Вирус карпового герпеса 3 (CyHV-3) является этиологическим возбудителем серьезного и поддающегося регистрации заболевания, поражающего обыкновенного карпа и карпов кои, Cyprinus carpio L., называемом герпесвирусной болезнью кои (KHVD). За последние 15 лет, с тех пор как из Германии, США и Израиля появились первые сообщения о вирусе CyHV-3, был достигнут значительный прогресс в плане патологии и выявления. Однако было проведено относительно мало исследований, направленных на понимание репликации и распространения вируса. Аффинность на основе антител использовалась для обнаружения CyHV-3 с помощью иммуноферментного анализа и методов, основанных на ПЦР, а иммуногистологические анализы использовались для описания мембранного белка CyHV-3, получившего название ORF81. В этом исследовании моноклональные антитела, связанные с активируемыми N-гидроксисукцинимидом (NHS) вращающимися колонками, использовались для очистки CyHV-3 и белков-хозяев из образцов тканей рыб с симптомами CyHV-3 или без симптомов. Затем образцы анализировали либо методом электрофореза в полиакриламидном геле (PAGE), а затем методом ионизации электрораспылением в сочетании с масс-спектрометрией (ESI-MS), либо методом анализа ESI-MS непосредственно после очистки. В двух анализах было идентифицировано в общей сложности 78 белков-хозяев и пять белков CyHV-3. Эти данные могут быть использованы для разработки новых методов борьбы с CyHV-3, основанных на путях или белках, идентифицированных в этом исследовании.
Вирус карпового герпеса 3 (CyHV-3), ранее известный как вирус герпеса кои (KHV), является этиологическим возбудителем серьезного и поддающегося регистрации заболевания, поражающего обыкновенного карпа и карпов кои, Cyprinus carpio L., называемого герпесвирусной болезнью кои (KHVD), и он распространился через торговлю карпом и выставки кои. CyHV-3 был выделен из почек, жабр, селезенки, кишечника, печени и мозга мертвой рыбы и вызывает высокий уровень смертности, от 80 до 100%. Наиболее распространенными клиническими признаками заболевания являются белые пятна, запавшие глаза, увеличение селезенки и почек и некроз жабр у инфицированных рыб. Известно, что CyHV-3 поражает карпа при температуре от 15 до 25 °C. Геном CyHV-3 состоит примерно из 295 тысяч пар оснований (т.н.), кодирующих 156 новых предполагаемых белков.
В нескольких исследованиях использовалась иммунохимия, которая использует преимущество аффинности, основанной на авидности антител к антигену, в исследованиях CyHV-3. В недавнем исследовании для выявления вируса использовались поликлональные антитела против CyHV-3, и этот метод может быть более чувствительным, чем другие традиционные методы, основанные на ПЦР. Для обнаружения CyHV-3 был разработан чувствительный иммуноферментный анализ (ELISA) Адкинсоном, Ореном и Хендриком (2005), и другое моноклональное антитело против ORF68 также было разработано Aoki et al. Другое моноклональное антитело, полученное против ORF81, локализуется в цитоплазматических областях клеток, включая эндоплазматический ретикулум или аппарат Гольджи, вероятно, во время синтеза белка, и в вирусной оболочке у зрелых особей.
Знания о белковых взаимодействиях могут быть использованы для понимания того, как вирусы проникают в клетки-хозяева и размножаются во время инфекции. Хотя были идентифицированы некоторые гены, отвечающие за поддержание и репликацию CyHV-3, мало что известно о белковых взаимодействиях при распространении вируса и еще меньше известно о том, взаимодействует ли этот вирус с какими-либо эндогенными белками обыкновенного карпа. В недавнем отчете использовались электрофорез в полиакриламидном геле (СТР.) и методы химической очистки белка для идентификации 40 белков CyHV-3, включенных в зрелые вирусы. В ходе исследования также были идентифицированы восемнадцать белков рыбы, включая один белок обыкновенного карпа. Хотя был описан ряд методов очистки белка, очистка с помощью авидности на основе антител является мощным методом выявления партнеров по связыванию с белками in vivo.
Во время масс-спектрометрии образцы ионизируются и фильтруются в зависимости от массы, заряда и формы, а затем детектор измеряет отношение массы образца к заряду. Анализ образцов, содержащих полимеры, пептиды и белки с молекулярной массой более 20 кДа, с использованием источника ионизации электрораспылением в сочетании с четырехкратным масс-спектрометром (ESI-MS), был впервые предложен Фенном и др. (1989). С тех пор ESI-MS превратился в чувствительный инструмент для обнаружения образцов с фемтомолярными концентрациями в наномольных количествах и обычный метод характеристики нелетучих и термолабильных биомолекул, которые не поддаются анализу другими традиционными методами. За последнее десятилетие ESI-MS стала важным методом в протеомике для подтверждения аминокислотной последовательности и характеристики посттрансляционных модификаций. Мы использовали очистку антител в сочетании с анализом ESI-MS для выявления новых белков, которые могут быть использованы в качестве потенциальных мишеней для ингибирования репликации CyHV-3.
Материалы и методы
Образцы рыб
В качестве образцов с бессимптомным течением CyHV-3 были использованы две естественно инфицированные рыбы, у которых наблюдались признаки тяжелого некроза жабр и кожи, а также выпадение слизи на коже. В качестве контроля использовалась одна рыба, у которой отсутствовали какие-либо признаки CyHV-3.
Подготовка тканей
Экстракты тканей (объединенные из жабр, печени, почек, селезенки и головного мозга) были отдельно отобраны в асептических условиях у двух разных карпов с симптомами CyHV-3 и у одного карпа кои с бессимптомным течением, и образцы были отдельно гомогенизированы в минимально необходимой среде. Часть каждого гомогената использовали для извлечения ДНК с использованием набора для анализа тканей крови DNeasy (Qiagen) в соответствии с инструкциями производителя. Другая аликвота гомогената использовалась для размножения CyHV-3 на линии клеток мозга обыкновенного карпа (CCB). Выделенную ДНК подвергали обычной ПЦР в соответствии с Bercovier et al. (2005) и ПЦР в реальном времени в соответствии с Gilad et al. (2004). CyHV-3 из рыбы с симптомами был успешно размножен на клетках CCB и впоследствии подтвержден ПЦР-амплификацией целевых сегментов ДНК обычным методом (рис. 1) и ПЦР в реальном времени, как описано ранее. Однако ни обычная ПЦР, ни ПЦР в реальном времени не выявили CyHV-3 в образце рыбы с бессимптомным течением. Оставшиеся аликвоты отдельно использовали для приготовления тканевого лизата для масс-спектрометрического анализа методом электрораспылительной ионизации (ESI-MS).
ПЦР-анализ образцов инфицированной рыбы. Полоса 1: экстракт ДНК рыбы с симптомами, который позже был использован для PAGE и последующего анализа ESI-MS. Полоса 2: экстракт ДНК рыбы с симптомами, который позже был использован непосредственно для анализа ESI-MS. Полоса 3: пуста. Полоса 4: экстракт ДНК бессимптомной рыбы, который позже был использован непосредственно для анализа ESI-MS. Полоса 5: пусто. Полоса 6: экстракт ДНК из положительного контроля CyHV-3. Полоса 7: пуста. К полосам 1-7 добавлено пятнадцать микролитров образца. Полоса 8: 1 мкл лестничной ДНК Bio-Rad объемом 1 кб.
Получение тканевого лизата
Каждый гомогенат с предыдущего этапа лизировали отдельно в соотношении 1:1 с неденатурирующим буфером для лизиса: 50 мм трис-HCl (рН 8,0), 150 мм NaCl, 20 мм этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА), 1% Na–дезоксихолата, 1% Triton X-100 (Williams 2000) и коктейль ингибиторов протеазы (50 мкл--1 лизирующего буфера). Затем каждый лизат интенсивно перемешивали и центрифугировали при 16 000 g в течение 15 минут. Надосадочную жидкость переносили в свежую пробирку Эппендорфа объемом 1,5 мл и повторно центрифугировали при 16 000 g в течение дополнительных 15 минут. Супернатант от второго центрифугирования для каждой фракции отдельно использовали для аффинной очистки, как описано в следующих разделах.
Подготовка спиновых колонок, связанных с моноклональными антителами
Моноклональные антитела против гликопротеина CyHV-3 конъюгировали с активированной N-гидроксисукцинимидом (NHS) агарозной вращающейся колонкой емкостью 33 мг (Thermo Fisher Scientific) в соответствии с инструкциями производителя. Вкратце, 50 мкл моноклонального антитела CyHV-3 ресуспендировали в 350 мкл физиологического раствора с фосфатным буфером (PBS): 13,7 мм NaCl, 0,27 мм KCl, 10 мм Na2HPO4, 0,2 мм KH2PO4, рН 7,4 для получения общего раствора 400 мкл и выдерживали в течение ночи при температуре 4 °C при легком встряхивании со скоростью 300 об/мин в термосмесителе Eppendorf Comfort. Колонки для отжима опорожняли и дважды промывали PBS после ночной инкубации при 4° C с легким встряхиванием. Затем вращающиеся колонки охлаждали 400 мкл 1 м этаноламина (рН 7,4) путем инкубации в течение 1 ч при 4°C с легким встряхиванием. Наконец, вращающиеся колонки опорожняли центрифугированием при 16 000 g в течение 30 с и шесть раз промывали PBS, и оптическая плотность при 280 (OD280) конечной проточной жидкости была нулевой.
Очистка белка
Неденатурированные цельноклеточные экстракты из образцов тканей CyHV-3, полученных как от рыб с симптомами, так и от бессимптомных рыб, отдельно инкубировали в течение ночи при 4 ° C с легким встряхиванием при 300 об/ мин в вращающихся колонках, связанных моноклональными антителами (описано ранее). Затем вращающиеся колонки очищали, а проточный материал сохраняли для гель-электрофореза. Колонки для отжима восемь раз промывали PBS, и OD280 конечного пропускания был равен нулю. Затем спиновые колонки элюировали 500 мкл 0,1 м глицина (рН 3,0) путем инкубации при легком встряхивании в течение 1 часа при 4°C, и рН немедленно нейтрализовали добавлением 50 мкл 1 м основания Трис (рН 8,0). Колонки немедленно промывали PBS, и как элюат, так и первую промывную фракцию концентрировали с использованием сухого вакуумного концентратора (Eppendorf) до конечного объема 55 мкл. Затем образцы либо анализировали методом ESI-MS, либо дополнительно концентрировали до 10 мкл и анализировали электрофорезом в полиакриламидном геле с додецилсульфатом натрия (SDS-PAGE).
SDS-СТРАНИЦА
10 мкл концентрированной пробы смешивали с 10 мкл буфера для образцов 2× Laemmli (100 мм трис–HCl, рН 6,8, 200 мм 2-меркаптоэтанола, 4% SDS, 0,2% бромфенолового синего, 20% глицерина) и нагревали при 99°C при легком встряхивании (300 об/мин) в течение 10 минут. Белки были разделены в 12% полиакриламидном рассасывающем геле и 5% укладывающем геле, приготовленном в соответствии с Sambrook & Russell 2001). Гели прогоняли с использованием мини-протеиновой установки Tetra Cell (Bio-Rad laboratories GmbH) при 120 В в течение 70 мин в 1× буферном растворе (25 мм Трис, 250 мм глицина, рН 8,3, 0,1% SDS). Загрузка геля была одинаковой для всех лизатов. Белки визуализировали окрашиванием Coomassie Brilliant Blue R-250 (Sigma-Aldrich). Для оценки молекулярной массы выделенных белков использовали неокрашенный белковый маркер II ProSieve в широком диапазоне (10-200 кДа) (Lonza), который содержит 11 полос, 10, 15, 20,30, 40, 50, 70, 100, 120, 150 и 200 кДа.
Масс-Спектрометрический анализ методом электрораспылительной ионизации (ESI-MS)
После окрашивания синим Кумасси гель ПЕЙДЖА разрезали в местах, соответствующих областям, где визуализировались интересующие полосы, и отправили на ионизацию электрораспылением в сочетании с масс-спектрометрическим анализом (ESI-MS). Другие образцы, которые состояли из полностью очищенных от антител продуктов, полученных от рыб с симптомами или бессимптомно протекающих заболеваний, также были отдельно проанализированы ESI-MS. Масс-Спектрометрический анализ методом электрораспылительной ионизации был выполнен DKFZ, Немецким центром исследований рака при Ассоциации Гельмгольца (Гейдельберг, Германия).
Результаты
Очистка белка и гель- электрофорез
Для анализа белков-хозяев и вирусных белков, участвующих в заражении CyHV-3, использовалась аффинная очистка белка. Образцы тканей, полученные от рыб с симптомами CyHV-3 и без симптомов, были обработаны моноклональными антителами против CyHV-3, конъюгированными со спиновыми колонками (как описано в Материалах и методах). Два образца с симптомами были элюированы с соответствующими оптическими плотностями 0,264 и 0,552 при 280 (OD280). После концентрирования OD280 образцов был выше 3,0. Третий образец, полученный от бессимптомных и отрицательных по ПЦР рыб, также был очищен, и элюат имел OD280, равный 0,012. Образец с исходным OD 0,264 был проанализирован с помощью электрофореза в полиакриламидном геле на основе додецилсульфата натрия (SDS-PAGE). Была визуализирована одна полоса, соответствующая ~ 10 кДа, и другая полоса, соответствующая ~60 кДа (рис. 2).
СТРАНИЦА анализ иммунопреципитации. Использовалась полоса 1: 5 мкл неокрашенного маркера белка ProSieve II (фирмы Lonza), 10-200 кДа, которая состоит из 11 полос: 10, 15, 20, 30, 40, 50, 70, 100, 120, 150 и 200 кДа. Уровни 120, 150 и 200 кДа плохо разделялись и представляли собой 1 полосу. Полоса 2: пропускание неденатурированного лизата (см. Методы). Полоса 3: Пептиды, очищенные моноклональными антителами. Наблюдаются две полосы: одна с ~ 10 кДа, а другая полоса, соответствующая ~ 60 кДа. Полоса 4: Первая промывка фосфатно-буферным физиологическим раствором после элюирования глицином (рН 3,0). Сорок микролитров соответствующих образцов прогоняли по полосам 2-4.
Анализ ESI-MS
Два отдельных образца очищенных от моноклональных антител CyHV-3 образцов ткани CyHV-3, полученных от рыб с симптомами, и образец ткани, полученный от рыб с бессимптомными и ПЦР-отрицательными результатами, были проанализированы методом электрораспылительной ионизации в сочетании с масс-спектрометрическим анализом (ESI-MS).
Первый образец, у которого после очистки исходный OD280 равнялся 0,264, состоял из двух срезов, на которых были видны полосы в геле, окрашенном Кумасси, как описано ранее. Другой образец, у которого после очистки исходный OD280 равнялся 0,552, был проанализирован без каких-либо изменений, за исключением концентрации. Два анализа выявили в общей сложности пять белков CyHV-3, два из которых перекрывались (40%), и в общей сложности 78 белков карпа, 28 из которых перекрывались (36%). В образце, взятом от бессимптомной рыбы, был идентифицирован только один CyHV-3 в сочетании с 12 идентифицированными белками карпа, из которых восемь (66%) были идентичны тем, которые были идентифицированы при разделении геля.
Выделение геля В образце для разделения геля 56 белков были идентифицированы с помощью анализа ESI образцов тканей, очищенных от моноклональных антител к CyHV-3, полученных от рыб с симптомами CyHV-3. Были идентифицированы два белка CyHV-3: основной капсидный белок и гликопротеин (таблица 1a). Остальные 54 белка, соответствующие белкам, происходящим от карпа, были классифицированы на семь различных групп (таблица 2a). Пять белков карпа или их гомологи были ранее идентифицированы в Michel et al. (2010) отчет, совместно с бета-актином, который был сгруппирован с тремя другими белками цитоскелета. Также были идентифицированы семь белков, участвующих в регуляции защиты хозяина в дополнение к 12 белкам, которые участвуют в модификации белка. Также были идентифицированы пятнадцать белков, содержащих гем, в сочетании с тремя трансферринами, а остальные восемь белков не были классифицированы.
Белки CyHV-3 идентифицированы с помощью анализа ESI-MS | |||||
Регистрационный номер. | Описание белка | Оценка | Масса [Да] | Матчи | Охват [%] |
(а) Два белка CyHV-3, идентифицированные с помощью анализа eiectrospray из срезов gei, полученных из образцов рыбы с симптомами | |||||
gi|65306693 | Основной капсидный белок [вирус карпового герпеса 3] | 278 | 140437 | 7 | 4.8 |
gi|129560573 | Гликопротеин [вирус карпового герпеса 3] | 43 | 100710 | 2 | 2 |
(b) Пять белков CyHV-3, идентифицированных методом электрораспылительного анализа из немодифицированного раствора лизата, полученного в образцах рыбы с симптомами | |||||
gi|61696095 | Основной капсидный белок [вирус карпового герпеса 3] | 25 | 140436 | 1 | 0.9 |
gi|l29560573 | Гликопротеин [вирус карпового герпеса 3] | 24 | 100710 | 1 | 0.9 |
gi|l29560669 | 0RF150 [Вирус карпового герпеса 3] | 23 | 70515 | 1 | 1.1 |
gi|l31840052 | 0RF22 [Вирус карпового герпеса 3] | 22 | 67563 | 1 | 1 |
gi|l31840053 | ORF23 [Вирус карпового герпеса 3] | 26 | 38808 | 1 | 2.1 |
(c) Один белок CyHV-3, идентифицированный методом электрораспылительного анализа из немодифицированного раствора лизата, полученного у бессимптомных рыб. | |||||
gi|129560573 | Гликопротеин [вирус карпового герпеса 3] | 24 | 100710 | 1 | 1.1 |
CyHV-3, вирус карпового герпеса 3
Таблица 2
Cyprinus carpio белки, идентифицированные с помощью анализа ESI-MS
Регистрационный номер. | Описание белка | Оценка | Масса [Да] | Матчи | Охват [%] |
(а) Пятьдесят четыре C. carpio белков, идентифицированных методом электрораспылительного анализа из срезов геля, полученных из образцов рыбы с симптомами, сгруппированных в 7 вышеупомянутых категорий | |||||
gi|28628941 | Фактор удлинения 1-альфа | 128 | 50 325 | 3 | 6.1 |
gi|l7369826 | Цепь лактатдегидрогеназы А. | 115 | 36 539 | 2 | 5.4 |
gi|l5628189 | Белок теплового шока 90 альфа | 28 | 25 336 | 1 | 5.3 |
gi|l4388583 | Белок 65 кДа, связанный с акклиматизацией при высоких температурах | 78 | 50 640 | 3 | 6.6 |
gi|218511593 | RAB8A | 23 | 23 823 | 1 | 05.3 |
Белки цитоскелета | |||||
gi|42560193 | Бета-актин | 496 | 42 068 | 24 | 25.1 |
gi|1703140 | Альфа-актин-1 | 326 | 42 274 | 14 | 18.8 |
gi|13365501 | Цепь интегрина бета-2 | 173 | 87 597 | 5 | 7.3 |
gi|6226787 | Виментин | 56 | 52 516 | 4 | 3.5 |
Защитные белки хозяина | |||||
gi|4126587 | Комплемент C3-H1 | 223 | 184 985 | 6 | 4 |
gi|9453863 | Комплемент C4-1 | 67 | 193 004 | 1 | 0.8 |
gi|9453865 | Комплемент C4-2 | 98 | 194 643 | 3 | 1.9 |
gi|3399699 | Естественный фактор усиления клеток- киллеров | 44 | 22 410 | 1 | 5.5 |
gi|297718575 | Гранзим A / K | 26 | 29 149 | 2 | 4.3 |
gi|7939556 | Лизоцим С | 49 | 17 241 | 2 | 11.7 |
gi|2829695 | Гранулин-3 | 47 | 6995 | 2 | 24.6 |
Ферменты или ингибиторы модификации белка | |||||
gi|439153 | Ингибитор сериновой протеазы | 288 | 45 960 | 12 | 13.4 |
gi|416561 | Гомолог альфа-1-антитрипсина | 372 | 42 044 | 22 | 23.7 |
gi|56709493 | Предполагаемая глицеральдегид-3-фосфатдегидрогеназа | 21 | 33 540 | 2 | 2.2 |
gi|4027925 | Креатинкиназа M1-CK | 37 | 42 980 | 1 | 3.4 |
gi|73762632 | Карбоангидраза | 80 | 28 716 | 3 | 11.9 |
gi|373503076 | глутаматдегидрогеназа | 910 | 54 750 | 46 | 47.1 |
gi|112901127 | Глутатион-S-трансфераза rho | 35 | 26 700 | 1 | 6.6 |
gi|152925970 | Слитый белок убиквитина | 279 | 14 987 | 19 | 41.4 |
gi|91798526 | Субъединица активатора протеасомы PA28 | 37 | 28 579 | 1 | 2.8 |
gi|217272706 | Моноаминоксидаза | 442 | 59 621 | 13 | 16.3 |
gi|6690508 | Janus kinase 3 | 22 | 131 078 | 1 | 0.7 |
gi|300676317 | Каталаза | 21 | 49 187 | 1 | 3.1 |
Глобины | |||||
gi|2208883 | Альфа-глобин | 529 | 15 421 | 35 | 52.4 |
gi|2208891 | Альфа-глобин | 488 | 15 566 | 35 | 54.5 |
gi|2208889 | Альфа-глобин | 390 | 15 574 | 28 | 61.5 |
gi|122392 | Альфа-глобин | 595 | 15 437 | 45 | 62.2 |
gi|6009727 | Альфа-2-макроглобулин-1 | 631 | 162 274 | 22 | 11.8 |
gi|6009729 | Альфа-2-макроглобулин-2 | 541 | 157 876 | 18 | 10 |
gi|6009731 | Альфа-2-макроглобулин-3 | 434 | 88 297 | 14 | 15.1 |
gi|140368180 | Альфа-2-макроглобулин 4 | 368 | 101 340 | 12 | 11.4 |
gi|22135548 | Бета-глобин | 584 | 16 520 | 41 | 63.3 |
gi|2208895 | Бета-глобин | 732 | 16 617 | 67 | 87.2 |
gi|1644253 | Бета-глобин | 718 | 16 645 | 63 | 87.2 |
gi|1644251 | Бета-глобин | 706 | 16 542 | 68 | 87.2 |
gi|3953518 | Тяжелая цепь иммуноглобулина | 1053 | 50 331 | 54 | 47.6 |
gi|55700034 | Тяжелая цепь иммуноглобулина | 78 | 40 300 | 4 | 06.4 |
gi|85067845 | Изоформа миоглобина 2 | 29 | 16 278 | 1 | 05.4 |
Трансферрины | |||||
gi|18034630 | Вариант трансферрина A | 1882 | 75 595 | 100 | 47.1 |
gi|189473163 | Вариант трансферрина F | 986 | 75 036 | 45 | 26 |
gi|189473165 | Вариант трансферрина G | 1003 | 75 083 | 47 | 26.9 |
Неклассифицировано | |||||
gi|29501366 | Короткая форма фетуина | 43 | 34 332 | 2 | 7 |
gi|13445027 | Аполипопротеин A-I | 83 | 20 797 | 4 | 16.1 |
gi|435737 | Глиальный фибриллярный кислый белок | 119 | 24 944 | 69 | 9.3 |
gi|151558991 | Вителлогенин B1 | 2221 | 148 683 | 100 | 39.6 |
gi|52782167 | Вителлогенин B2 | 964 | 179 640 | 48 | 13.4. |
gi|14009437 | Митохондриальная АТФ - синтаза | 32 | 59 699 | 1 | 2.2 |
gi|47605558 | Субъединица бета митохондриальной синтазы | 71 | 55 327 | 2 | 4.1 |
gi|10566900 | Миелоидный белок-1 | 35 | 17 849 | 1 | 7.5 |
(b) Пятьдесят два C. carpio белков, идентифицированных методом электрораспылительного анализа из немодифицированного раствора лизата, полученных из образцов рыбы с симптомами, сгруппированных в 7 вышеупомянутых категорий | |||||
gi|28628941 | Фактор удлинения 1-альфа | 97 | 50 325 | 5 | 6.7 |
gi|l7369826 | Цепь лактатдегидрогеназы А. | 110 | 36 539 | 2 | 6.3 |
gi|55669145 | Субъединица лактатдегидрогеназы B-типа | 150 | 36 669 | 3 | 9 |
gi|33598990 | Конститутивный белок теплового шока HSC70-2 | 329 | 70 779 | 12 | 12.3 |
gi|218511593 | RAB8A | 26 | 23 823 | 1 | 5.3 |
Белки цитоскелета | |||||
gi|42560193 | Бета-актин | 457 | 42 068 | 15 | 24.8 |
gi|6226787 | Виментин | 127 | 52 516 | 6 | 3.5 |
Защитные белки хозяина | |||||
gi|4126587 | Комплемент C3-H1 | 362 | 184 985 | 9 | 5.2 |
gi|4126593 | Комплемент C3-S | 179 | 185 561 | 5 | 2.9 |
gi|3399699 | Естественный фактор усиления клеток- киллеров | 93 | 22 410 | 3 | 9.5 |
gi|84569882 | Естественный фактор усиления клеток- киллеров | 251 | 22 014 | 10 | 47.7 |
gi|165880803 | MIF | 26 | 12 525 | 1 | 14.1 |
gi|47117021 | Лизоцим g | 88 | 20 425 | 3 | 10.8 |
Ферменты или ингибиторы модификации белка | |||||
gi|439153 | Ингибитор сериновой протеазы | 83 | 45 960 | 2 | 9 |
gi|416561 | Гомолог альфа-1-антитрипсина | 261 | 42 044 | 7 | 15.6 |
gi|56709493 | Предполагаемая глицеральдегид-3-фосфатдегидрогеназа | 146 | 33 540 | 2 | 9.2 |
gi|4027925 | Креатинкиназа M1-CK | 34 | 42 980 | 1 | 1.6 |
gi|73762632 | Карбоангидраза | 285 | 28 716 | 7 | 40.4 |
gi|373503074 | глутаматдегидрогеназа | 63 | 54 737 | 2 | 3.1 |
gi|112901127 | Глутатион-S-трансфераза rho | 51 | 26 700 | 1 | 4.4 |
gi|95832156 | Глутатион S-трансфераза класса Pi | 69 | 23 794 | 2 | 10.1 |
gi|300676299 | Глутатионпероксидаза 1 | 37 | 19 182 | 1 | 10 |
gi|343481094 | Глутатионсинтетаза | 22 | 41 342 | 1 | 2.5 |
gi|353351682 | Трипсин 1 | 114 | 26 940 | 1 | 6.6 |
gi|117518748 | Енолаза | 21 | 16 206 | 1 | 4.1 |
Глобины | |||||
gi|2208891 | Альфа-глобин | 527 | 15 566 | 44 | 73.4 |
gi|2208883 | Альфа-глобин | 494 | 15 421 | 35 | 69.2 |
gi|2208887 | Альфа-глобин | 492 | 15 449 | 36 | 69.2 |
gi|2208889 | Альфа-глобин | 372 | 15 574 | 24 | 69.2 |
gi|122392 | Альфа-глобин | 659 | 15 437 | 56 | 81.1 |
gi|1644251 | Бета-глобин | 652 | 16 542 | 47 | 78.4 |
gi|2208895 | Бета-глобин | 568 | 16 617 | 46 | 70.9 |
gi|22135548 | Бета-глобин | 485 | 16 520 | 26 | 54.4 |
gi|3953518 | Тяжелая цепь иммуноглобулина | 177 | 50 331 | 5 | 12.8 |
gi|85067845 | Изоформа миоглобина 2 | 86 | 16 278 | 2 | 12.9 |
Трансферрины | |||||
gi|18034630 | Вариант трансферрина A | 420 | 75 595 | 17 | 12.3 |
gi|189473165 | Вариант трансферрина G | 321 | 75 083 | 12 | 10.2 |
Неклассифицировано | |||||
gi|29501366 | Короткая форма фетуина | 64 | 34 332 | 3 | 7.3 |
gi|13445027 | Аполипопротеин A-I | 226 | 20 797 | 7 | 32.2 |
gi|435737 | Глиальный фибриллярный кислый белок | 417 | 24 944 | 41 | 28 |
gi|435739 | Глиальный фибриллярный кислый белок | 504 | 24 531 | 44 | 33.2 |
gi|49356890 | Нейротрофический фактор, происходящий из глии | 25 | 11 004 | 1 | 8.6 |
gi|2252655 | Предшественник нефрозина | 340 | 31 629 | 13 | 27.5 |
gi|281333450 | Белок, связывающий жирные кислоты сердечного типа | 156 | 14 704 | 5 | 21.8 |
gi|15778562 | Вителлогенин | 294 | 148 794 | 127.8 | |
gi|84569880 | Опухолевый белок , контролируемый трансляцией | 84 | 19 152 | 2 | 8.2 |
gi|281429776 | Белок, связывающий жирные кислоты в адипоцитах | 124 | 15 278 | 2 | 16.4 |
gi|1173446 | Соматолиберин | 28 | 4976 | 1 | 17.8 |
gi|585105 | Эпендимин | 385 | 24 433 | 67 | 41.9 |
gi|40549335 | Цитохром P4501C1 | 24 | 59 583 | 1 | 1.3 |
gi|219935425 | Минералокортикоидный рецептор | 24 | 107 380 | 1 | 0.5 |
gi|169674670 | Основной белок b, связывающий жирные кислоты с печенью | 24 | 14 255 | 1 | 15.9 |
(c) Двенадцать белков C. carpio, идентифицированных методом электрораспылительного анализа из немодифицированного раствора лизата, полученных из образцов рыбы с бессимптомным течением, сгруппированных в 7 вышеупомянутых категорий | |||||
gi|32394421 | Мышечно-специфический белок теплового шока Hsc70-1 | 51 | 70 660 | 2 | 6.1 |
Белки цитоскелета | |||||
gi|42560193 | Бета-актин | 78 | 42 068 | 4 | 8.9 |
gi|1703140 | Альфа-актин-1 | 77 | 42 274 | 3 | 9 |
gi|6226787 | Виментин | 32 | 52 516 | 1 | 1.5 |
Защитные белки хозяина | |||||
gi|7939556 | Лизоцим С | 264 | 17 241 | 20 | 43.4 |
gi|313509543 | Toll-подобный рецептор 22 | 30 | 109 136 | 3 | 0.7 |
gi|2829694 | Гранулин-2 | 43 | 7215 | 1 | 17.5 |
Ферменты или ингибиторы модификации белка | |||||
gi|152925970 | Слитый белок убиквитина | 99 | 14 987 | 5 | 24.2 |
Глобины | |||||
gi|122392 | Альфа-глобин | 88 | 15 437 | 4 | 16.1 |
gi|85067845 | Изоформа миоглобина 2 | 25 | 16 278 | 1 | 5.4 |
Неклассифицировано | |||||
gi|435737 | Глиальный фибриллярный кислый белок | 80 | 24 944 | 30 | 5.1 |
gi|162423638 | Циклин B | 27 | 45 068 | 1 | 2 |
MIF, фактор, ингибирующий миграцию.
54 и 52 идентифицированных белка либо из срезов геля, либо из немодифицированных образцов, соответственно, были разделены на семь групп, которые включают: цитоскелетные, защита хозяина, модификация или ингибиторы белка, глобины, трансферрины, неклассифицированные. Белки, обнаруженные в обоих анализах, выделены жирным шрифтом.
В растворе Второй образец, который имел исходный OD 0,552 при 280, был проанализирован непосредственно с помощью ESI-MS, и было идентифицировано 57 белков. В дополнение к двум белкам CyHV-3, идентифицированным в предыдущем разделе, были идентифицированы три дополнительных белка CyHV-3: ORF22, ORF23 и ORF150 (Таблица 1b). Дополнительно было идентифицировано 52 белка карпа, которые были классифицированы на семь различных групп, как в предыдущем разделе (таблица 2b). Аналогичным образом, пять белков карпа или их гомологи были ранее идентифицированы в Michel et al. (2010) в сочетании с бета-актином, который был сгруппирован с виментином, другим белком цитоскелета. Также были идентифицированы шесть белков, участвующих в регуляции защиты хозяина в дополнение к 12 белкам, которые участвуют в модификации белка. Также были идентифицированы десять белков, содержащих гем, в сочетании с двумя трансферринами, а остальные 15 белков не были классифицированы.
Группа рыб с бессимптомным течением Третий образец, который состоял из очищенных от моноклональных антител к CyHV-3 образцов тканей, полученных от рыб с бессимптомным CyHV-3, выявил только один белок CyHV–3, гликопротеин ORF56 (таблица 1c) и 12 белков карпа, которые включают один гомолог к исследованию Michel et al. (2010), три белка цитоскелета, два белка хозяина. связанные с защитой белки, один белок, участвующий в модификации белка, два белка, содержащих гем, и три неклассифицированных белка (2c).
Обсуждение
Важность понимания протеомики, такой как межбелковые взаимодействия, является фундаментальной для понимания биологических систем (Watson James 2003). В сочетании с традиционными инструментами, используемыми для описания белковых взаимодействий, такими как иммунохимия и двухгибридная система дрожжей, масс-спектрометрический анализ стал очень полезным инструментом для изучения белковых взаимодействий (Cameron 2012). Мы использовали очистку на основе антител в сочетании с масс-спектрометрией для выявления белковых мишеней при заражении вирусом герпеса 3 у карпа, что в конечном итоге может быть использовано для разработки новых методов контроля CyHV-3 у кои и карпа обыкновенного. В ходе этого исследования у рыб, больных CyHV-3, были идентифицированы 78 белков-хозяев, участвующих в заражении или распространении вируса карпового герпеса 3, и пять потенциальных иммуногенных белковых мишеней CyHV-3. Кроме того, четыре белка-хозяина были идентифицированы у рыб с бессимптомным течением CyHV-3. Основной капсидный белок, идентифицированный в этом исследовании, соответствует ORF92, ранее идентифицированному в Michel et al. (2010); однако остальные четыре белка, ORF22, ORF23, гликопротеин (ORF56) и ORF150, ранее не были обнаружены. Чтобы улучшить наше понимание белков CyHV-3, см. (Sigrist et al. 2010) и Simple Modular Architect Research Tool (SMART) от Letunic, Doerks & Bork (2012) были использованы для выяснения важных доменных структур из пяти идентифицированных CyHV-3 белков (таблица 3).
Мы сравнили белки, идентифицированные при этой очистке, с белками, идентифицированными Michel et al. (2010), чтобы оценить достоверность нашего анализа. Сравнение затруднено, поскольку набор данных, использованный в предыдущем исследовании, был составлен до того, как был доступен весь геном C. carpio, и, следовательно, все белки (фактор элонгации), перечисленные в предыдущем отчете, кроме одного, получены либо от рыбы-зебры, Danio rerio, либо от атлантического лосося, Salmo salar. Однако два белка (фактор элонгации и лактатдегидрогеназа) были идентичны белкам, идентифицированным в вышеупомянутых исследованиях. Rab8a также был включен в качестве совпадающего из-за высокой гомологии последовательностей среди белков семейства Rab (Bright et al. 2010). Аналогичная логика использовалась для включения белков теплового шока в число белков, также идентифицированных в исследовании Michel et al. (2010). Хотя глутатион-S-трансфераза rho была идентифицирована в обоих изолятах и является белком, связанным с ras, она не была включена в список Michel et al. (2010), поскольку выравнивание ClustalW не показало значительной гомологии между двумя белками. Интересно, что в нашем исследовании было идентифицировано несколько белков цитоскелета, включая актин (Хозейн и др. 2003; Williams et al. 2006) и виментин, а в исследовании Michel et al. (2010) также были идентифицированы белки цитоскелета, которые включают два вездесущих динамических белка цитоскелета тубулин и актин (Gavin 1997), и кофилиноподобный белок, который может действовать как регулятор динамики актина (De La Круз, 2009; Шиозаки и др. 2009).
Электрораспылительный анализ образцов, взятых у рыб с симптомами, выявил семь белков при анализе в геле и шесть белков при анализе в растворе, которые участвуют в пути защиты хозяина. Два белка, природный фактор усиления клеток-киллеров (Fujiki et al. 1999) и комплемент C3-H1 (Nakao et al. 2000), были обнаружены в каждом из двух образцов, полученных от рыб с симптомами; таким образом, всего было идентифицировано 11 белков. В дополнение к белку C3-H1, три других белка (комплементы C3-S, C4-1 и C4-2) были идентифицированы в пути защиты комплемента хозяина (Като и др. 2004). Из оставшихся пяти белков защиты хозяина гранзим A/K является членом семейства сериновых протеаз (Хуанг и др. 2010) наряду с фактором усиления естественных клеток-киллеров, который является компонентом естественных клеток-киллеров, а фактор ингибирования миграции макрофагов (MIF) является членом сигнального пути цитокинов (Бернхаген и др. 1993). Белкорт и др. (1995) продемонстрировали, что гранулин-1 локализуется в макрофагах у обыкновенного карпа и золотой рыбки, Carassius auratus auratus и гранулин-3, который был идентифицирован при анализе геля, также, вероятно, является частью пути защиты хозяина. В этом анализе также были идентифицированы лизоцим С и лизоцим G; Кластерное выравнивание не выявило существенной гомологии между двумя белками и филогенетически не связано (Savan, Aman & Sakai 2003). Сверхэкспрессия эндогенного лизоцима С обладает антимикробной и противовирусной активностью в морских окунях, Epinephelus coioides, клетках селезенки (Wei et al. 2012). Хотя лизоцим С и лизоцим G имеют очень низкую гомологию последовательностей у белого амура, Ctenopharyngodon idellus, они имеют схожие профили экспрессии, и было показано, что оба обладают антимикробной активностью, что может указывать на то, что лизоцим G также обладает противовирусной активностью, что согласуется с предыдущим исследованием (Ye et al. 2010).
Модификация белка является последним методом регуляции белка, таким как модификация регуляции генов с помощью гистонового кода; убиквитиновый код и другие модификаторы белков используются для активации, подавления, нацеливания, стабилизации или разложения белков. В этом исследовании было идентифицировано всего 17 белков, участвующих в модификации белка. Семь белков перекрывались как при анализе геля, так и немодифицированного раствора. В растворе геля были идентифицированы два участника пути деградации белка, белок слияния с убиквитином и субъединица активатора протеасомы, и, соответственно, один из идентифицированных белков CyHV-3 (таблица 3a) имеет домен БЕЗЫМЯННОГО пальца, который, как известно, опосредует активность убиквитинлигазы E3.Таблица 2a) ). Оба анализа выявили глутатион-S-трансферазу rho; кроме того, в немодифицированном растворе были также идентифицированы четыре других белка, связанных с глутатионом (таблица 2b), и известно, что эти белки регулируют воспалительную реакцию и модулируют белки цитоскелета (Zhang et al. 1995). Интересно, что гомолог альфа-1-антитрипсина был идентифицирован в обоих анализах, а трипсин 1 был идентифицирован в необработанном образце; можно задаться вопросом, модулируется ли взаимодействие этих белков при заболевании CyHV-3.
Вирус карпового герпеса 3 также известен как KHV, который когда-то называли вирусом интерстициального нефрита и некроза жабр карпа (CNGV), потому что первоначально было описано, что заболевание поражает почки и жабры. В последнее время ведутся споры о том, является ли кожа, особенно в местах истирания, местом проникновения вируса. Однако нам неизвестно об исследовании, в котором описывается, как вирус распространяется на другие основные органы, такие как печень, селезенка и головной мозг. Обилие связанных с кровью белков, таких как глобины и трансферрины, может навести на мысль о том, распространяется ли CyHV-3 через систему транспорта крови.
В несекретном списке в общей сложности был сгруппирован 21 белок. В обоих анализах были идентифицированы три белка, раствор геля содержал дополнительные шесть белков, а немодифицированный раствор содержал дополнительные 12 белков (таблица 3). Известно, что CyHV-3 поражает почки, селезенку и мозг карпа было идентифицировано несколько белков, которые локализуются в областях, пораженных CyHV-3, включая предшественник нефроза, короткую форму фетуина и три других глиально-ассоциированных белка.
Первоначальные попытки контролировать вспышки CyHV-3 были предприняты путем кратковременного воздействия CyHV-3 при допустимой температуре (т.е. 15-25 °C) и последующей обработки при недопустимой температуре (30 °C) для стимуляции иммуногенного ответа против CyHV-3 (Ронен и др. 2003). Однако несколько исследований показывают, что CyHV-3 остается в состоянии покоя у выживших после заболевания CyHV-3 и что CyHV-3 может даже всплывать на поверхность для распространения и заражения наивных рыб. Третий образец, который был проанализирован, был получен от рыбы без признаков заболевания CyHV-3 и не содержал CyHV-3 согласно анализу с помощью обычной ПЦРи ПЦР в реальном времени; однако ESI-MS обнаружила гликопротеин (ORF56), что указывает на то, что образец может быть заражен вирусом CyHV-3. были латентными носителями заболевания CyHV-3 (таблица 1c). Интересно, что у бессимптомного носителя были идентифицированы четыре новых белка в сочетании с 8 белками, идентифицированными ранее. Четыре новых белка включают дополнительный гомолог белкам теплового шока, названный Hsc70-1 (Wu et al. 2011), и регулятор клеточного цикла циклин B в дополнение к двум защитным белкам хозяина. Гранулины имеют очень высокую гомологию последовательностей, и поэтому гранулин-2 не может быть новой находкой в бессимптомном исследовании. Однако Toll-подобный рецептор 22 (TLR-22) не был обнаружен в двух других анализах и, как было продемонстрировано, обладает противовирусной функцией (Lv et al. 2012).
Несколько регионов мира относительно свободны от вируса карпового герпеса, таких как Индия и Австралия (McColl et al., 2007; Rathore et al., 2009); однако CyHV-3 стал эпидемической угрозой для мировой карповой промышленности, особенно в Европе, Израиле, Индонезии и крупнейшем производителе карпа в аквакультуре, Китае. В нескольких исследованиях изучался метод заражения, латентность и обнаружение CyHV-3 (Bergmann et al. 2009, 2010; Costes et al. 2009). Однако относительно небольшое количество исследований изучало CyHV-3 на молекулярном уровне. Мы использовали очистку на основе антител к организму с последующим электрораспылительным ионизационным анализом для изучения молекулярных взаимодействий при заражении CyHV-3. В ходе этого исследования было идентифицировано семьдесят восемь эндогенных белков-хозяев наряду с пятью предполагаемыми иммуногенными белками CyHV-3, участвующими в репликации и распространении CyHV-3. Кроме того, четыре эндогенных белка были идентифицированы в образцах, полученных от рыб с бессимптомным течением CyHV-3. Недавно было показано, что инфекция CyHV-3 модулирует экспрессию генов в пути деградации протеасом, гранулина и других модифицирующих белок ферментов, идентифицированных в этом отчете. Антитело против гликопротеина (ORF56) смогло выделить белки CyHV-3 в образце, который был отрицательным по KHV, согласно методам ПЦР, выявляющим ген TK. Гликопротеин также может быть высокоиммуногенным и хорошей мишенью для выявления CyHV-3 у бессимптомных рыб методом ELISA или даже ПЦР-анализа. Разнообразие белков, идентифицированных в этом исследовании, открывает возможности для дальнейшего анализа белков-хозяев, участвующих в репликации, распространении и подавлении CyHV-3. Например, Toll-подобный рецептор 22, по-видимому, участвует в подавлении заболевания CyHV-3 у инфицированных рыб. Следовательно, стимуляция сверхэкспрессии TLR-22 может быть альтернативным методом борьбы с заболеванием CyHV-3.