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Bioorthogonal Metabolic Labeling Utilizing Protein Biosynthesis for Dynamic Visualization of Nonenveloped Enterovirus 71 Infection.
ACS Applied Materials & Interfaces ( IF 8.3 ) Pub Date : 2020-01-13 , DOI: 10.1021/acsami.9b17412 Fangfang Wang 1, 2 , Hong Pan 1, 2 , Xiangjie Yao 3 , Huamei He 1 , Lanlan Liu 1, 2 , Yingmei Luo 1 , Haimei Zhou 1 , Mingbin Zheng 1 , Renli Zhang 3 , Yifan Ma 1, 4 , Lintao Cai 1
ACS Applied Materials & Interfaces ( IF 8.3 ) Pub Date : 2020-01-13 , DOI: 10.1021/acsami.9b17412 Fangfang Wang 1, 2 , Hong Pan 1, 2 , Xiangjie Yao 3 , Huamei He 1 , Lanlan Liu 1, 2 , Yingmei Luo 1 , Haimei Zhou 1 , Mingbin Zheng 1 , Renli Zhang 3 , Yifan Ma 1, 4 , Lintao Cai 1
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Bioorthogonal metabolic labeling through the endogenous cellular metabolic pathways (e.g., phospholipid and sugar) is a promising approach for effectively labeling live viruses. However, it remains a big challenge to label nonenveloped viruses due to lack of host-derived envelopes. Herein, a novel bioorthogonal labeling strategy is developed utilizing protein synthesis pathway to label and trace nonenveloped viruses. The results show that l-azidohomoalanine (Aha), an azido derivative of methionine, is more effective than azido sugars to introduce azido motifs into viral capsid proteins by substituting methionine residues during viral protein biosynthesis and assembly. The azide-modified EV71 (N3-EV71) particles are then effectively labeled with dibenzocyclooctyl (DBCO)-functionalized fluorescence probes through an in situ bioorthogonal reaction with well-preserved viral infectivity. Dual-labeled imaging clearly clarifies that EV71 virions primarily bind to scavenger receptors and are internalized through clathrin-mediated endocytosis. The viral particles are then transported into early and late endosomes where viral RNA is released in a low-pH dependent manner at about 70 min postinfection. These results first reveal viral trafficking and uncoating mechanisms, which may shed light on the pathogenesis of EV71 infection and contribute to antiviral drug discovery.
中文翻译：
利用蛋白质生物合成对非包膜肠病毒71感染进行动态可视化的生物正交代谢标记。
通过内源性细胞代谢途径（例如磷脂和糖）进行生物正交代谢标记是有效标记活病毒的一种有前途的方法。然而，由于缺乏宿主衍生的包膜，标记非包膜病毒仍然是一个巨大的挑战。在本文中，利用蛋白质合成途径来开发和标记非包膜病毒，从而开发了一种新颖的生物正交标记策略。结果表明，甲硫氨酸的叠氮衍生物l-叠氮高丙氨酸（Aha）比叠氮糖更有效地通过在病毒蛋白质生物合成和组装过程中取代甲硫氨酸残基将叠氮基序引入病毒衣壳蛋白中。叠氮化物修饰的EV71（N3-EV71）颗粒随后通过原位生物正交反应并保存良好的病毒感染性，用二苯并环辛基（DBCO）功能化的荧光探针有效标记。双标记成像清楚地表明，EV71病毒粒子主要结合清道夫受体，并通过网格蛋白介导的内吞作用而被内在化。然后将病毒颗粒运输到早期和晚期内体中，在此处感染后约70分钟以低pH依赖性方式释放病毒RNA。这些结果首先揭示了病毒的运输和脱膜机制，这可能为EV71感染的发病机制提供了启示，并有助于发现抗病毒药物。双标记成像清楚地表明，EV71病毒粒子主要结合清道夫受体，并通过网格蛋白介导的内吞作用而被内在化。然后将病毒颗粒运输到早期和晚期内体中，在此处感染后约70分钟以低pH依赖性方式释放病毒RNA。这些结果首先揭示了病毒的运输和脱膜机制，这可能为EV71感染的发病机制提供了启示，并有助于发现抗病毒药物。双标记成像清楚地表明，EV71病毒粒子主要结合清道夫受体，并通过网格蛋白介导的内吞作用而被内在化。然后将病毒颗粒运输到早期和晚期内体中，在此处感染后约70分钟以低pH依赖性方式释放病毒RNA。这些结果首先揭示了病毒的运输和脱膜机制，这可能为EV71感染的发病机制提供了启示，并有助于发现抗病毒药物。
更新日期：2020-01-13
中文翻译：
利用蛋白质生物合成对非包膜肠病毒71感染进行动态可视化的生物正交代谢标记。
通过内源性细胞代谢途径（例如磷脂和糖）进行生物正交代谢标记是有效标记活病毒的一种有前途的方法。然而，由于缺乏宿主衍生的包膜，标记非包膜病毒仍然是一个巨大的挑战。在本文中，利用蛋白质合成途径来开发和标记非包膜病毒，从而开发了一种新颖的生物正交标记策略。结果表明，甲硫氨酸的叠氮衍生物l-叠氮高丙氨酸（Aha）比叠氮糖更有效地通过在病毒蛋白质生物合成和组装过程中取代甲硫氨酸残基将叠氮基序引入病毒衣壳蛋白中。叠氮化物修饰的EV71（N3-EV71）颗粒随后通过原位生物正交反应并保存良好的病毒感染性，用二苯并环辛基（DBCO）功能化的荧光探针有效标记。双标记成像清楚地表明，EV71病毒粒子主要结合清道夫受体，并通过网格蛋白介导的内吞作用而被内在化。然后将病毒颗粒运输到早期和晚期内体中，在此处感染后约70分钟以低pH依赖性方式释放病毒RNA。这些结果首先揭示了病毒的运输和脱膜机制，这可能为EV71感染的发病机制提供了启示，并有助于发现抗病毒药物。双标记成像清楚地表明，EV71病毒粒子主要结合清道夫受体，并通过网格蛋白介导的内吞作用而被内在化。然后将病毒颗粒运输到早期和晚期内体中，在此处感染后约70分钟以低pH依赖性方式释放病毒RNA。这些结果首先揭示了病毒的运输和脱膜机制，这可能为EV71感染的发病机制提供了启示，并有助于发现抗病毒药物。双标记成像清楚地表明，EV71病毒粒子主要结合清道夫受体，并通过网格蛋白介导的内吞作用而被内在化。然后将病毒颗粒运输到早期和晚期内体中，在此处感染后约70分钟以低pH依赖性方式释放病毒RNA。这些结果首先揭示了病毒的运输和脱膜机制，这可能为EV71感染的发病机制提供了启示，并有助于发现抗病毒药物。
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