Name: imaging of hiv-1 envelope-induced virological synapse and signaling on synthetic lipid bilayers
Uploaded: 2012-03-08T13:00:00
Duration: 11 min 45 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Imaging of HIV-1 Envelope-induced Virological Synapse and Signaling on Synthetic Lipid Bilayers at JoVE.com

Dit werk werd ondersteund door NIH subsidies AI071815 (CEH) en de routekaart Nanomedicine Development Center award PN2EY016586 (MLD).

1. Labeling gp120 Fluorescente kleurstoffen die in dit protocol zijn effectief voor het binden aan eiwitten, voldoende foto-stabiel voor microscopie beeldvorming, en overeenkomen met de excitatie golflengtes van de lasers beschikbaar met onze microscoop. Deze drie criteria moet worden voldaan bij het selecteren van fluorescerende moleculen voor tagging eiwitten. <ol><li> Exchange Zijn 6-gelabeld gp120 DH12 (een gift van Dr Michael Cho, Iowa State University) proteïne buffer om steriele PBS met behulp van een centrifugaal filter (30 kDa MWCO). Zorg ervoor dat gp120 concentratie niet meer dan 1 mg / ml. Let op: Zijn 6-gelabeld gp120 eiwitten van andere X4 of R5 tropische stammen zijn ook getest en zijn nu in de handel verkrijgbaar bij Immune Technologies. </li><li> Voeg natriumbicarbonaat pH van 9,0 naar uw eiwitoplossing tot 50 mm uiteindelijke concentratie van natriumbicarbonaat met ~ pH 8,5 te verkrijgen. </li><li> Voeg amine reactieve Alexa Fluor 488 (AF488) fluorescente kleurstof, die dissolved in water bij een 10-voudige molaire overmaat. Incubeer dit mengsel gedurende 1-2 uur bij kamertemperatuur in het donker. </li><li> Om de overtollige kleurstof te verwijderen, gebruikt u de centrifugale filterunit als voorheen en voeg verse steriel PBS tot de kolom. Herhaal stap totdat alle vrije kleurstof wordt verwijderd (3-4 wassen met 4 ml PBS). Spin totdat gp120 geconcentreerd tot ongeveer 1 mg / ml. Opmerking: Het verwijderen vrije kleurstof door dialyse of centrifugale filter werkt alleen als de kleurstof in water oplosbare, of anders gelfiltratie worden gebruikt. </li><li> Om de fluorescentie intensiteit per molecuul eiwit (F / P) van de gemerkte eiwitten meten wordt de concentratie (in uM) van de fluorescente kleurstof op de juiste golflengte (bijvoorbeeld bij 488 nm voor AlexaFluor 488) en eiwitten (we een NanoDrop spectrofotometer met behulp van de &#39;eiwitten en labels&#39; instelling) en vervolgens delen deze twee getallen geven u de F / P ratio. Dezelfde procedure wordt gebruikt voor andere eiwitten en kleurstoffen zoals ICAM-1 en Cy5. Opmerking: Andere vormen van spectrophotometers kan worden gebruikt om de proteïneconcentratie en fluorescerende kleurstof concentratie die de F / P verhouding te verkrijgen als een NanoDrop niet beschikbaar. </li></ol> 2. Flow Cell Montage en dubbellaag Voorbereiding De algemene procedure voor doorstroomcel en dubbellaag preparaat is eerder in detail beschreven 14. Hier schetsen we specifiek het protocol bij dubbellagen met zijn 6-gelabeld gp120 DH12 op een Bioptech flow cel voor te bereiden. Voor studies met besmettelijke virussen of geïnfecteerde cellen en bij kleine volumes nodig zijn vanwege de beperkte reagentia, een wegwerp Ibidi flow kamer (sticky Slide I 0,2 Luer) kunnen worden gebruikt en gevolgd met hetzelfde bi-laag voorbereidingsprocedure in de stappen 2.4-2.9. Informatie voor Ibidi stromingskamers kan worden verkregen bij de website van het bedrijf, <a href="http://www.ibidi.com/service/display_material/CA_8p_EN_150dpi.pdf">http://www.ibidi.com/service/display_material/CA_8p_EN_150dpi.pdf</a> </a&gt;. <ol><li> Bereid Pirhana oplossing (45 ml zwavelzuur (Trace metalen Grade 98%) en 15 ml 30% waterstofperoxide) 14. Met kunststof klemmen, dompel dekglaasjes in de Pirhana oplossing gedurende 15 minuten. </li><li> Overdracht dekglaasjes in een bekerglas gevuld met pica-gezuiverd water en een ieder onder stromend water gedurende 2 minuten (een minuut aan elke kant) te wassen. Plaats op rek te drogen. </li><li> Monteer Bioptechs FCSII kamers zoals eerder beschreven 14. </li><li> Een liposoom mengsel dat 12,5% Ni 2 + chelaatvormende lipiden wordt gebruikt voor het vastleggen en presenteren van zijn 6-gp120 op de bilaag oppervlak 16. Voeg 1 ul druppels liposoom mengsel op de microaqueduct dia zonder het aanraken van de tip om het glas. Om het maximum van 5 dubbellagen per flow cel voor te bereiden, tot herhalen tot 4 keer, zodat er vijf 1 pi stippen zoals eerder 14 aangegeven. </li><li> Plaats dekglas op de top van lipiden. Bedek de witte borgring met een roestvrij stalen clamp basisstation, moet u het hele apparaat om en af ​​te dichten. Markeer locatie van dubbellagen met een marker. Incubeer 10 minuten bij kamertemperatuur. </li><li> Sluit buis met twee wegkraan links perfusie buis, zoals getoond in video. Een positief meniscus eind van de buis met de 3-wegkraan op (slang eerder is gevuld met HEPES gebufferde zoutoplossing (GB) humaan serumalbumine (HSA) (GB / HSA 50 ml HBS 10x [10x gebufferde zoutoplossing HEPES 200 mM HEPES, pH 7,2, 1,37 M NaCl, 50 mM KCl, 7 mM Na 2 HPO 4, 60 mM D-glucose] 20 ml 25x HSA werd 500 ul 1 M CaCl2, 1 ml 1 M MgCI2 en dH 2 0 tot een totaal volume tot 500 ml en filter met 0.22μm filter) te brengen en is verstoken van bubbels. Sluit de leidingen naar rechts perfusie buis en voorzichtig buffer door te drukken doorstroming cel. </li><li> Blokkeer dubbellaag met ~ 300 ul van caseïne met 100 uM NiCl2 door het invullen van 1 ml spuit en verbonden aan het open deel van de 3-weg kraan. Gentgevoerd duwen buffer door en sluit beide kranen voor het ontkoppelen van de spuit. Gedurende 30 minuten bij kamertemperatuur. </li><li> Voeg zijn 6-tag AF488-gelabeld gp120 (de concentratie wordt bepaald als eerder beschreven in 16). We maken gebruik van ~ 250 moleculen van gp120/μm 2 tot en met de lokale dichtheid van Env clusters gevonden op HIV-1 virionoppervlak 17 na te bootsen. Ook we ~ 250 moleculen / um 2 van ICAM-1 de bilaag zoals eerder vermeld 14. Laad in flow cel als gedaan met caseïne. Gedurende 30 min in donker (bedekken met folie) bij kamertemperatuur. Dezelfde procedure wordt gebruikt om andere proteïnen zoals zijn 12 gelabeld Cy5-gelabelde ICAM-1 op de bilaag nemen. </li><li> Was dubbellagen met 5 ml buffer. </li></ol> 3. Kwaliteitscontrole van dubbellagen via FRAP Eiwitten in dubbellagen moet zijdelings diffundeerbare. Voor het toevoegen cellen op dubbellagen is het belangrijk om te waarborgen datmobiliteit van eiwitten in het bereide bilaag. Hier beschrijven we een TL-Herstel Na Photobleaching (FRAP) methode 3 die handmatig kan worden uitgevoerd op een zo objectief verlicht TIRF, breed epifluorescentie, of laser scanning confocale microscopen. Het doel is om de afbeelding volledig uniform gebied van de fluorescentie in de lipide dubbellaag, bleek een plek, en de terugkeer van gedoofde moleculen aan het gebleekte gebied te controleren. Een herstel van 50% in 2 minuten aanvaardbaar zijn. Alle grote microscoop fabrikanten (Leica, Nikon, Olympus, Zeiss) te verkopen objectieve verlichte TIRF systemen die goed werken voor deze toepassing. Terwijl elk bedrijf levert varianten van TIRF verlichting en andere operationele kenmerken, de beeldkwaliteit is in wezen hetzelfde. <ol><li> Gebruik een laag excitatie-intensiteit te minimaliseren bleken. Gebruik een hoge numerieke apertuur doel zoals NA 1,3 tot 1,45 40x, 60x of 100x. Bij gebruik van een standaard TL-of TIRF microscoop, om het licht intens te verminderenheid, zet grijsfilters in het excitatie licht pad. De meeste laser-systemen kan worden ingesteld voor een slechte verlichting door het instellen van een acusto optische afstembare filter (AOTF) of acusto optische beam splitter (AOBS) met een lage spanning. </li><li> Neem een ​​&quot;pre-bleekwater&quot; beeld. Bij gebruik van een gekoelde CCD-camera, om te compenseren voor omstandigheden met weinig licht binning kan worden ingesteld op 2x2 of 4x4, kan de versterking worden ingesteld hoge en lange belichtingstijden (bijvoorbeeld in de orde van seconden) kan worden gebruikt. Bij gebruik van een confocale, kan de pinhole opening geopend worden, de winst hoog, en langzame scannen of gemiddeld gebruikt. </li><li> Bleach een plek. Bij gebruik van een fluorescentie of TIRF microscoop, alle ND filters verwijderd om maximale intensiteit verlichting, sluit het gebied membraan en blootstellen monster gedurende enkele seconden. Bij gebruik van een laser scanning confocale, stelt u de maximale laservermogen en zoom in ongeveer 4x tot 8x voor het bleken van een plek. Een waarschuwing voor confocale gebruik: niet in te zoomen in een te hoog omdat de bilaag kunnen worden beschadigd door excestend geconcentreerd fotonen. </li><li> Om tien voor vijftien seconden intervallen, op te nemen beelden met dezelfde verlichting en opname-instellingen als in de punten 3.1 en 3.2. Binnen twee tot drie minuten ter plaatse dient te herstellen intensiteit nadert die van de &quot;pre-bleekwater&quot; beeld. Snel herstel is het teken van een succesvolle mobiele dubbellaag. Als de plaats blijft donker en vooral als de rand blijft hoog contrast de fluorescente eiwitten worden onbeweeglijk in de dubbellaag en mag niet worden gebruikt voor het experiment. </li></ol> Opmerking: In onze huidige microscoop, kunnen we 0,9 mW van 641 nm licht te leveren aan een ronde vlek met een oppervlakte van 240 micrometer 2 die TL-ICAM bleekt bij typische concentraties in minder dan 4 seconden. Lezers moeten vinden dat de kritische lijn van een Hg of Xe lamp met bleken keer minder dan 30 seconden is meer dan voldoende om deze test uit te voeren in een herhaalbare manier. We willen ook verwijzen naar 3 referentie voor extra detscheelt. 4. Injectie van cellen en immunofluorescentiekleuring <ol><li> Warm doorstroomcel tot 37 ° C (dit kan in een 37 ° C incubator met geen CO2 gedurende 30 min). </li><li> Voeg geactiveerde menselijke CD4 + T-cellen (2-5x10 6 / flow cel) in HBS / HSA ~ 400 ul van 1 ml spuit. Laat cellen om dubbellaag hechten voor ~ 45 min in de 37 ° C incubator. Als de Ibidi kamers worden gebruikt, leveren extra buffer om de 15-20 minuten. </li><li> Zet de cellen door injecteren 2% paraformaldehyde en geïncubeerd 10 minuten bij 37 ° C. </li><li> Was 3x met 1 ml kamertemperatuur PBS-buffer. Permeabilize cellen door het injecteren van 0,1% Triton X-100 5 min bij kamertemperatuur. </li><li> Was 3x met 1 ml van de ruimtetemperatuur PBS-buffer (bij peilen naar gefosforyleerde eiwitten, kunt u natrium vanadaat toevoegen op 1 mM uiteindelijke concentratie of een andere fosfatase inhibitor in PBS om fosfaatverwijdering tijdens de verwerking te voorkomen). Blokkeer met behulp van caseïne met 5% geit serum voor25 minuten bij kamertemperatuur. Het type dier serum afhankelijk van de secundaire antilichaam. </li><li> Was 3x met 1 ml PBS-buffer kamertemperatuur. Voeg primaire antilichaam in ~ 300 pi buffer / meetcel 30 min - 1 uur bij kamertemperatuur. Om de initiële membraan-proximale activatie-signaal te detecteren, gebruiken we antilichamen die specifiek zijn voor gefosforyleerde Lck (pLck), totaal Lck of Funen. </li><li> Was 3x met 1 ml PBS-buffer kamertemperatuur. Voeg het juiste fluorescent gelabelde tweede antilichaam in de buffer als voltooid met primaire antilichaam. Voor onze experimenten hebben we gebruik maken van Alexa Fluor 568-gelabeld geit anti-konijn secundair. Incubeer 20 min bij kamertemperatuur. Was 3x met 1 ml PBS buffer. </li><li> Opmerking: Het is van essentieel belang dat een controle dubbellaag dat behandeld is met slechts secundair antilichaam (geen primaire antilichaam). Volg de stappen 4.1-4.5 en overslaan 4.6, ga dan verder met stap 4.7. Zo bepaalt u de mate van niet-specifieke binding van uw secundaire antilichaam. Als alternatief kan men gebruik maken van direct-labeled primaire antilichamen. </li></ol> 5. Afbeelding overname door TIRF microscopie TIRF microscopie kan excitatie van fluorescerende signalen beperkt tot een 250 nm of dunner vlak op het glazen substraat en cel-interface. Dit garandeert beeldopname slechts signalen van de lipide bilaag en de onmiddellijk apposed celmembranen. Daarom zijn alleen moleculen op synaps afgebeeld. Omdat TIRF beelden slechts het membraan-proximale gebied aan de bodem van de cel, zal eiwitten die worden geïnternaliseerd of herverdeeld de dorsale membraan niet worden gedetecteerd. Het kan dan belangrijk bijkomend beelden te verkrijgen door standaard groothoek of confocale microscopie accumulatie of verdeling van de eiwitten op de synaptische gebied te bepalen ten opzichte van de andere delen van de cel. Alle grote microscoop fabrikanten (Leica, Nikon, Olympus, Zeiss) te verkopen objectieve verlichte TIRF systemen die goed werken voor deze apapplicatie. Terwijl elk bedrijf levert varianten van TIRF verlichting en andere operationele kenmerken, de beeldkwaliteit is in wezen hetzelfde. Elke TIRF microscoop heeft zijn eigen gegevens voor gebruik, maar de volgende algemene regels gelden voor hoge-resolutie beeldvorming te verkrijgen. <ul><li> Verlichtingskunde laag te voorkomen bleken. </li><li> De camera moet een lineaire respons. </li><li> De camera moet in staat zijn van de beeldvorming een breed dynamisch bereik met geen verzadiging. </li><li> Alle instellingen moeten worden ingesteld constante voor kwantitatieve analyses. </li></ul> 6. Data-analyse Om de intracellulaire signalen geactiveerd worden als gevolg van CD4 + T-cel interactie met gp120 in de VS bestuderen worden kwantitatieve analyse van TIRF beelden gedaan of intracellulaire signaalmoleculen zoals Lck en Fyn geactiveerd en aangetrokken de synaps 15 te bepalen. Beschrijven we een eenvoudige methode toepassing meest beeldanalysetoepassingspakketten zoals ImageJ en Metamorph. We hebben gebruik gemaakt ImageJ, dat draait op Windows, Macintosh en Linux, voor onze methode hier 12. In het Analyze&gt; Set Afmetingen tabblad, controleer dan de dozen voor Ruimte en gemiddelde grijswaarde. Wanneer u een gebied van belang te maken op het beeld dat is een veelhoek of een uit de vrije hand getraceerd gesloten vorm en doen&gt; Meet Analyseer, zal de software zet de gegevens van deze meting in een tabel met resultaten. Het gebied wordt het aantal pixels of pm 2. De gemiddelde is van de gemiddelde intensiteit in willekeurige eenheden. Het moet achtergrondintensiteit afgetrokken. Vermenigvuldiging van de gemiddelde minus achtergrond door gebied een geïntegreerde intensiteit van het eiwit in willekeurige eenheden. <ol><li> Zet de metingen te betekenen en Ruimte. </li><li> Open beelden voor een experimentele conditie. </li><li> Voor elke cel, op te sporen en te meten het gebied van belang (gemiddeld) en op te sporen en te meten een regio buiten de regio van belang (achtergrond). </li><li> Als je klaar bent met een experimentele conditie, te kopiëren metingen en plakken in Excel of andere spreadsheet programma of sla de metingen. </li><li> Keer terug naar 6.2 stap voor elke experimentele conditie. </li><li> Bij de metingen zijn voltooid, de berekening van de resultaten. De formules: Gemiddelde intensiteit = gemiddelde - achtergrond Geïntegreerde intensiteit = Gemiddelde intensiteit * gebied </li></ol> 7. Representatieve resultaten Activering en rekrutering van de eerste membraan-proximale signaalmoleculen Lck en Fyn meten als een wisselwerking met gp120 in de VS werden primaire humane CD4 + T-cellen geïntroduceerd op dubbellagen met gp120 en ICAM-1 15. Cellen geïntroduceerd dubbellagen slechts ICAM-1 diende als controle van de basale niveaus van signalen bepalen. Specifieke fluorescentie-intensiteit werd gemeten binnen de gp120 contact gebied voor cellen op gp120 en ICAM-1 met dubbellagen en binnen het gehele contactoppervlak voor cellen interactie met de ICAM-1 dubbellaag. Een toename van de gemiddelde fluorescentie-intensiteit is een teken van augmented werving en activering van het signaalmolecuul naar de VS. Dit zal verder worden aangetoond door een vergelijkbare toename in de geïntegreerde fluorescentie intensiteit. Als er echter geen verandering in de geïntegreerde fluorescentie betekent dit een herverdeling van de signaalmolecule. Nadat de cellen interactie met dubbellagen met gp120 en ICAM-1, totaal Lck en pLck (Y394) werden aangeworven om de VS-interface en colocalized met gp120 (figuren 1 en 2). De gemiddelde intensiteit van de totale Lck (Fig. 1) hoger de bilaag die zowel gp120 en ICAM-1 dan met ICAM-1 alleen maar de geïntegreerde intensiteit (Fig. 1) waren soortgelijk, wat suggereert dat Lck wordt herverdeeldeen centrale cluster op CD4 + T-cel binden aan gp120. Echter, kwantificering van pLck (Y394) (Fig. 2) blijkt dat de gemiddelde intensiteit van gp120 en ICAM-1 bevattende dubbellagen hoger dan die van ICAM-1 alleen dubbellagen en de geïntegreerde intensiteit hoger dubbellagen zowel gp120 en ICAM -1 dan op ICAM-1 alleen dubbellagen. Dit geeft aan dat wanneer de concentraties van totaal Lck het grensvlak gelijk in cellen hechten op gp120 en ICAM-1 en ICAM-1 alleen dubbellagen, gp120 fosforylatie binden verhoogde residu Y394 de Lck activering lus. Daarentegen werd Fyn niet gerekruteerd de VS (Fig. 3), meer Fyn aanwezig was in het contactgebied van cellen op ICAM-1 alleen dubbellagen dan op dubbellagen die zowel gp120 en ICAM-1. Daarom concluderen we dat Lck, niet Fyn, is het actieve kinase in de HIV-1 gp120-geïnduceerde VS. Cijfers: Membraan-proximale signalering bij HIV-1 gp120-geïnduceerde VS. Beelden van representatieve cellen op degp120 + ICAM-1 dubbellaag (boven panelen) en ICAM-1 dubbellaag (bodempanelen) getoond. Fluorescentie-intensiteit van de afzonderlijke cellen werden gekwantificeerd onder hand voeren gebieden van de cel voetafdrukken zoals blijkt uit het gebied aangegeven met de gele lijn in figuur 1. Kwantificering van de gemiddelde intensiteit geïntegreerde gedetecteerd TIRF microscopie zijn weergegeven in de linker en rechter grafieken respectievelijk. Een totaal van 30 tot 350 cellen gekwantificeerd voor elke conditie. Balken = 5 pm. Gegevens van een van de drie herhaalde weergegeven. <img alt="Figuur 1" src="/files/ftp_upload/3757/3757fig1.jpg" /> Figuur 1. CD4 + T-cellen werden op dubbellagen met gp120 en ICAM-1 of ICAM-1 alleen voor 45 min en vervolgens gefixeerd en aangekleurd voor totale Lck. <img alt="Figuur 2" src="/files/ftp_upload/3757/3757fig2.jpg" /> Figuur 2. CD4 + T-cellen werden op dubbellaags met gp120 en ICAM-1 of ICAM-1 alleen 45 minuten en vervolgens gefixeerd en gekleurd pLck (Y394). <img alt="Figuur 3" src="/files/ftp_upload/3757/3757fig3.jpg" /> Figuur 3. CD4 + T-cellen werden op dubbellagen met gp120 en ICAM-1 of ICAM-1 alleen voor 45 min en vervolgens gefixeerd en aangekleurd voor totale Fyn.

<ol>
	<li>Bastiani, L., Laal, S., Kim, M., Zolla-Pazner, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Host+cell-dependent+alterations+in+envelope+components+of+human+immunodeficiency+virus+type+1+virions.">Host cell-dependent alterations in envelope components of human immunodeficiency virus type 1 virions.</a> J. Virol. 71, 3444-3450 (1997).</li><li>Dimitrov, D. S., Willey, R. L., Sato, H., Chang, L. J., Blumenthal, R., Martin, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantitation+of+human+immunodeficiency+virus+type+1+infection+kinetics.">Quantitation of human immunodeficiency virus type 1 infection kinetics.</a> J. Virol. 67, 2182-2190 (1993).</li><li>Dustin, M. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adhesive+Bond+Dynamics+in+Contacts+between+T+Lymphocytes+and+Glass-supported+Planar+Bilayers+Reconstituted+with+the+Immunoglobulin-related+Adhesion+Molecule+CD58.">Adhesive Bond Dynamics in Contacts between T Lymphocytes and Glass-supported Planar Bilayers Reconstituted with the Immunoglobulin-related Adhesion Molecule CD58.</a> J. Biol. Chem. 272, 15782-15788 (1997).</li><li>Fortin, J. F., Cantin, R., Lamontagne, G., Tremblay, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Host-derived+ICAM-1+glycoproteins+incorporated+on+human+immunodeficiency+virus+type+1+are+biologically+active+and+enhance+viral+infectivity.">Host-derived ICAM-1 glycoproteins incorporated on human immunodeficiency virus type 1 are biologically active and enhance viral infectivity.</a> J. Virol. 71, 3588-3596 (1997).</li><li>Frank, I., Stoiber, H., Godar, S., Stockinger, H., Steindl, F., Katinger, H. W., Dierich, M. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Acquisition+of+host+cell-surface-derived+molecules+by+HIV-1.">Acquisition of host cell-surface-derived molecules by HIV-1.</a> Aids. 10, 1611-1620 (1996).</li><li>Hioe, C. E., Bastiani, L., Hildreth, J. E., Zolla-Pazner, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Role+of+cellular+adhesion+molecules+in+HIV+type+1+infection+and+their+impact+on+virus+neutralization.">Role of cellular adhesion molecules in HIV type 1 infection and their impact on virus neutralization.</a> AIDS Res. Hum. Retroviruses. 14, S247-S254 (1998).</li><li>Hioe, C. E., Chien, P. C., Lu, C., Springer, T. A., Wang, X. H., Bandres, J., Tuen, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=LFA-1+expression+on+target+cells+promotes+human+immunodeficiency+virus+type+1+infection+and+transmission.">LFA-1 expression on target cells promotes human immunodeficiency virus type 1 infection and transmission.</a> J. Virol. 75, 1077-1082 (2001).</li><li>Jolly, C., Kashefi, K., Hollinshead, M., Sattentau, Q. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=HIV-1+cell+to+cell+transfer+across+an+Env-induced,+actin-dependent+synapse.">HIV-1 cell to cell transfer across an Env-induced, actin-dependent synapse.</a> J. Exp. Med. 199, 283-293 (2004).</li><li>Jolly, C., Mitar, I., Sattentau, Q. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Requirement+for+an+intact+T-cell+actin+and+tubulin+cytoskeleton+for+efficient+assembly+and+spread+of+human+immunodeficiency+virus+type+1.">Requirement for an intact T-cell actin and tubulin cytoskeleton for efficient assembly and spread of human immunodeficiency virus type 1.</a> J. Virol. 81, 5547-5560 (2007).</li><li>McDonald, D., Wu, L., Bohks, S. M., KewalRamani, V. N., Unutmaz, D., Hope, T. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recruitment+of+HIV+and+its+receptors+to+dendritic+cell-T+cell+junctions.">Recruitment of HIV and its receptors to dendritic cell-T cell junctions.</a> Science. 300, 1295-1297 (2003).</li><li>Pearce-Pratt, R., Malamud, D., Phillips, D. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Role+of+the+cytoskeleton+in+cell-to-cell+transmission+of+human+immunodeficiency+virus.">Role of the cytoskeleton in cell-to-cell transmission of human immunodeficiency virus.</a> J. Virol. , 682898-682905 (1994).</li><li>Rasband, W. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> ImageJ. , (1997).</li><li>Rizzuto, C. D., Sodroski, J. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Contribution+of+virion+ICAM-1+to+human+immunodeficiency+virus+infectivity+and+sensitivity+to+neutralization.">Contribution of virion ICAM-1 to human immunodeficiency virus infectivity and sensitivity to neutralization.</a> J. Virol. 71, 4847-4851 (1997).</li><li>Vardhana, S., Dustin, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Supported+Planar+Bilayers+for+the+Formation+of+Study+of+Immunological+Synapses+and+Kinapse.">Supported Planar Bilayers for the Formation of Study of Immunological Synapses and Kinapse.</a> J. Vis. Exp. (19), e947-e947 (2008).</li><li>Vasiliver-Shamis, G., Cho, M. W., Hioe, C. E., Dustin, M. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Human+immunodeficiency+virus+type+1+envelope+gp120-induced+partial+T-cell+receptor+signaling+creates+an+F-actin-depleted+zone+in+the+virological+synapse.">Human immunodeficiency virus type 1 envelope gp120-induced partial T-cell receptor signaling creates an F-actin-depleted zone in the virological synapse.</a> J. Virol. 83, 11341-11355 (2009).</li><li>Vasiliver-Shamis, G., Tuen, M., Wu, T., Starr, T., Cameron, T., Thomson, R., Kaur, G., Liu, J., Visciano, M., Li, H., Kumar, R., Ansari, R., Han, D., Cho, M., Dustin, M. L., Hioe, C. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Human+immunodeficiency+virus+type+1+envelope+gp120+induces+a+stop+signal+and+virological+synapse+formation+in+noninfected+CD4++T+cells.">Human immunodeficiency virus type 1 envelope gp120 induces a stop signal and virological synapse formation in noninfected CD4+ T cells.</a> J. Virol. 82, 9445-9457 (2008).</li><li>Zhu, P., Liu, J., Bess, J., Chertova, E., Lifson, J., Grise, H., Ofek, G., Taylor, K., Roux, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Distribution+and+three-dimensional+structure+of+AIDS+virus+envelope+spikes.">Distribution and three-dimensional structure of AIDS virus envelope spikes.</a> Nature. 441, 847-852 (2006).</li></ol>

De auteurs verklaren geen belangenconflicten.

Eerdere studies hebben gevisualiseerd VS in de cel-cel-conjugaat-systeem, maar deze studies hebben geen beelden van hoge resolutie genoeg om de supramoleculaire structuren te visualiseren aan de synaps. In ons laboratorium gebruikten we het glas ondersteunde vlakke bilaag systeem het oppervlak van geïnfecteerde cellen die het virus envelope gp120 en cellulaire adhesie ICAM-1 zijn. In combinatie met TIRF microscopie, die fluorescentiesignalen detecteert binnen 100-200 nm van de bilaag oppervlak met een hoge signaal-ruisverhouding, konden we supramoleculaire scheiding van gp120 detecteren van ICAM-1 de VS. Bovendien kan de standaard immunokleuring methode toegepast op de bilaag systeem is hier gebruikt voor het detecteren en het specifieke actieve rekrutering van kwantificeren Lck, maar niet Fyn aan de gp120-contactvlak op VS 15. Vandaar dat de vlakke dubbellaag biedt een experimenteel systeem voor hoge-resolutie afbeelding van synaps-interface in een 2D-vlak door TIRF microscopie, alsmede breed gebied of confocale verlichting methoden. Echter, het systeem heeft ook beperkingen als het aanpassen ligand mobiliteit, out-of-plane buigen, en fluctuaties van de biologische membranen niet opgenomen door de vlakke dubbellagen. Bovendien is dit een in-vitro en dus andere beperkingen, zoals gebrek aan andere membraan moleculen die aanwezig zijn op een geïnfecteerde cel en het cytoskelet machines die moleculaire mobiliteit en cellulaire motiliteit regelt. Ook kan de dynamiek en verdeling van de moleculen, zoals trimeren versus monomeren van gp120, fysiologisch niet worden vertegenwoordigd bilaag. Niettemin, zelfs met deze beperkingen, dit systeem is nog steeds erg waardevol voor het bestuderen van virus-cel of cel-cel interacties, en deze methoden kan dienen als een nuttige gids voor onderzoekers die op zoek zijn naar een hoge resolutie beelden om supramoleculaire organisatie te detecteren die niet waarneembaar in de conventionele cel-cel conjugaat systeem.

<table border="1"><tbody><tr><td> Naam van het serum </td><td> Vennootschap </td><td> Catalogusnummer </td><td> Reacties </td></tr><tr><td> His-gemerkte HIV gp120 </td><td> Geschenk van Dr Cho </td><td></td><td> DH12 </td></tr><tr><td> His-gemerkte HIV gp120 </td><td> Immune-technologie </td><td></td><td> Diverse X4 of R5 tropisch </td></tr><tr><td> HSA </td><td> Williams Medical Company </td><td> 521302 </td><td> Humaan serumalbumine 25% </td></tr><tr><td> Amicon ultracentrifugaalmolen Filters </td><td> Millipore </td><td> UFC803024 </td><td> Ultracel-30K </td></tr><tr><td> Lck Rabbit mAb </td><td> Cell Signaling </td><td> 2787 </td><td></td></tr><tr><td> p-Lck Rabbit pAb </td><td> Santa Cruz Biotechnology Inc </td><td> Sc-101728 </td><td> Tyr 394 </td></tr><tr><td> Fyn Rabbit mAb </td><td> Millipore </td><td> 04-353 </td><td></td></tr><tr><td> Alexa Fluor 568 2 °; Ab </td><td> Molecular Probes </td><td> A11034 </td><td> Geit anti-konijn IgG (H + L) </td></tr><tr><td> Alexa Fluor 488 </td><td> Molecular Probes </td><td> A-20000 </td><td> carbonzuur succinimidylester </td></tr><tr><td> FCS2 Kamer </td><td> Bioptechs </td><td> 060319-2-03 </td><td></td></tr><tr><td> Microaqueduct Slide </td><td> Bioptechs </td><td> 130119-5 </td><td></td></tr><tr><td> 30mm Round w / gaten </td><td> Bioptechs </td><td> 1907-08-750 </td><td> 0,75 mm dik </td></tr><tr><td> Rechthoek Pakking </td><td> Bioptechs </td><td> 1907-1422-250 </td><td> 14x24 0,25 mm dik </td></tr><tr><td> Tygon Tubing </td><td> Bioptechs </td><td> 20202275 </td><td> 1/16 &quot;(25 ft) </td></tr><tr><td> Drie-wegkraan </td><td> BioRad </td><td> 7328103 </td><td></td></tr><tr><td> Twee-weg afsluitkraan </td><td> BioRad </td><td> 7328102 </td><td></td></tr><tr><td> Sticky Slide ik 0,2 Luer </td><td> Ibidi </td><td> 80168 </td><td></td></tr><tr><td> Cover bril </td><td> Ibidi </td><td> 10812 </td><td></td></tr><tr><td> 1 ml spuit </td><td> BD </td><td> 309659 </td><td></td></tr><tr><td> HONDEN-NTA </td><td> Avanti Polar Lipiden </td><td> 790404C </td><td></td></tr><tr><td> DOPC </td><td> Avanti Polar Lipiden </td><td> 850375C </td><td></td></tr><tr><td> Glas dekglaasje </td><td> Bioptechs </td><td> 40-1313-0319 </td><td> 40mm </td></tr><tr><td> TIRF microscoop </td><td> Nikon </td><td></td><td></td></tr><tr><td> ImageJ </td><td> National Institutes of Health </td><td></td><td> <a href="http://rsbweb.nih.gov/ij/">http://rsbweb.nih.gov/ij/~~V</a> </td></tr></tbody></table>

imaging of hiv-1 envelope-induced virological synapse and signaling on synthetic lipid bilayers

Human immunodeficiency virus type 1 (HIV-1) infectie komt het meest efficiënt via cel naar cel transmissie 2,10,11. Deze cel tot cel overdracht tussen CD4 + T-cellen omvat de vorming van een virologische synaps (VS), een F-actine-cel-cel afhankelijke splitsing gevormd bij de inschakeling van HIV-1 envelop gp120 de geïnfecteerde cel en CD4 de chemokine-receptor (CKR) CCR5 of CXCR4 op de doelcel 8. Naast gp120 en receptoren andere eiwitten, met name het adhesiemolecuul LFA-1 en de liganden ICAM familie, spelen een belangrijke rol in VS vorming en virusoverbrenging ze aanwezig zijn op het oppervlak van virus-geïnfecteerde cellen donor en doelcellen, alsmede op de envelop van HIV-1 virions 1,4,5,6,7,13. VS vorming ook gepaard met intracellulaire gebeurtenissen die signalen worden getransduceerd als gevolg van gp120 aangrijping van de receptoren. Inderdaad, we hebben onlangs aangetoond dat CD4 &lt;sup&gt; + T-cel interactie met gp120 werving en fosforylering van signaalmoleculen in verband met de TCR signalosome waaronder Lck, CD3ζ, ZAP70, LAT, SLP-76, itk, en PLCγ 15 induceert. In dit artikel presenteren we een methode om supramoleculaire arrangement en membraan-proximale signalering evenementen die plaatsvinden gedurende VS vorming te visualiseren. We maken van het glas ondersteunde vlakke bi-lagen-systeem een ​​model reductionistische het oppervlak van HIV-geïnfecteerde cellen die de virale enveloppe gp120 en cellulaire adhesie ICAM-1 zijn. Het protocol beschrijft algemene procedures voor de controle van HIV-1 gp120-geïnduceerde VS montage en signaal activering gebeurtenissen die i) bi-laag voorbereiding en montage in een flow cel omvatten, ii) de injectie van cellen en immunofluorescentiekleuring om intracellulaire signaalmoleculen te detecteren op cellen interactie met HIV-1 gp120 en ICAM-1 op bi-lagen, iii) beeld overname door TIRF microscopie, eennd iv) data-analyse. Dit systeem genereert hoge-resolutie afbeeldingen van de VS-interface verder dan dat van de conventionele cel-cel-systeem zoals het maakt de ontdekking van verschillende clusters van individuele moleculaire componenten van de VS, samen met specifieke signaalmoleculen aangeworven om deze sub-domeinen.

Watch this Scientific Journal Video about Imaging of HIV-1 Envelope-induced Virological Synapse and Signaling on Synthetic Lipid Bilayers at JoVE.com

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

Dit artikel beschrijft een methode om de vorming van een HIV-1 envelop geïnduceerde virologische synaps op glas ondersteund vlakke dubbellagen door totale interne reflectie fluorescentie (TIRF) microscopie visualiseren. De werkwijze kan ook worden gecombineerd met immunofluorescentiekleuring tot activering en herverdeling van signaalmoleculen die tijdens HIV-1-geïnduceerde envelop virologische synapsvorming detecteren.

Imaging van HIV-1 Envelope-geïnduceerde Virologische Synapse en signalering op synthetische lipidendubbellagen

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

Research

JoVE Journal

Immunology and Infection

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

Genotypische Inferentie van HIV-1 tropisme de populatie-gebaseerde Sequencing van 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 ...

Prediction of HIV-1 Coreceptor Usage (Tropism) by Sequence Analysis using a Genotypic Approach

Prediction of HIV-1 Coreceptor Usage Tropism by Sequence Analysis using a Genotypic Approach

Voorspelling van HIV-1 coreceptor Usage (tropisme) Sequentie analyse met een Genotypische Approach

Maraviroc (MVC) is the first licensed antiretroviral drug from the class of coreceptor antagonists. It binds to the host coreceptor CCR5, which is used by ...

In vitro Uncoating of HIV-1 Cores

In vitro Uncoating of HIV-1 Cores

In vitro uncoating van HIV-1 Kernen

The genome of the retroviruses is encased in a capsid surrounded by a lipid envelope. For lentiviruses, such as HIV-1, the conical capsid shell is ...

New Tools to Expand Regulatory T Cells from HIV-1-infected Individuals

Nieuwe tools om regulatoire T-cellen van HIV-1-geïnfecteerde individuen Expand

CD4+ Regulatory T cells (Tregs) are potent immune modulators and serve an important function in human immune homeostasis. Depletion of Tregs has led to ...

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

Conformationele Evaluatie van HIV-1 Trimere envelop glycoproteïnen met een cel-gebaseerde ELISA test

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

Super-resolution Imaging of the Natural Killer Cell Immunological Synapse on a Glass-supported Planar Lipid Bilayer

Super-resolutie beeldvorming van de Natural Killer Cell Immunological Synapse op een glas-ondersteunde Planar lipidendubbellaag

The glass-supported planar lipid bilayer system has been utilized in a variety of disciplines. One of the most useful applications of this technique has ...

Isolation of Exosomes from the Plasma of HIV-1 Positive Individuals

Isolatie van exosomen uit het plasma van HIV-1 positieve personen

Exosomes are small vesicles ranging in size from 30 nm to 100 nm that are released both constitutively and upon stimulation from a variety of cell types. ...

Visualization of HIV-1 Gag Binding to Giant Unilamellar Vesicle (GUV) Membranes

Visualization of HIV-1 Gag Binding to Giant Unilamellar Vesicle GUV Membranes

Visualisatie van HIV-1 Gag Binding aan Giant Unilamellaire bolletjes (GUV) Membranen

The structural protein of HIV-1, Pr55Gag (or Gag), binds to the plasma membrane in cells during the virus assembly process. Membrane binding of Gag is an ...

Measurement of In Vitro Integration Activity of HIV-1 Preintegration Complexes

Measurement of In Vitro Integration Activity of HIV-1 Preintegration Complexes

Meting van<em&gt; In Vitro</em&gt; Integratie activiteit van HIV-1 Preintegration Complexen

HIV-1 envelope proteins engage cognate receptors on the target cell surface, which leads to viral-cell membrane fusion followed by the release of the ...

SILAC Based Proteomic Characterization of Exosomes from HIV-1 Infected Cells

SILAC Based Proteoom karakterisatie van exosomen van HIV-1 geïnfecteerde cellen

Proteomics is the large-scale analysis of proteins. Proteomic techniques, such as liquid chromatography tandem mass spectroscopy (LC-MS/MS), can ...