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
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我々はHIV - 1ウイルス、スティーブンフェリーニと同僚に扱わ- 2 AT Biowulfの高性能計算機能の使用の支援については、精製を提供するため、エイズやがんウイルスプログラム、SAICフレデリック、Incの生物製剤課に感謝NIH、ベセスダ、MDでのLinuxクラスタ<a href="http://biowulf.nih.gov">（http://biowulf.nih.gov）</a>の数字を持つ専門家の支援のため、電子顕微鏡の支援のためのFEI社、そしてイーサンタイラー。この作品は、国立がん研究所、国立衛生研究所、ベセスダ、MDのがん研究のためのセンターからの資金によって支えられている。

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	<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>

利害の衝突は宣言されません。

低温電子顕微鏡や三次元の分類と平均化の方法がここに〜20Å分解能のエンベロープ糖タンパク質複合体の三次元構造の決定を可能にして提示。 X線のフィッティングは、密度マップへの単量体成分の座標を分子レベルで構造的な解釈が可能になります。オープンソースの科学的なツールやネットワークインフラの普及の進展と組み合わせた低コストのコンピューティング機器の継続的な改善が可能以前に想像を絶する科学的な共同の努力を行う。我々は、これらの開発の利点を活用し、高度な科学技術が多くの年齢の学生の手の届くところにもたらすことができることを示している。

<table border="1"><tbody><tr><td> 試薬の名前 </td><td> 会社 </td><td> カタログ番号 </td><td> コメント </td></tr><tr><td>マルチホーリーカーボングリッド</td><td> Quantifoil </td><td> - </td><td> 200メッシュ</td></tr><tr><td>タンパク質金コロイド</td><td> Utrech大学 - オランダ</td><td> - </td><td> 10nmの直径</td></tr><tr><td> HIV - 1 BAL </td><td> NIH、NCI、フレデリック、MD </td><td> - </td><td> 〜10 11ウイルス粒子/ mLの</td></tr><tr><td>クライオEMのストレージボックス</td><td>太平洋グリッド技術</td><td> GB - 4R </td><td> 4穴、ラウンド</td></tr><tr><td> VitrobotマークIII </td><td> FEI </td><td> - </td><td> 6秒ブロット時間、-2ミリメートルオフセット、湿度100％ </td></tr><tr><td> Tecnai G2 Polara透過型電子顕微鏡</td><td> FEI </td><td> - </td><td> 200 keVの</td></tr><tr><td>ガタンイメージング<html>フィルター</td><td>ガタン</td><td> - </td><td> - </td></tr><tr><td>ガタンポストGIF CCD </td><td>ガタン</td><td> - </td><td> 2K × 2Kの画素</td></tr><tr><td>ガタンクライオワークステーション</td><td>ガタン</td><td> - </td><td> - </td></tr><tr><td>ガタンSolarus 950プラズマ洗浄システム</td><td>ガタン</td><td> - </td><td>酸素と水素プラズマ</td></tr><tr><td> C - クリップ</td><td> FEI </td><td> ZIT0634 </td><td> - </td></tr><tr><td> Biowulfコンピューティングクラスタ</td><td>国立衛生研究所（NIH） </td><td> - </td><td> <a href="http://biowulf.nih.gov/">http://biowulf.nih.gov/</a> </td></tr><tr><td>キメラUCSF </td><td>カリフォルニア大学 - サンフランシスコ</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>コロラド大学 - ボルダー</td><td> - </td><td>/ IMOD /&quot;&gt; http://bio3d.colorado.edu/imod/ </td></tr><tr><td> EMAN </td><td>ベイラー医科大学</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>スタンフォード大学</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

約30年前の発見以来、60以上の万人がヒト免疫不全ウイルス（HIV）に感染している<a href="http://www.usaid.gov">（www.usaid.gov） 。</a>ウイルスが感染し、CD4 + T細胞、それによって壊滅的を破壊する免疫システムを、と後天性免疫不全症候群（AIDS）2を引き起こす。感染は、HIVのエンベロープ糖タンパク質&quot;スパイク&quot;はCD4 + T細胞の表面上のCD4受容体と接触するときに開始されます。この相互作用は、第二の細胞の表面にコレセプター5,9との相互作用を促進するスパイク、コンフォメーション変化を誘導する。 HIVの感染経路におけるこれらのタンパク質相互作用の重要性は、基本的なHIVの研究に深遠な重要性の、そしてHIVワクチンの追求でそれを行います。 より決定する手法の開発を動機HIVの細胞接触と中和の分子スケールの相互作用を理解する必要があります細胞表面の受容体タンパク質と分子はそのブロックの感染との対話HIVスパイクの構造。低温電子断層撮影法と3D画像処理を用いて、我々は最近、〜20Å分解能9,14で、ネイティブのウイルスの表面のような構造を決定する能力を示した。このアプローチは、HIVのエンベロープの構造を解決するために限定されるものではなく、リポソームに再構成された他のウイルスの膜タンパク質とタンパク質に拡張することができます。このプロトコルでは、我々はHIVエンベロープ糖タンパク質、HIVのウイルス粒子を精製し、準備するガラス固化体のサンプルを段階的に進むから始まる、低温電子顕微鏡のデータを収集し、3Dデータのボリュームを再構成し、処理、3Dタンパク質のサブボリュームを平均化し、分類の構造を取得する方法を説明し、蛋白質のモデルを生成するために、結果を解釈する。我々のアプローチの計算的側面は、アクセスとBiowulf GNU / Linuxのパラレルpを使用してリモートで実行できるモジュールに採用されましたNIHのrocessingクラスター<a href="http://biowulf.nih.gov">（http://biowulf.nih.gov） 。</a>低コストのコンピュータのハードウェアと高速ネットワークのアクセスと組み合わせてこのリモートアクセスは、学校または自宅で仕事を研究者や学生の関与を可能にしました。

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

プロトコルは、低温電子トモグラフィーと三次元画像処理を用いた膜タンパク質の構造を決定するためにハイスループットなアプローチを説明します。それは、試料の準備の詳細、データ収集、データ処理や解釈をカバーし、アプローチの代表的なターゲット、HIV - 1エンベロープ糖タンパク質の生産で締めくくります。これらの計算手順は、リモートで作業し、データ処理および構造解析に貢献する研究者や学生を可能にする方法で設計されています。

低温電子断層撮影と自動化されたサブ断層アベレージングを使用して、HIVエンベロープ糖タンパク質の分子構造の決定

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

HIVとライブ共焦点顕微鏡の蛍光クローンを使用して、HIVの可視化細胞間伝達

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

緑色蛍光タンパク質を発現するリビジョンに依存するレンチウイルスベクターを用いたHIV - 1陽性細胞の特定のマーキング

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

V3の人口ベースのシーケンシングを用いたHIV - 1トロピズムの遺伝子型推論

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

クライオ電子顕微鏡によるHIV - 1キャプシドアセンブリの構造とヘリカル実空間の反復再構成

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

の生細胞イメージング枯草菌と肺炎球菌自動タイムラプス顕微鏡を使用して

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

合成脂質二重膜上でHIV-1エンベロープ誘発性ウイルス学的シナプスとシグナリングのイメージング

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

HIV逆転写酵素及びインテグラーゼ阻害剤の迅速なスクリーニング

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

Jsubtomoを用いた電子Cryotomography再建からのウイルスのエンベロープ糖タンパク質スパイクの平均化

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

細胞ベースのELISAアッセイを使用して、HIV-1エンベロープ糖タンパク質三量体の構造評価

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

自動マイクロ流体デバイスを使用してカンジダ菌バイオ フィルム形成の可視化

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