RU2234535C2 - Substrate for determination of human immunodeficiency virus integrase activity - Google Patents
Substrate for determination of human immunodeficiency virus integrase activity Download PDFInfo
- Publication number
- RU2234535C2 RU2234535C2 RU2002126506/13A RU2002126506A RU2234535C2 RU 2234535 C2 RU2234535 C2 RU 2234535C2 RU 2002126506/13 A RU2002126506/13 A RU 2002126506/13A RU 2002126506 A RU2002126506 A RU 2002126506A RU 2234535 C2 RU2234535 C2 RU 2234535C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- substrate
- integrase
- dna
- activity
- determination
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к молекулярной биологии, а именно к энзимологии, и может быть использовано в вирусологии для выявления потенциальных ингибиторов интегразы вируса иммунодефицита человека.The invention relates to molecular biology, namely to enzymology, and can be used in virology to identify potential inhibitors of human immunodeficiency virus integrase.
Вирус иммунодефицита человека, относящийся к семейству ретровирусов, вызывает хроническую инфекцию чувствительных клеток, используя при этом стратегию репликации, которая выделяет его среди других животных вирусов. После связывания вируса с клеткой-мишенью вирусный геном в виде одноцепочечной РНК высвобождается в цитоплазму хозяйской клетки. В ходе репликации в клетке вирусная РНК проходит стадию обратной транскрипции, которую осуществляет вирус специфичный фермент - обратная транскриптаза, с образованием двуцепочечной ДНК с длинными концевыми повторами (LTR) [1]. В процессе репродукции вируса иммунодефицита человека образуются по крайней мере три формы ДНК провируса: линейная копия вирусного генома, которая является субстратом для интеграции [2] и две кольцевые формы с одним или двумя LTR, функциональная роль которых до сих пор остается неясной [3]. Встраивание линейной формы ДНК провируса в геном клетки-хозяина осуществляется при помощи вирусного фермента - интегразы.The human immunodeficiency virus, a member of the family of retroviruses, causes a chronic infection of sensitive cells, using a replication strategy that sets it apart from other animal viruses. After the virus binds to the target cell, the viral genome in the form of single-stranded RNA is released into the cytoplasm of the host cell. During replication in a cell, viral RNA goes through the reverse transcription stage, which is carried out by a virus specific enzyme - reverse transcriptase, with the formation of double-stranded DNA with long terminal repeats (LTR) [1]. In the process of reproduction of the human immunodeficiency virus, at least three forms of provirus DNA are formed: a linear copy of the viral genome, which is a substrate for integration [2] and two ring forms with one or two LTRs, the functional role of which is still unclear [3]. The insertion of a linear form of provirus DNA into the genome of a host cell is carried out using a viral enzyme, integrase.
Вирусная интеграза (ИН) в несколько стадий осуществляет встраивание ДНК провируса в геном клетки-хозяина. На первой стадии удаляются два нуклеотида с 3’-концов LTR вновь синтезированной провирусной ДНК. Эта сайт-специфичная эндонуклеазная активность называется реакцией 3’-процессинга. Последующие стадии интеграции происходят после проникновения комплекса из цитоплазмы в ядро. Ядерный этап интегрирования включает образование одноцепочечных разрезов в хозяйской ДНК и лигирование с процессированными 3’-ОН LTR-концами - реакция встраивания.Viral integrase (IN) in several stages implements the insertion of provirus DNA into the genome of the host cell. In the first stage, two nucleotides are removed from the 3 ′ ends of the LTR of the newly synthesized proviral DNA. This site-specific endonuclease activity is called a 3’-processing reaction. The subsequent stages of integration occur after the complex penetrates from the cytoplasm into the nucleus. The nuclear integration step involves the formation of single-stranded cuts in the host DNA and ligation with the processed 3’-OH LTR ends — an insertion reaction.
До настоящего времени для определения активности интегразы ретровирусов in vitro используются различные радиоактивные двуцепочечные дуплексы длиной 20-26 нуклеотидов.To date, various radioactive double-stranded duplexes of 20-26 nucleotides in length are used to determine the in vitro integrase activity of retroviruses.
Известен радиоактивный дуплекс, используемый в способе определения активности интегразы [4].Known radioactive duplex used in the method for determining the activity of integrase [4].
Дуплекс получают синтезом комплементарных дезоксиолигонуклеотидов, конструированием из гибридизованных комплементарных олигонуклеотидов, мечением радиоактивными изотопами. Полученный радиоактивно меченный дуплекс инкубируют с препаратом очищенной интегразы и полученные продукты анализируют в полиакриламидном геле.Duplex is obtained by the synthesis of complementary deoxy oligonucleotides, the construction of hybridized complementary oligonucleotides, and radiolabeling. The resulting radiolabeled duplex is incubated with a purified integrase preparation and the resulting products are analyzed on a polyacrylamide gel.
Известен флуоресцентно меченный дуплекс из метода измерения активности ретровирусной интегразы [5]. Измерение активности ретровирусной интегразы в реакции 3’-процессинга происходит по возрастанию интенсивности флуоресценции при отщеплении GT-динуклеотида.Known fluorescently labeled duplex from the method of measuring the activity of retroviral integrase [5]. Measurement of the activity of retroviral integrase in the reaction of 3’-processing occurs by increasing the fluorescence intensity upon cleavage of the GT dinucleotide.
К недостаткам данных субстратов можно отнести то, что при ингибиторном анализе результаты, полученные при помощи тест-системы оценки активности интегразы in vitro на основе олигонуклеотидных дуплексов, не коррелируют с результатами, полученными в культуре ВИЧ-инфицированных клеток [6]. Это ставит вопрос об адекватной интерпретации существующих на сегодняшний день данных о функциональной роли интегразы. Вследствие этого на сегодняшний день ведутся поиски тест-системы оценки активности интегразы, основанной на использовании протяженного ДНК-субстрата фланкированного LTR-фрагментами, которые узнаются интегразой вируса иммунодефицита человека.The disadvantages of these substrates include the fact that in an inhibitor analysis the results obtained using the test system for evaluating the in vitro integrase activity based on oligonucleotide duplexes do not correlate with the results obtained in the culture of HIV-infected cells [6]. This raises the question of an adequate interpretation of the current data on the functional role of integrase. As a result of this, today a search is underway for a test system for evaluating integrase activity based on the use of an extended DNA substrate flanked by LTR fragments that are recognized by the integrase of the human immunodeficiency virus.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является субстрат, полученный конструированием плазмиды, содержащей концевые последовательности провирусной ДНК, известный из способа определения активности интегразы ВИЧ [7, прототип]. Субстрат получают так: проводят амплификацию концов провирусной ДНК при помощи полимеразной цепной реакции (ПЦР), в присутствии двух пар ВИЧ-специфических праймеров, клонируют в векторную плазмиду pBKRSV ("Stratagene", Канада), нарабатывают полученную плазмидную конструкцию, линеаризуют плазмиду при помощи рестриктазы, получают 5’-выступающий конец посредством нуклезы ExoIII и в дальнейшем достраивают Т7 ДНК-полимеразой с использованием радиоактивно меченных нуклеотидов. Полученный радиоактивно меченный субстрат используется для определения активности интегразы в реакции встраивания с последующим разделением продуктов реакции в полиакриламидном геле и радиоавтографированием. Для определения активности интегразы в реакции 3’-процессинга проводят рестрикцию полученной плазмидной конструкции для получения фрагмента 107 п.н. с последующим введением радиоактивной метки.Closest to the proposed invention is a substrate obtained by constructing a plasmid containing terminal sequences of proviral DNA, known from the method for determining the activity of HIV integrase [7, prototype]. The substrate is prepared as follows: the ends of the proviral DNA are amplified by polymerase chain reaction (PCR), in the presence of two pairs of HIV-specific primers, cloned into the vector plasmid pBKRSV (Stratagene, Canada), the resulting plasmid construct is generated, and the plasmid is linearized using restriction enzyme , a 5'-protruding end is obtained by means of an ExoIII nucleus and subsequently completed with T7 DNA polymerase using radioactively labeled nucleotides. The resulting radiolabeled substrate is used to determine the activity of integrase in the incorporation reaction, followed by separation of the reaction products in a polyacrylamide gel and radioautography. To determine the activity of integrase in the reaction of 3’-processing, the resulting plasmid construct is restricted to obtain a 107 bp fragment. followed by the introduction of a radioactive label.
Основным недостатком данного субстрата является то, что он получается различный по длине и составу, что влияет на результаты определения активности интегразы в реакциях 3’-процессинга и встраивания. Применение данной системы для скриннинга ингибиторов интегразы для отбора потенциальных анти-ВИЧ препаратов затрудняется из-за многостадийности конструирования субстрата, использования дорогостоящих малодоступных ферментов, а также из-за дополнительной стадии наработки плазмиды в бактериальной системе Е.coli. Также из-за трудоемкости получения субстрата использование данного способа затрудняет конструирование субстратов, гомологичных различным штаммам вируса иммунодефицита человека, для исследования влияния природных нуклеотидных замен в субстрате на функциональную активность интегразы.The main disadvantage of this substrate is that it turns out to be different in length and composition, which affects the results of determining the activity of integrase in the reactions of 3’-processing and embedding. The use of this system for screening integrase inhibitors for the selection of potential anti-HIV drugs is difficult due to the multi-stage design of the substrate, the use of expensive inaccessible enzymes, as well as due to the additional stage of plasmid production in the bacterial system of E. coli. Also, due to the complexity of obtaining the substrate, the use of this method makes it difficult to construct substrates homologous to various strains of the human immunodeficiency virus to study the effect of natural nucleotide substitutions in the substrate on the functional activity of integrase.
Технической задачей изобретения является конструирование субстрата, идентичного природному субстрату интегразы ВИЧ, позволяющего повысить быстроту проведения измерения активности интегразы in vitro и дающего возможность комплексного исследования функциональной активности интегразы в нескольких реакциях (3’-процессинга и встраивания) на одном субстрате.An object of the invention is the construction of a substrate identical to the natural substrate of HIV integrase, which makes it possible to increase the speed of in vitro measurement of integrase activity and makes it possible to conduct a comprehensive study of the functional activity of integrase in several reactions (3’-processing and incorporation) on one substrate.
Поставленная техническая задача изобретения решается выбором и синтезом олигонуклеотидных праймеров, таким образом, что амплифицируются только фрагменты ДНК, гомологичные кольцевым формам кДНК вируса иммунодефицита человека.The technical task of the invention is solved by the selection and synthesis of oligonucleotide primers, so that only DNA fragments homologous to the circular forms of human immunodeficiency virus cDNA are amplified.
Субстрат для определения активности интегразы состоит из фрагмента 1200-1300 п.н. комплементарного интактным параллельно ориентированным длинным концевым повторам (LTR) ВИЧ. Субстрат является неинфекционной мини-копией вирусного генома, что позволяет изучать процесс интеграции в условиях, максимально приближенных к естественным.The substrate for determining the activity of integrase consists of a fragment of 1200-1300 bp complementary to intact parallel oriented long terminal repeat (LTR) HIV. The substrate is a non-infectious mini-copy of the viral genome, which allows you to study the integration process in conditions as close to natural as possible.
Длинные концевые повторы (размер 600-650 п.н.) расположены на 5’ и 3’ концах провирусной ДНК, причем ориентация относительно друг друга параллельная. 5’ район LTR является промоторно-энхансерным районом вируса и состоит из множества функциональных элементов, осуществляющих базальную и регулируемую экспрессию вирусных генов. LTR ВИЧ делится на три области: U3, R и U5, которые содержат различные районы для связывания клеточных факторов транскрипции.Long terminal repeats (size 600-650 bp) are located at the 5 ’and 3’ ends of the proviral DNA, and the orientation relative to each other is parallel. 5 ’the LTR region is the promoter-enhancer region of the virus and consists of many functional elements that carry out the basal and regulated expression of viral genes. HIV LTR is divided into three regions: U3, R and U5, which contain different regions for binding of cellular transcription factors.
Первичная последовательность LTR играет важную роль в процессе интеграции. Оба 3’-ОН конца LTR играет важную роль в процессе интеграции. Оба 3’-ОН конца LTR несут консервативный СА-динуклеотид в позиции 3,4, с которым специфично связывается интеграза. После связывания с субстратом интеграза отщепляет два концевых динуклеотида GT с 3’-ОН конца. Полученный ДНК-продукт с гидролизованными 3’-ОН концами интеграза встраивает в геном хозяйской клетки. При использовании предлагаемого субстрата в качестве ДНК для встраивания используют избыток ДНК плазмиды.The primary LTR sequence plays an important role in the integration process. Both 3’-OH end LTRs play an important role in the integration process. Both 3’-OH ends of the LTR carry a conserved CA dinucleotide at
Праймеры выбирают в консервативной области геномов различных штаммов вируса иммунодефицита человека так, что имеют 100% гомологию между различными штаммами вируса иммунодефицита человека, что позволяет амплифицировать субстрат для интегразы, гомологичный различным штаммам вируса, используя одни и те же праймеры. Первой парой праймеров амплифицируют последовательность, состоящую из двух параллельно ориентированных LTR-последовательностей, с 5’ конца части гена env и с 3’ конца части гена gag. Второй парой праймеров на внутреннюю область полученного фрагмента амплифицируется непосредственно субстрат для интегразы, содержащий на концах динуклеотид СА, в положениях 3, 4 3’-ОН конца, который специфически узнается интегразой. Далее полученный ДНК фрагмент радиоактивно метится с помощью фрагмента Кленова и используется для определения активности интегразы в реакциях 3’-процессинга и встраивания. О положительном результате реакции судили по появлению продукта, выявляемого электрофорезом в полиакриламидном геле.Primers are selected in the conservative region of the genomes of different strains of human immunodeficiency virus so that they have 100% homology between different strains of human immunodeficiency virus, which allows amplification of an integrase substrate homologous to different strains of the virus using the same primers. The first pair of primers amplifies a sequence consisting of two parallel oriented LTR sequences from the 5 ’end of the env gene portion and from the 3’ end of the gag gene. The second pair of primers on the inner region of the obtained fragment directly amplifies the integrase substrate containing the dinucleotide CA at the ends, at
Субстрат получают следующим образом.The substrate is prepared as follows.
На первом этапе выбираются и синтезируются две пары олигонуклеотидных праймеров, комплементарных консервативной области наибольшего сходства геномов различных штаммов вируса иммунодефицита человека 1-го типа. Причем ориентированность праймеров должна быть таким образом, что амплифицируется только фрагмент, комплементарный кольцевым формам ДНК (фиг.1). Например: S1–5’-GGGGTGGGAGCAGCATCTCG-3’ (на конец гена env) и S2–5’-TCTTGCCGTGCGCGCTTCAG-3’ (на начало гена gag). Затем повторным амплифицированием парой гнездовых праймеров непосредственно на концы LTR: N1-5’-ACTGGAAGGGCTAATTCACTCC-3’ и N2-5’-ACTGCTAGAGATTTTCCACACTG-3’; получают ДНК продукт, который содержит сайт - СА-динуклеотид на 3’-ОН конце для специфического узнавания интегразы и состоит из двух параллельно ориентированных интактных LTR-последовательностей длинной 1200-1300 п.н. Полученный ДНК продукт метится посредством фрагмента Кленова и [α-р32]ТТР для определения активности интегразы в реакции 3’-процессинга и посредством фрагмента Кленова и набора [α-p32]dNTP для определения активности интегразы в реакции встраивания.At the first stage, two pairs of oligonucleotide primers are selected and synthesized, complementary to the conservative region of the greatest similarity of the genomes of various strains of human
Существенное отличие заявляемого субстрата от известного прототипа:A significant difference between the claimed substrate from the known prototype:
в качестве субстрата используется протяженная 1200-1300 п.н. последовательность ДНК, гомологичная кДНК вируса иммунодефицита человека, состоящая только из длинных концевых повторов, что дает возможность исследовать функциональную активность интегразы in vitro с использованием неинфекционной копии мини-генома ВИЧ.An extended 1200–1300 bp is used as a substrate. a DNA sequence homologous to human immunodeficiency virus cDNA, consisting of only long terminal repeats, which makes it possible to study the functional activity of integrase in vitro using a non-infectious copy of the HIV mini-genome.
Следовательно, можно считать заявляемое техническое решение соответствующим критерию "изобретательный уровень".Therefore, we can consider the claimed technical solution meets the criterion of "inventive step".
ГРАФИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫGRAPHIC MATERIALS
Фиг.1 Схематическое изображение конструирования LTR-содержащего ДНК субстрата.Figure 1 Schematic illustration of the construction of LTR-containing DNA substrate.
Фиг.2 Зависимость накопления продукта в реакции 3’-процессинга, катализируемой интегразой, от времени: 1 - Контроль; 2-5 мин; 3-15 мин; 5-45 мин; 6-90 мин.Figure 2 The dependence of the accumulation of the product in the reaction 3’-processing, catalyzed by integrase, from time to time: 1 - Control; 2-5 minutes; 3-15 minutes; 5-45 min; 6-90 minutes
Фиг.3 Активность рекомбинантной интегразы ВИЧ в реакции встраивания с использованием ЛТР-содержащего ДНК субстрата. Радиоавтограф с 4%-ного полиакриламидного геля.Figure 3 The activity of recombinant HIV integrase in the insertion reaction using LTE-containing DNA substrate. Radio autograph with 4% polyacrylamide gel.
Сущность технического решения раскрыта в конкретных примерах осуществления способа.The essence of the technical solution is disclosed in specific examples of the method.
Пример 1. Конструирование LTR-содержащего субстрата для определения активности интегразы на основе кольцевых форм ДНК вируса.Example 1. The construction of an LTR-containing substrate to determine the activity of integrase based on the circular forms of DNA of the virus.
Операция 1. Выделение провирусной ДНК вируса иммунодефицита человека из лимфоцитов периферической крови ВИЧ-инфицированных пациентов.
Забор периферической крови пациентов для предотвращения образования тромба проводят в пробирки, содержащие 0,5 М ЭДТА рН 8,0, конечная концентрация ЭДТА - 4 мМ. Выделение лимфоцитов проводят разделением крови пациента в градиенте фиколл-верографин. Готовят 60 мл 15% раствора фиколла на деионизированной воде и при перемешивании приливают к нему 20 мл 76% раствора верографина ("Spofa", Чехословакия). Из этого раствора под контролем ареометра готовят растворы плотностью 1,097 г/мл и 1,075 г/мл. Приготовленные растворы стерилизуют автоклавированием при 121°С в течение 30 мин. На градиент, составленный из 5 мл раствора плотностью 1,097 г/мл и 5 мл раствора плотностью 1,075 г/мл, наслаивают 10 мл разведенной раствором Хенкса в соотношении 1:2 крови. Центрифугируют 40 мин при 400 g и температуре 22°С. Отбирают легкую фракцию, которая содержит лимфоциты и моноциты, отмывают, центрифугируя (2-3 мин при 400 g) раствором Хенкса.The peripheral blood sampling of patients to prevent the formation of a blood clot is carried out in test tubes containing 0.5 M EDTA pH 8.0, the final concentration of EDTA is 4 mm. Isolation of lymphocytes is carried out by separation of the patient’s blood in a ficoll-verographin gradient. 60 ml of a 15% solution of ficoll in deionized water are prepared and, with stirring, 20 ml of a 76% solution of verographin (Spofa, Czechoslovakia) are poured onto it. From this solution under the control of a hydrometer, solutions are prepared with a density of 1.097 g / ml and 1.075 g / ml. The prepared solutions are autoclaved at 121 ° C for 30 minutes. A gradient composed of 5 ml of a solution with a density of 1.097 g / ml and 5 ml of a solution with a density of 1.075 g / ml is layered with 10 ml of diluted Hanks solution in a 1: 2 ratio of blood. Centrifuged for 40 min at 400 g and a temperature of 22 ° C. A light fraction is taken that contains lymphocytes and monocytes, washed by centrifuging (2-3 min at 400 g) with Hanks solution.
Клетки ресуспендируют в лизирующем буфере (10 мМ трис рН 8,3; 1 мМ ЭДТА; 0,5% твин 20; 0,5% NP-40) с добавлением протеиназы К (концентрация 8 мг/мл) и инкубируют в термостате при 56°С в течение 3 часов. Затем проводят экстракцию фенолом и переосаждение ДНК этанолом.Cells are resuspended in lysis buffer (10 mM Tris pH 8.3; 1 mM EDTA; 0.5% Tween 20; 0.5% NP-40) supplemented with Proteinase K (concentration 8 mg / ml) and incubated in an incubator at 56 ° C for 3 hours. Then phenol extraction and DNA reprecipitation with ethanol are carried out.
Операция 2. Выделение суммарной клеточной ДНК из суспензии культуры клеток.
В работе используют высокочувствительную к вирусу иммунодефицита человека культуру клеток МТ-4, инфицированную штаммами ВИЧ-1/ГКВ4046, ВИЧ-1/Bru, с инфекционным титром 104-106 инфекционных единиц / мл и концентрацией 0,5×106 клеток/мл.The study uses a MT-4 cell culture highly sensitive to human immunodeficiency virus infected with HIV-1 / GKV4046, HIV-1 / Bru strains with an infectious titer of 10 4 -10 6 infectious units / ml and a concentration of 0.5 × 10 6 cells / ml
Клетки, предварительно отмытые раствором Хенкса или DMEM(M), ресуспендируют в лизирующем буфере (10 мМ трис рН 8,3; 1 мМ ЭДТА; 0,5% твин 20; 0,5% NP-40) с добавлением протеиназы К (концентрация 8 мг/мл) и инкубируют в термостате при 56°С в течение 3 ч. Затем проводят экстракцию фенолом и переосаждение ДНК этанолом.Cells pre-washed with Hanks solution or DMEM (M) are resuspended in lysis buffer (10 mM Tris pH 8.3; 1 mM EDTA; 0.5% Tween 20; 0.5% NP-40) supplemented with proteinase K (concentration 8 mg / ml) and incubated in an incubator at 56 ° C for 3 hours. Then, phenol extraction and DNA reprecipitation with ethanol are carried out.
Операция 3. Полимеразная цепная реакция.
ПЦР проводят в 50 мкл реакционной смеси, содержащей 1,6 мМ (NH4)2SO4, 6,7 мМ трис НСl (рН 8,8), 1,5 мМ MgCl2, 0,01% твин-20, по 0,1 мМ dATP, dGTP, dCTP, dTTP, 2 единицы Tag-полимеразы, по 2 мкМ праймера S1 и S2 и добавляют 5 мкл выделенной ДНК из инфекционного материала. Поверх реакционной смеси наслаивают 30 мкл вазелинового масла. ПЦР состоит из 30 циклов: 95°С в течение 1 мин, 55°С в течение 1,2 мин, 72°С в течение 1,5 мин. В конце реакции проводят завершающий синтез при 72°С в течении 5 мин. После завершения ПЦР отбирают водную фазу и смешивают ее с равным объемом раствора, содержащего фенол:хлороформ:изоамиловый спирт (25:25:1). После центрифугирования при 14000 об/мин в течение 30 с, водную фазу отбирают и осаждают ДНК этиловым спиртом с ацетатом натрия. Осадок растворяют в 20 мкл воды. ПЦР проводят в тех же условиях гнездовыми праймерами N1 и N2, добавляя 5 мкл раствора, полученного в результате амплификации праймерами S1 и S2.PCR is carried out in 50 μl of the reaction mixture containing 1.6 mm (NH 4 ) 2 SO 4 , 6.7 mm Tris Hcl (pH 8.8), 1.5 mm MgCl 2 , 0.01% tween-20, 0.1 mM dATP, dGTP, dCTP, dTTP, 2 units of Tag polymerase, 2 μM primers S1 and S2, and 5 μl of the extracted DNA from the infectious material are added. On top of the reaction mixture layered 30 μl of liquid paraffin. PCR consists of 30 cycles: 95 ° C for 1 min, 55 ° C for 1.2 min, 72 ° C for 1.5 min. At the end of the reaction, the final synthesis is carried out at 72 ° C for 5 minutes. After completion of the PCR, the aqueous phase is taken and mixed with an equal volume of a solution containing phenol: chloroform: isoamyl alcohol (25: 25: 1). After centrifugation at 14000 rpm for 30 s, the aqueous phase was collected and DNA was precipitated with ethyl alcohol and sodium acetate. The precipitate was dissolved in 20 μl of water. PCR is carried out under the same conditions with N1 and N2 nested primers, adding 5 μl of the solution obtained by amplification with S1 and S2 primers.
Операция 4. Получение радиоактивно меченного ДНК субстрата для измерения активности интегразы в реакции 3’-процессинга.
Фрагмент ДНК с тупыми концами метят с помощью фрагмента Кленова путем замещения dTTP нуклеотида на 3’-гидроксильном конце.A blunt-ended DNA fragment is labeled with a Klenov fragment by substituting a dTTP nucleotide at the 3’-hydroxyl end.
Реакцию замещения проводят в 50 мкл реакционной смеси, содержащей 10 мМ трис НСl (рН 7,5), 5 мМ MgCl2, 7,5 мМ DTT, 33 мкМ [32р]ТТР (50 мкКи), 1,2 единицы Большого (Кленов) фрагмента ДНК-полимеразы I и 1-3 мкг ДНК субстрата, синтезированного в полимеразной цепной реакции. Смесь инкубируют в течение 1 часа при 37°С. При завершении реакции добавляют 5 мкл раствора, содержащего 0,4 М ЭДТА, 60% глицерин, 0,1% бромфеноловый синий. Очистку радиоактивно меченного субстрата проводят препаративным электрофорезом в 4% полиакриламидном геле в нативных условиях с последующей радиоавтографией.The substitution reaction is carried out in 50 μl of the reaction mixture containing 10 mm Tris Hcl (pH 7.5), 5 mm MgCl 2 , 7.5 mm DTT, 33 μm [ 32 p] TTR (50 μCi), 1.2 units of the Big ( Maples) of a DNA polymerase fragment I and 1-3 μg of DNA substrate synthesized in a polymerase chain reaction. The mixture is incubated for 1 hour at 37 ° C. Upon completion of the reaction, add 5 μl of a solution containing 0.4 M EDTA, 60% glycerol, 0.1% bromphenol blue. The radiolabeled substrate was purified by preparative electrophoresis on a 4% polyacrylamide gel under native conditions, followed by radiography.
Операция 5. Получение радиоактивно меченного ДНК субстрата для измерения активности интегразы в реакции встраивания.
Фрагмент ДНК подвергают частичному гидролизу с 3’-ОН концов за счет 3’-5’ экзонуклеазной активности фрагмента Кленова ДНК-полимеразы I Е.coli. Затем после добавления dNTP выступающие 5’-концы достраивают за счет 5’-3’ полимеразной активности фрагмента Кленова.The DNA fragment is subjected to partial hydrolysis from the 3’-OH ends due to the 3’-5 ’exonuclease activity of the Maple fragment of E. coli DNA polymerase I. Then, after dNTP is added, the protruding 5’-ends are completed due to the 5’-3 ’polymerase activity of the Klenov fragment.
Реакционная смесь содержит 10 мМ трис НСl (рН 7,5), 5 мМ MgCl2, 7,5 мМ DTT, 1,2 единицы Большого (Кленов) фрагмента ДНК-полимеразы I и 1-3 мкг ДНК субстрата, синтезированного в полимеразной цепной реакции. Смесь инкубируют 30 мин при 37°С, затем добавляют по 33 мкМ dATP, dGTP, dCTP и [32p]TTP (50 мкКи). Инкубируют смесь 60 мин при 37°С. Очистку радиоактивно меченного субстрата проводят препаративным электрофорезом в 4% полиакриламидном геле в нативных условиях с последующей радиоавтографией.The reaction mixture contains 10 mM Tris HCl (pH 7.5), 5 mM MgCl 2 , 7.5 mM DTT, 1.2 units of the Large (Maples) DNA polymerase I fragment, and 1-3 μg DNA substrate synthesized in the polymerase chain reactions. The mixture was incubated for 30 min at 37 ° C, then 33 μM dATP, dGTP, dCTP and [ 32 p] TTP (50 μCi) were added. Incubate the mixture for 60 minutes at 37 ° C. The radiolabeled substrate was purified by preparative electrophoresis on a 4% polyacrylamide gel under native conditions, followed by radiography.
Операция 6. Элюция радиоактивно меченного ДНК субстрата из полиакриламидного геля.
Полосу, соответствующую ДНК субстрату по данным радиоавтографии, вырезают из геля и добавляют к ней 1 объем элюирующего буфера, содержащего 0,5 М NН4СН3СO2, 1 мМ ЭДТА (рН 8,0). Инкубируют при вращении (100 rpm) в течение 12 ч при 37°С. Центрифугируют 10 мин при 10000 g. Собирают надосадочную жидкость и осаждают ДНК этиловым спиртом. Осадок растворяют в 50 мкл буфера 50 мМ трис-НСl (рН 8,0), 2 мМ ЭДТА (рН 8,0). Измеряют спектрофотометрически концентрацию полученного ДНК субстрата.The strip corresponding to the DNA substrate according to radioautography, is cut out from the gel and 1 volume of an elution buffer containing 0.5 M NH 4 CH 3 CO 2 , 1 mM EDTA (pH 8.0) is added to it. Incubated during rotation (100 rpm) for 12 hours at 37 ° C. Centrifuge for 10 min at 10,000 g. Collect the supernatant and precipitate the DNA with ethanol. The precipitate was dissolved in 50 μl of 50 mM Tris-Hcl buffer (pH 8.0), 2 mM EDTA (pH 8.0). The concentration of the obtained substrate DNA is measured spectrophotometrically.
Пример 2. Определение скорости реакции 3’-процессинга, катализируемой ИН ВИЧ.Example 2. Determination of the reaction rate of 3’-processing catalyzed by HIV IN.
Активность интегразы измеряют по отщеплению радиоактивно меченного динуклеотида GT* с 3’ конца обеих цепей ДНК-субстрата. Реакционная смесь (45-50 мкл) содержит: 10 мМ HEPES, рН 7,5, 5 мМ дитиотреитол, 10 мМ MgCl2, 80 мМ NaCl, 10% PEG 6000, 70 нг рекомбинантной интегразы ВИЧ и 2 нМ радиоактивно меченного субстрата.Integrase activity is measured by cleavage of the radiolabeled GT * dinucleotide from the 3 'end of both DNA substrate chains. The reaction mixture (45-50 μl) contains: 10 mM HEPES, pH 7.5, 5 mM dithiothreitol, 10 mM MgCl 2 , 80 mM NaCl, 10% PEG 6000, 70 ng recombinant HIV integrase and 2 nM radiolabeled substrate.
Реакционную смесь помещают в лед на 10 мин и затем инкубируют 60 мин при 37°С. В процессе инкубации отбирают аликвоты по 10 мкл через каждые 10-20 мин. Продукты реакции анализируют электрофоретически, используя 20% ПААГ в денатурирующих условиях (7,5 М мочевина), с последующей радиоавтографией (фиг.2). Для количественного определения продукта реакции фрагменты геля, соответствующие продукту на радиоавтографе, вырезают и измеряют радиоактивность на счетчике (Mark-III).The reaction mixture was placed on ice for 10 minutes and then incubated for 60 minutes at 37 ° C. During the incubation, 10 μl aliquots are taken every 10-20 minutes. The reaction products are analyzed electrophoretically using 20% PAAG under denaturing conditions (7.5 M urea), followed by radioautography (Fig.2). To quantify the reaction product, gel fragments corresponding to the product on a radio autograph are cut out and radioactivity is measured on a counter (Mark-III).
Пример 3. Определение кинетических параметров реакции 3’-процессинга, катализируемой интегразой.Example 3. Determination of the kinetic parameters of the reaction of 3’-processing, catalyzed by integrase.
При определении кинетических параметров реакционная смесь (45-50 мкл) для реакции 3’-процессинга содержит: 10 мМ HEPES, рН 7,5, 5 мМ дитиотреитол, 10 мМ MgCl2, 80 мМ NaCl, 10% PEG 6000, 70 нг рекомбинантной интегразы ВИЧ и варьируемые концентрации радиоактивно меченного субстрата (10-11-10-8 М).When determining the kinetic parameters, the reaction mixture (45-50 μl) for the 3'-processing reaction contains: 10 mM HEPES, pH 7.5, 5 mM dithiothreitol, 10 mM MgCl 2 , 80 mM NaCl, 10% PEG 6000, 70 ng recombinant HIV integrase and variable concentrations of radioactively labeled substrate (10 -11 -10 -8 M).
Реакционную смесь помещают в лед на 10 мин и затем инкубируют 60 мин при 37°С. В процессе инкубации отбирают аликвоты по 10 мкл через каждые 10-20 мин. Продукты реакции анализируют, как в примере 2.The reaction mixture was placed on ice for 10 minutes and then incubated for 60 minutes at 37 ° C. During the incubation, 10 μl aliquots are taken every 10-20 minutes. The reaction products are analyzed as in example 2.
Km реакции 3’ процессинга находят по уравнению Михаэлиса-Ментен, используя программу Origin Professional 5.0 (Micrococal inc.). Все измерения проводят на линейных участках зависимостей накопления продуктов от времени и концентрации фермента. Ошибка определения констант не превышает 10-30%. Для используемой в работе рекомбинантной интегразы ВИЧ величины Км в реакции 3’-процессинга для радиоактивно меченного субстрата составляет (1,2±0,3)·10-10 М. Все измерения проводят на линейных участках зависимостей накопления продуктов от времени и концентрации фермента. Ошибка определения констант не превышает 10-30%.Km reactions of 3 'processing are found according to the Michaelis-Menten equation using the Origin Professional 5.0 program (Micrococal inc.). All measurements are performed on linear sections of the dependences of the accumulation of products on time and enzyme concentration. The error in determining constants does not exceed 10-30%. For the recombinant HIV integrase used in the work, the Km value in the 3'-processing reaction for the radiolabeled substrate is (1.2 ± 0.3) · 10 -10 M. All measurements are carried out on linear sections of the dependence of product accumulation on time and enzyme concentration. The error in determining constants does not exceed 10-30%.
Пример 4. Ингибирование рекомбинантной интегразы ВИЧ ауринтрикарбоновой кислотой в реакции 3’-процессинга с использованием ДНК субстрата.Example 4. Inhibition of recombinant HIV integrase by aurintricarboxylic acid in a 3’-processing reaction using DNA substrate.
При определении концентрации ауринтрикарбоновой кислоты, при которой относительная активность фермента составляет 50% ([I]50); реакционная смесь (45-50 мкл) содержит: 10 мМ HEPES, рН 7,5, 5 мМ дитиотреитол, 10 мМ MgCl2, 80 мМ NaCl, 10% PEG 6000, 70 нг рекомбинантной интегразы ВИЧ, 2 нМ радиоактивно меченного ДНК субстрата и ауринтрикарбоновую кислоту в различных концентрациях (10-7-10-3 М)When determining the concentration of aurin tricarboxylic acid at which the relative activity of the enzyme is 50% ([I] 50 ); the reaction mixture (45-50 μl) contains: 10 mM HEPES, pH 7.5, 5 mM dithiothreitol, 10 mM MgCl 2 , 80 mM NaCl, 10% PEG 6000, 70 ng recombinant HIV integrase, 2 nM radiolabeled DNA substrate and aurintricarboxylic acid in various concentrations (10 -7 -10 -3 M)
Реакционную смесь помещают в лед на 10 мин и затем инкубируют 60 мин при 37°С. В процессе инкубации отбирают аликвоты по 10 мкл через каждые 10-20 мин. Продукты реакции анализируют как, в примере 2.The reaction mixture was placed on ice for 10 minutes and then incubated for 60 minutes at 37 ° C. During the incubation, 10 μl aliquots are taken every 10-20 minutes. The reaction products are analyzed as in Example 2.
[I]50 ауринтрикарбоновой кислоты находят графически с помощью построения экспериментальных данных в координатах зависимости концентрации АТК от относительной скорости реакции 3’-процессинга. [I]50 ауринтрикарбоновой кислоты в реакции 3’-процессинга, катализируемой интегразой, для данного ДНК-субстрата составляет (7,2±0,7)·10-7 М.[I] 50 aurintricarboxylic acids are found graphically by constructing experimental data in the coordinates of the concentration of ATK on the relative reaction rate of 3'-processing. [I] 50 aurintricarboxylic acid in the reaction of 3'-processing, catalyzed by integrase, for this DNA substrate is (7.2 ± 0.7) · 10 -7 M.
Пример 5. Измерение активности интегразы ВИЧ в реакции встраивания.Example 5. Measurement of HIV integrase activity in the insertion reaction.
Активность интегразы в реакции встраивания оценивают по количеству встраивания радиоактивно меченного ДНК субстрата в плазмиду pUC19 (фиг.3). Реакционная смесь (45-50 мкл) содержит: 10 мМ HEPES, рН 7,5, 5 мМ дитиотреитол, 10 мМ MgCl2, 80 мМ NaCl, 10% PEG 6000, 0,5 мкг pUC19, 70 нг интегразы и 1 нМ радиоактивно меченного субстрата. Реакцию поводят при 37°С в течение 30-90 мин. Продукты реакции анализируют электрофоретически, используя 4% ПААГ в нативных условиях с последующей радиоавтографией. Для количественного определения продукта реакции фрагменты геля, соответствующие продукту на радиоавтографе, вырезают и измеряют радиоактивность на счетчике (Mark-III).The integrase activity in the embedding reaction is evaluated by the amount of incorporation of the radioactively labeled substrate DNA into plasmid pUC19 (FIG. 3). The reaction mixture (45-50 μl) contains: 10 mM HEPES, pH 7.5, 5 mM dithiothreitol, 10 mM MgCl 2 , 80 mM NaCl, 10% PEG 6000, 0.5 μg pUC19, 70 ng integrase and 1 nM radioactive labeled substrate. The reaction is carried out at 37 ° C for 30-90 minutes. The reaction products are analyzed electrophoretically using 4% PAG under native conditions, followed by radioautography. To quantify the reaction product, gel fragments corresponding to the product on a radio autograph are cut out and radioactivity is measured on a counter (Mark-III).
СПИСОК ЦИТИРУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫLIST OF REFERENCES
1. Fausi A.S. // Science. 1988. V.239. Р.617-622; Weiss R.A. // Science. 1993. V.260. Р.1273-1279; De Clercq E. // Clinical Microbiology Reviews V.8, №12, P.200-239.1. Fausi A.S. // Science. 1988. V.239. P.617-622; Weiss R.A. // Science. 1993. V.260. P.1273-1279; De Clercq E. // Clinical Microbiology Reviews V. 8, No. 12, P.200-239.
2. Hindmarsh P., Leis J. // Microbiology and Molecular Biology Reviews, Dec. 1999, p.836-843.2. Hindmarsh P., Leis J. // Microbiology and Molecular Biology Reviews, Dec. 1999, p. 836-843.
3. Гашникова Н.М. и др. // ДАН, №4, 2001 г.3. Gashnikova N.M. and others // DAN, No. 4, 2001
4. Chow S.A. (1997) In vitro assays for activities of retroviral integrase // Methods, 12, 306-317.4. Chow S.A. (1997) In vitro assays for activities of retroviral integrase // Methods, 12, 306-317.
5. Патент США №5763181.5. US patent No. 5763181.
6. O’Brien С. //Science. 1994. V.266. Р.1946; Sourgen F. et all // Eur. J. Biochem. V.240. P.765-73.6. O’Brien C. // Science. 1994. V.266. R. 1946; Sourgen F. et all // Eur. J. Biochem. V.240. P.765-73.
7. Activity of recombinant HIV-1 integrase on mini-HIV DNA. Cherepanov P., Surratt D., Toelen J., Pluymers W., Griffith J., De Clercq E. and Debyser Z. (1999) Nucleic Acids Res., 27, 2202-2210.7. Activity of recombinant HIV-1 integrase on mini-HIV DNA. Cherepanov P., Surratt D., Toelen J., Pluymers W., Griffith J., De Clercq E. and Debyser Z. (1999) Nucleic Acids Res., 27, 2202-2210.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002126506/13A RU2234535C2 (en) | 2002-10-03 | 2002-10-03 | Substrate for determination of human immunodeficiency virus integrase activity |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002126506/13A RU2234535C2 (en) | 2002-10-03 | 2002-10-03 | Substrate for determination of human immunodeficiency virus integrase activity |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2002126506A RU2002126506A (en) | 2004-03-27 |
RU2234535C2 true RU2234535C2 (en) | 2004-08-20 |
Family
ID=33413023
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2002126506/13A RU2234535C2 (en) | 2002-10-03 | 2002-10-03 | Substrate for determination of human immunodeficiency virus integrase activity |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2234535C2 (en) |
-
2002
- 2002-10-03 RU RU2002126506/13A patent/RU2234535C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Cherepanov P. et al. Activity of recombinant HIV-1 integrase on mini - HIV DNA. J. Nucleic Acids Res., 27, 27, 1999, р.2202-2210. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2002126506A (en) | 2004-03-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Guatelli et al. | Nucleic acid amplification in vitro: detection of sequences with low copy numbers and application to diagnosis of human immunodeficiency virus type 1 infection | |
Mulder et al. | Rapid and simple PCR assay for quantitation of human immunodeficiency virus type 1 RNA in plasma: application to acute retroviral infection | |
JP4339427B2 (en) | Amplification and detection of HIV-1 and / or HIV-2 | |
DK175630B1 (en) | Method of amplifying an RNA target segment | |
JP5205346B2 (en) | HIV-1 amplification and detection reagents | |
US20030124514A1 (en) | Methods of assessing HIV integrase inhibitor therapy | |
Gorelick et al. | Characterization of the block in replication of nucleocapsid protein zinc finger mutants from Moloney murine leukemia virus | |
EP1960554B1 (en) | Methods, plasmid vectors and primers for assessing hiv viral fitness | |
JPH02503054A (en) | Nucleic acid sequence amplification and detection | |
IE69846B1 (en) | Nucleic acid derivatives | |
US8575324B2 (en) | Methods and reagents for molecular detection of HIV-1 groups M, N and O | |
JP2838084B2 (en) | Primers for the detection of HIV-1 | |
Thomas et al. | Determination of the ex vivo rates of human immunodeficiency virus type 1 reverse transcription by using novel strand-specific amplification analysis | |
JPH07505533A (en) | Quantitative virus assay | |
JP2004500014A (en) | Novel primers and probes for detecting HIV | |
WO2008062385A2 (en) | Antiretroviral drug resistance testing | |
US5660979A (en) | Detection of human retrovirus infection | |
RU2234535C2 (en) | Substrate for determination of human immunodeficiency virus integrase activity | |
JP2023552693A (en) | System for detecting target gene mutations and viral genomes, and methods for producing and using the same | |
JP3351773B2 (en) | HIV-1 subtype determination method | |
Merzouki et al. | Accurate and differential quantitation of HIV-1 tat, rev and nef mRNAs by competitive PCR | |
Hoad et al. | Virus genome detection by the polymerase chain reaction (PCR) | |
BRPI0600715B1 (en) | Artificial caliper virus (VCA), method for ensuring detection and / or quantification of viral load, kit for viral detection and process of obtaining artificial caliper virus | |
Zaia et al. | Confirmation of HIV infection using gene amplification | |
CA2370957A1 (en) | Novel diagnostic standards for virus detection and quantification |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20141004 |