biol. 128, 82-97 (1999).</li><li>Milne, J. L. S., Subramaniam, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cryo-electron+tomography+of+bacteria:+progress,+challenges+and+future+prospects.">Cryo-electron tomography of bacteria: progress, challenges and future prospects.</a> Nat. Rev. Microbiol. 7, 666-675 (2009).</li><li>Pettersen, E. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=UCSF+Chimera+-+A+Visualization+System+for+Exploratory+Research+and+Analysis.">UCSF Chimera - A Visualization System for Exploratory Research and Analysis.</a> J. Comput. Chem. 25, 1605-1612 (2004).</li><li>Suloway, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Automated+molecular+microscopy:+the+new+Leginon+system.">Automated molecular microscopy: the new Leginon system.</a> J. Struct. Biol. 151, 41-60 (2005).</li><li>White, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molecular+architectures+of+trimeric+SIV+and+HIV-1+envelope+glycoproteins+on+intact+viruses:+strain-dependent+variation+in+quaternary+structure.">Molecular architectures of trimeric SIV and HIV-1 envelope glycoproteins on intact viruses: strain-dependent variation in quaternary structure.</a> PLoS. Pathog. 6, e1001249-e1001249 (2010).</li></ol>

الإعلان عن أي تضارب في المصالح.

قدم المجهري البرد الإلكترون وتصنيف ثلاثي الأبعاد وأساليب المتوسط ​​هنا تسمح لتحديد هياكل ثلاثية الأبعاد للبروتين سكري المجمعات المغلف ~ القرار ألف 20. تركيب الأشعة السينية إحداثيات مكونات موحودي للخرائط كثافة يسمح للتفسير هيكلية على المستوى الجزيئي. التحسينات المستمرة في المعدات الحاسوبية ذات التكلفة المنخفضة مجتمعة مع التطورات في الأدوات مفتوحة المصدر العلمية وانتشار البنية التحتية للشبكة لا يمكن تصورها سابقا جعل المساعي الممكنة العلمية التعاونية. علينا أن نستفيد من هذه التطورات ، وإظهار أنه يمكن جلب التقنيات العلمية المتطورة في متناول الطلاب من أعمار كثيرة.

<table border="1" style=";text-align:right;direction:rtl"><tbody><tr><td> اسم الكاشف </td><td> شركة </td><td> فهرس العدد </td><td> تعليقات </td></tr><tr><td> متعددة الكربون Holey الشبكات </td><td> Quantifoil </td><td> -- </td><td> 200 شبكة </td></tr><tr><td> البروتين غرواني الذهب </td><td> جامعة Utrech -- هولندا </td><td> -- </td><td> قطرها 10 نانومتر </td></tr><tr><td> بال HIV - 1 </td><td> المعاهد الوطنية للصحة ، NCI ، فريدريك ، دكتوراه في الطب </td><td> -- </td><td> ~ 10 11 virions / مل </td></tr><tr><td> البرد EM تخزين مربع </td><td> المحيط الهادئ الشبكة التقنية </td><td> GB - 4R </td><td> 4 حفرة ، على مدار </td></tr><tr><td> Vitrobot مارك الثالث </td><td> الاتحاد الدولي للفروسية </td><td> -- </td><td> 6 دوام طخة الثاني ، مم يقابلها -2 ، والرطوبة 100 ٪ </td></tr><tr><td> Tecnai G2 Polara انتقال الإلكترون المجهر </td><td> الاتحاد الدولي للفروسية </td><td> -- </td><td> 200 كيلوفولط </td></tr><tr><td> غاتان التصوير<html> فلتر </td><td> غاتان </td><td> -- </td><td> -- </td></tr><tr><td> غاتان بعد GIF CCD </td><td> غاتان </td><td> -- </td><td> 2K س بكسل 2K </td></tr><tr><td> غاتان محطة كرو </td><td> غاتان </td><td> -- </td><td> -- </td></tr><tr><td> غاتان Solarus 950 نظام تنظيف بلازما </td><td> غاتان </td><td> -- </td><td> الأوكسجين والهيدروجين البلازما </td></tr><tr><td> ج -- لقطات </td><td> الاتحاد الدولي للفروسية </td><td> ZIT0634 </td><td> -- </td></tr><tr><td> Biowulf الحوسبة العنقودية </td><td> المعاهد الوطنية للصحة </td><td> -- </td><td> <a href="http://biowulf.nih.gov/">http://biowulf.nih.gov/</a> </td></tr><tr><td> الوهم UCSF </td><td> جامعة كاليفورنيا -- سان فرانسيسكو </td><td> -- </td><td> <a href="http://www.cgl.ucsf.edu/chimera/">http://www.cgl.ucsf.edu/chimera/</a> </td></tr><tr><td> IMOD </td><td> جامعة كولورادو -- بولدر </td><td> -- </td><td>/ imod / &quot;&gt; http://bio3d.colorado.edu/imod/ </td></tr><tr><td> EMAN </td><td> كلية بايلور للطب </td><td> -- </td><td> <a href="http://blake.bcm.tmc.edu/eman/">http://blake.bcm.tmc.edu/eman/</a> </td></tr><tr><td> RAPTOR </td><td> جامعة ستانفورد </td><td> -- </td><td> <a href="http://www-vlsi.stanford.edu/TEM/index.htm">http://www-vlsi.stanford.edu/TEM/index.htm</a> </td></tr></tbody></table>

determination of molecular structures of hiv envelope glycoproteins using cryo-electron tomography and automated sub-tomogram averaging

منذ اكتشافه قبل 30 عاما تقريبا ، وقد أصيب أكثر من 60 مليون شخص بفيروس نقص المناعة البشرية (الإيدز) <a href="http://www.usaid.gov">(www.usaid.gov)</a> . الفيروس يصيب ويدمر خلايا CD4 + T - الخلايا مما يشل الجهاز المناعي ، وتسبب متلازمة نقص المناعة المكتسب (الايدز) 2. تبدأ العدوى عندما بروتين سكري مغلف فيروس نقص المناعة البشرية &quot;زيادة&quot; يجعل الاتصال مع مستقبلات CD4 على سطح خلايا CD4 + T - الخلية. هذا التفاعل يؤدي الى تغيير متعلق بتكوين جزئي في ارتفاع ، والذي يعزز التفاعل مع سطح الخلية الثانية شارك في مستقبلات 5،9. المغزى من هذه التفاعلات البروتينية في مسار عدوى فيروس نقص المناعة البشرية يجعلها ذات أهمية عميقة في مجال البحوث الأساسية فيروس نقص المناعة البشرية ، وسعيا وراء لقاح مضاد لفيروس نقص المناعة البشرية الحاجة إلى فهم أفضل للتفاعلات الجزيئية النطاق للاتصال الخلية فيروس نقص المناعة البشرية وتحييد الدافع وراء تطوير تقنية لتحديدهياكل ارتفاع فيروس نقص المناعة البشرية تتفاعل مع بروتينات مستقبلات سطح الخلية والجزيئات التي العدوى كتلة. باستخدام التصوير المقطعي البرد الإلكترون ومعالجة الصور 3D ، ونحن في الآونة الأخيرة أظهرت القدرة على تحديد هذه الهياكل الموجودة على سطح الفيروس الأصلي ، في قرار من 20 ~ 9،14. ولا يقتصر هذا النهج في حل هياكل مغلف فيروس نقص المناعة البشرية ، ويمكن أن تمتد إلى غيرها من البروتينات الفيروسية وبروتينات الغشاء على تشكيل الحويصلية. في هذا البروتوكول ، ونحن تصف كيفية الحصول على هياكل جليكوبروتينات المغلف فيروس نقص المناعة البشرية بدءا من فيروس نقص المناعة البشرية virions المنقى والمتابعة خطوة بخطوة من خلال تحضير عينات المزجج ، وجمع البيانات المجهري البرد الإلكترون ، وإعادة تشكيل وتجهيز وحدات تخزين بيانات 3D ، بمتوسط ​​وتصنيف subvolumes البروتين 3D ، و تفسير نتائج لإنتاج نموذج البروتين. تم تكييف الجوانب الحسابية لنهجنا في الوحدات التي يمكن الوصول إليها وتنفيذها عن بعد باستخدام جنو / لينكس Biowulf موازية عالكتلة rocessing في المعاهد الوطنية للصحة <a href="http://biowulf.nih.gov">(http://biowulf.nih.gov)</a> . وقد جعل هذا الوصول البعيد ، جنبا إلى جنب مع أجهزة الكمبيوتر منخفضة التكلفة وعالية السرعة الوصول إلى الشبكة ، من الممكن إشراك الباحثين والطلاب العاملين من المدرسة أو المنزل.

Watch this Scientific Journal Video about Determination of Molecular Structures of HIV Envelope Glycoproteins using Cryo-Electron Tomography and Automated Sub-tomogram Averaging at JoVE.com

Determination of Molecular Structures of HIV Envelope Glycoproteins using Cryo-Electron Tomography and Automated Sub-tomogram Averaging

بروتوكول يصف نهجا الإنتاجية العالية لتحديد هياكل للبروتينات غشاء به البرد الإلكترون التصوير المقطعي 3D ومعالجة الصور. وهو يغطي تفاصيل إعداد العينات وجمع البيانات ومعالجة البيانات وتفسيرها ، ويختتم إنتاج هدفا ممثل للنهج ، وHIV - 1 مغلف بروتين سكري. وقد صممت هذه الإجراءات الحسابية في الطريقة التي تمكن الباحثين والطلاب للعمل عن بعد والمساهمة في معالجة البيانات والتحليل البنيوي.

تحديد الهياكل الجزيئية لفيروس نقص المناعة البشرية جليكوبروتينات مغلف باستخدام البرد الكترون والتصوير المقطعي الآلي متوسط ​​الفرعية صورة مقطعية

Since its discovery nearly 30 years ago, more than 60 million people have been infected with the human immunodeficiency virus (HIV) (www.usaid.gov). The ...

Research

JoVE Journal

Immunology and Infection

Visualizing Cell-to-cell Transfer of HIV using Fluorescent Clones of HIV and Live Confocal Microscopy

تصور الخلية إلى خلية نقل فيروس نقص المناعة البشرية باستخدام النسخ نيون فيروس نقص المناعة البشرية ومتحد البؤر المجهري لايف

By fusing the green fluorescent protein to their favorite proteins, biologists now have the ability to study living complex cellular processes using ...

Specific Marking of HIV-1 Positive Cells using a Rev-dependent Lentiviral Vector Expressing the Green Fluorescent Protein

تمييز خلايا محددة HIV - 1 الإيجابية باستخدام المتجهات التي تعتمد على رؤيا Lentiviral وإذ تعرب عن البروتين الأخضر نيون

Most of HIV-responsive expression vectors are based on the HIV promoter, the long terminal repeat (LTR). While responsive to an early HIV protein, Tat, ...

Genotypic Inference of HIV-1 Tropism Using Population-based Sequencing of V3

الاستدلال الوراثي من HIV - 1 Tropism باستخدام السكان على أساس تسلسل V3

Background: Prior to receiving a drug from CCR5-antagonist class in HIV therapy, a patient must undergo an HIV tropism test to confirm that his or her ...

Structure of HIV-1 Capsid Assemblies by Cryo-electron Microscopy and Iterative Helical Real-space Reconstruction

هيكل HIV - 1 بواسطة جمعيات قفيصة البرد المجهر الإلكتروني وتكرارية حلزوني الإعمار الحقيقي الفضاء

Cryo-electron microscopy (cryo-EM), combined with image processing, is an increasingly powerful tool for structure determination of macromolecular protein ...

Live Cell Imaging of Bacillus subtilis and Streptococcus pneumoniae using Automated Time-lapse Microscopy

Live Cell Imaging of Bacillus subtilis and Streptococcus pneumoniae using Automated Time-lapse Microscopy

تعيش خلية من التصوير<emالعصوية الرقيقة> و العقدية الرئوية الآلي باستخدام الميكروسكوب مرور الزمن

During the last few years scientists became increasingly aware that average data obtained from microbial population based experiments are not ...

Imaging of HIV-1 Envelope-induced Virological Synapse and Signaling on Synthetic Lipid Bilayers

التصوير من HIV-1 مغلف من صنع المشبك الفيروسية، واشارة على طبقات ثنائية الدهون الاصطناعية

Human immunodeficiency virus type 1 (HIV-1) infection occurs most efficiently via cell to cell transmission2,10,11. This cell to cell transfer between ...

Rapid Screening of HIV Reverse Transcriptase and Integrase Inhibitors

الفحص السريع للفيروس نقص المناعة البشرية والناسخ العكسي مثبطات Integrase

Although a number of anti HIV drugs have been approved, there are still problems with toxicity and drug resistance. This demonstrates a need to identify ...

Averaging of Viral Envelope Glycoprotein Spikes from Electron Cryotomography Reconstructions using Jsubtomo

متوسط ​​الفيروسية مغلف جلايكوبروتين المسامير من الكترون Cryotomography إعادة بناء باستخدام Jsubtomo

Enveloped viruses utilize membrane glycoproteins on their surface to mediate entry into host cells. Three-dimensional structural analysis of these ...

Conformational Evaluation of HIV-1 Trimeric Envelope Glycoproteins Using a Cell-based ELISA Assay

تقييم بتكوين لHIV-1 مغلف مثلوثي بروتينات سكرية باستخدام خلية القاعدة ELISA الفحص

HIV-1 envelope glycoproteins (Env) mediate viral entry into target cells and are essential to the infectious cycle. Understanding how those glycoproteins ...

Visualization of Biofilm Formation in Candida albicans Using an Automated Microfluidic Device

Visualization of Biofilm Formation in Candida albicans Using an Automated Microfluidic Device

التصور "تشكيل بيوفيلم" في المبيضات البيض باستخدام جهاز موائع جزيئية الآلي

Candida albicans is the most common fungal pathogen of humans, causing about 15% of hospital-acquired sepsis cases. A major virulence attribute of C. ...

تحديد الهياكل الجزيئية لفيروس نقص المناعة البشرية جليكوبروتينات مغلف باستخدام البرد الكترون والتصوير المقطعي الآلي متوسط ​​الفرعية صورة مقطعية

تحديد الهياكل الجزيئية لفيروس نقص المناعة البشرية جليكوبروتينات مغلف باستخدام البرد الكترون والتصوير المقطعي الآلي متوسط الفرعية صورة مقطعية