A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
مثبطات acetyltransferases هيستون (HATs، المعروف أيضا باسم lysine أستيل ترانسفيراليس)، مثل CBP/p300، هي العلاجات المحتملة لعلاج السرطان. ومع ذلك، هناك حاجة إلى أساليب صارمة للتحقق من صحة هذه المثبطات. ثلاث طرق في المختبر للتحقق من الصحة وتشمل المقايسات HAT مع أسيتيل ترانسفيرات المؤتلف، المناعية لاستيل هيستون في ثقافة الخلية، وChip-qPCR.
Lysine acetyltransferases (KATs) تحفيز أستيل من بقايا ليسين على histones والبروتينات الأخرى لتنظيم ديناميات الكروماتين والتعبير الجيني. تخضع الـ KATs، مثل CBP/p300، لتحقيق مكثف كأهداف علاجية بسبب دورها الحاسم في الأورام السرطانية المتنوعة. إن تطوير مثبطات جزيء صغير جديدة تستهدف وظيفة أسيتيلtransferase (HAT) من منتجات الطاقة المعدنية الكويتية (هات) يمثل تحدياً ويتطلب مقايسات قوية يمكنها التحقق من خصوصية وفاعلية المثبطات المحتملة.
توضح هذه المقالة خط أنابيب من ثلاث طرق توفر التحقق من صحة في المختبر الصارم لمثبطات HAT جديدة (HATi). وتشمل هذه الطرق اختبار اختبار أنبوب قبعة المقايسة, كروماتين فرط الacetylation تثبيط (ChHAI) اختبار, وChromatin المناعي-PCR الكمية (ChIP-qPCR). في مقايسة HAT، يتم احتضان HATs المؤتلف مع الهستونات في تفاعل أنبوب الاختبار، مما يسمح لالآستيل من بقايا ليسين محددة على ذيول الحجر. ويمكن منع هذا التفاعل بواسطة HATi ويمكن قياس المستويات النسبية من أسيتيل هينيستون محددة الموقع عن طريق المناعة. مثبطات محددة في قبعة المقايسة تحتاج إلى تأكيد في البيئة الخلوية.
يستخدم مقايسة ChHAI مناعيًا لفحص HATi رواية أن تخفيف فرط acetylation قوية من النغمات الناجمة عن مثبط deacetylase هيستون (HDACi). إضافة HDACi مفيد لأن مستويات القاعدية من أسيتيل هينيستون يمكن أن يكون من الصعب الكشف عن طريق المناعة.
ويقيس مقايستا هات وتشهاي التغيرات العالمية في أسيتيل الهيستون، ولكن لا تقدمان معلومات بشأن أسيتيل في مناطق جينية محددة. ولذلك، يتم استخدام ChIP-qPCR للتحقيق في آثار HATi على مستويات أستيل هيستون في العناصر التنظيمية الجينات. ويتم ذلك من خلال التحلل المناعي الانتقائي لمجمعات هيستون-دنا وتحليل الحمض النووي المنقى من خلال qPCR. معا، هذه المقايسات الثلاثة تسمح للتحقق الدقيق من خصوصية، قوة، وآلية العمل من رواية HATi.
ليسين أستيل ترانسفيراديس (KATs) تحفيز أستيل من بقايا ليسين على كل من البروتينات هيستون وغير هيستون1,2,3,4. كشفت الأبحاث الحديثة أن KATs ووظيفة الأسيتيل ترانسفيراز يمكن أن تعزز نمو الورم الصلب4،5،6،7،8،9. على سبيل المثال، بروتين الكريب الملزم (CBP)/p300 هما KATs البارالوجين التي تنظم العديد من مسارات الإشارات في السرطان2،3. CBP/p300 لديها جيدا تتميز هييتيلترانزفيراز (HAT) وظيفة وتحفيز هيستون 3 Lysine 27 أستيل (H3K27ac)2,4,5,10,11, علامة هامة لمعززات النشطة, مناطق المروج والنسخ الجيني النشط12,13,14. CBP/p300 بمثابة المنشطات المشاركة الحرجة Pro-growth signals pathways في الأورام الصلبة عن طريق تفعيل النسخ من أونكوجين من خلال أستيل من histyles وعوامل النسخ الأخرى4,9,15,16,17,18.9 نظرا لدورها في تطور الورم، CBP/p300 وغيرها من الـ KATs هي قيد التحقيق لتطوير مثبطات الرواية التي تمنع وظيفتها oncogenic4,5,6,7,8,9,18,19,20. A-485 و GNE-049 تمثل محاولتين ناجحتين لتطوير مثبطات قوية ومحددة لCBP/p3004,9. ويجري حالياً فحص مثبطات إضافية لـ CBP/p300 وغيرها من الـ KATs.
ويجري الآن مسألة نوعية مثبطات KAT الموصوفة سابقا (KATi) في التشكيك، مع العديد من مثبطات الرياء الآثار المستهدفة وسوء توصيف21. ولذلك ، توصيف صارمة والتحقق من المرشحين المخدرات جديدة أمر ضروري لتطوير تحقيقات كيميائية عالية الجودة. المبينة هنا هي ثلاثة بروتوكولات التي تشكل خط أنابيب لفحص والتحقق بدقة من قوة وخصوصية رواية KATi ، مع التركيز بشكل خاص على تثبيط وظيفة HAT (HATi) من KATs. يستخدم CBP/p300 ومثبطاتها كأمثلة ، ولكن يمكن تكييف هذه البروتوكولات لغيرها من كاوت التي لها وظيفةHAT 7.
البروتوكول الأول هو في المختبر acetyltransferase (HAT) المقايسة التي تستخدم تنقية p300 وhistones في تفاعل أنبوب اختبار تسيطر عليها. هذا المقايسة بسيطة لأداء، هو فعالة من حيث التكلفة، ويمكن استخدامها لفحص المركبات في إعداد الإنتاجية المنخفضة، ولا تتطلب مواد مشعة. في هذا البروتوكول، يتم قياس p300 المؤتلفة lylyzes lysine acetylation على ذيول هيستون خلال فترة حضانة قصيرة ومستويات أسيتيل هيستون باستخدام إجراءات المناعة القياسية. يمكن إجراء التفاعل الأنزيمي في وجود أو عدم وجود مثبطات CBP/p300 لفحص المركبات التي تقلل من أستيلستون. بالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدام مقايسة HAT للتحقق مما إذا كانت المركبات الجديدة انتقائية لCBP/p300 من خلال تقييم نشاطها ضد غيرها من الكاتس المنقى، مثل PCAF. إن مقايسة HAT هي نقطة انطلاق ممتازة للتحقيق في مثبطات الرواية نظرًا لبساطتها ، وانخفاض تكلفتها ، والقدرة على تحديد فاعلية / انتقائية المانع. في الواقع، وغالبا ما يستخدم هذا البروتوكول في الأدب كشاشة في المختبر5،10. ومع ذلك، فإن مثبطات تحديد في اختبار HAT ليست فعالة دائما في ثقافة الخلية لأن رد فعل أنبوب الاختبار هو أبسط بكثير من نظام الخلايا الحية. ولذلك، فمن الضروري أن مزيد من تحديد خصائص مثبطات في تجارب ثقافة الخلية22،23.
البروتوكول الثاني في خط الأنابيب هو Chromatin Hyperacetylation تثبيط (ChHAI) المقايسة. هذه الخلية القائمة على المقايسة يستخدم مثبطات deacetylase هيستون (HDACi) كأداة لhyperacetylate الهستون في الكروماتين قبل المشاركة في الحضانة مع HATi24. يمكن أن يكون استيليه هينيلستون القاعدي منخفضًا في ثقافة الخلية ، مما يجعل من الصعب التحقيق فيه عن طريق التلطخ المناعي دون إضافة HDACi لزيادة الأسيتيلية. الغرض من مقايسة ChHAI هو تحديد رواية HATi التي يمكن أن تُثبِّت من الزيادة في أسيتيل هيستون الناجمة عن تثبيط HDAC. وتشمل مزايا هذا الفحص تكلفتها المنخفضة وسهولة الأداء النسبية واستخدام الخلايا في الثقافة، مما يوفر أهمية فسيولوجية أكثر من اختبار أنبوب الاختبار HAT. على غرار مقايسة HAT، يستخدم هذا البروتوكول مناعة معيارية لجمع البيانات.
تقدم مقايسات HAT و ChHAI بيانات حول قوة المركبات الجديدة لمنع أسيتيل الهيستون العالمي ، ولكنها لا توفر نظرة ثاقبة حول كيفية تأثير هذه المركبات على التعديلات في مناطق جينومية محددة. ولذلك، فإن البروتوكول النهائي، Chromatin المناعية-الكمّي البوليميراز سلسلة التفاعل (ChIP-qPCR) هو تجربة ثقافة الخلية التي تحقق التفاعلات الحمض النووي البروتين في مناطق محددة من الجينوم. في بروتوكول ChIP، يتم ربط الكروماتين للحفاظ على تفاعلات الحمض النووي والبروتين. ثم يتم استخراج الكروماتين من الخلايا ويخضع مركب البروتينات الحمض النووي للمناعة الانتقائية للبروتين الذي يهم (على سبيل المثال، باستخدام جسم مضاد محدد لH3K27ac). ثم يتم تنقية الحمض النووي وتحليله باستخدام qPCR. على سبيل المثال، يمكن استخدام ChIP-qPCR لتحديد ما إذا كانت رواية HATi downregulates acetylation هينيستون في oncogenes الفردية، مثل Cyclin D125. في حين ChIP-qPCR هو أسلوب شائع يستخدم في هذا المجال، يمكن أن يكون من الصعب تحسين4،10،26. يوفر هذا البروتوكول تلميحات لتجنب المخاطر المحتملة التي يمكن أن تحدث أثناء تنفيذ إجراء ChIP-qPCR ويتضمن تدقيقات مراقبة الجودة التي يجب تنفيذها على البيانات.
عند استخدامها معا، وهذه البروتوكولات الثلاثة تسمح لتوصيف صارم والتحقق من صحة رواية HATi. بالإضافة إلى ذلك، هذه الأساليب توفر العديد من المزايا لأنها سهلة الأداء، رخيصة نسبيا وتوفير البيانات عن الأسيتيل هيستون العالمية وكذلك الإقليمية.
1. في المختبر قبعة المقايسة
2. Chhai المقايسة
3. ChIP-qPCR
ملاحظة: البروتوكول أدناه هو وصف لمثبطات p300 كمثال.
في المختبر acetyltransferase (HAT) يمكن استخدام مقايسة للتحقيق في المركبات التي تمنع p300 هات النشاط نحو الركيزة حجر. الشكل 1A يوفر تخطيطيا تجريبيا لمقتايس HAT. تم استخدام حمض Anacardic ، وهو معروف HATi3،38، في هذا الفحص في نطاق تركيز من 12.5-100 μM. في 100 μM، حمض الأنكار...
ليسين أستيلtransferases (KATs) أسيتيلات عدة بقايا ليسين على ذيول هيستون وعوامل النسخ لتنظيم النسخ الجيني2,3. وقد كشف العمل في العقدين الماضيين أن KATs ، مثل CBP / p300 ، PCAF و GCN5 ، تتفاعل مع عوامل النسخ oncogenic وتساعد على دفع نمو الورم في العديد من أنواع الأورام الصلبة...
ولا يوجد لدى المؤلفين أي تضارب في المصالح أو إفصاحات.
وقد تم دعم هذا العمل من خلال منح من جيمس واستير كينغ برنامج البحوث الطبية الحيوية (6JK03 و 20K07)، وبرنامج أبحاث السرطان Bankhead-Coley (4BF02 و 6BC03)، ووزارة الصحة في فلوريدا، ومؤسسة فلوريدا لسرطان الثدي، ومركز السرطان الصحي UF. بالإضافة إلى ذلك، نود أن نشكر الدكتور زاكاري أوكينغ والدكتور أندريا لين على دعمهما خلال عملية النشر.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
1.5 ml tube | Fisher Scientific | 05-408-129 | For all methods |
10 cm dish | Sarstedt AG & Co. | 83.3902 | For cell culture of MCF-7 cells |
10 ul tips | Fisher Scientific | 02-707-454 | For all Methods |
1000 ul tips | Corning | 4846 | For all Methods |
10X Glycine buffer | For Method 3. See Table 1 for recipe. | ||
10X Running Buffer | For Methods 1 and 2. See Table 1 for recipe. | ||
10X TBST | For Methods 1 and 2. See Table 1 for recipe. | ||
12 well plate | Corning | 3513 | For Method 2 |
15 cm dish | Sarstedt AG & Co. | 83.3903 | For Method 3 |
15 ml conical tube | Santa Cruz Biotechnology | sc-200249 | For Methods 2 and 3 |
1X TBST with 5% milk and 0.02% Sodium Azide | For Methods 1 and 2. Can be used to dilute primary antibodies that will be used more than once. Allows for short-term storage of primary antibody dilutions. Do not use for secondary antibody diluton. CAUTION: Sodium Azide is toxic. | ||
1X TBST with 5% milk | For Methods 1 and 2. Used to block PVDF membrane and for antibody diltions. See Table 1 for recipe. | ||
200 ul tips | Corning | 4844 | For all Methods |
2-mercaptoethanol | Sigma-Aldrich | M3148 | for SDS sample buffer preparation |
4-20% polyacrylamide gel | Thermo Fisher: Invitrogen | XP04205BOX | For Methods 1 and 2 |
5X Assay buffer | For Method 1. See Table 1 for recipe. | ||
5X Passive lysis buffer | For Method 2. See Table 1 for recipe. | ||
6X Sodium Dodecyl Sulfate (SDS) | For Methods 1 and 2. See Table 1 for recipe. | ||
A-485 | MedChemExpress | HY-107455 | CBP/p300 Inhbitor for use in Methods 2 and 3. Dissolved in DMSO. |
Acetyl-CBP(K1535)/p300(K1499) antibody | Cell Signaling Technology | 4771 | For Method 1 |
Acetyl-CoA | Sigma-Aldrich | A2056 | for use in Method 1 |
Acetyl-Histone H3 (Lys 27) antibody (H3K27ac) | Cell Signaling Technology | CST 8173 | antoibodies for H3K27ac for immunoblots and ChIP |
Acetyl-Histone H3 (Lys18) antibody (H3K18ac) | Cell Signaling Technology | CST 9675 | antoibodies for H3K18ac for immunoblots and ChIP |
alpha tubulin antibody | Millipore Sigma | T5168 | For Method 2. Dilute 1:20,000 |
Anacardic acid | Cayman Chemical | 13144 | For Method 1 |
anti-mouse IgG HRP linked secondary antibody | Cell Signaling Technology | 7076 | For Methods 1 and 2. Dilute 1:10,000 |
anti-rabbit IgG secondary antibody | Jackson ImmunoResearch | 711-035-152 | For Methods 1 and 2. Dilute 1:10,000 to 1:20,000 |
Autoradiography film | MIDSCI | BX810 | For Methods 1 and 2 |
Belly Dancer Rotating Platform | Stovall Life Science Incorporated | not available | For Methods 1 and 2 |
Bovine Calf Serum (BCS) | HyClone | SH30072.03 | cell culture media |
Bovine Serum Albumin (BSA) | Sigma-Aldrich | A2153 | for buffer preparation |
Bromophenol Blue | Sigma-Aldrich | B0126 | for SDS sample buffer preparation |
CDTA | Spectrum Chemical | 125572-95-4 | For buffer preparation |
cell scraper | Millipore Sigma | CLS3010 | For Method 3 |
ChIP dilution buffer | For Method 3. See Table 1 for recipe. | ||
ChIP Elution Buffer | For Method 3. See Table 1 for recipe. | ||
Complete DMEM for MCF-7 Cells | For Methods 2 and 3. See Table 1 for recipe. | ||
Covaris 130 µl microTUBE | Covaris | 520045 | Sonication tube for use with Covaris S220 in Method 3 |
Covaris S220 Focused-ultrasonicator | Covaris | S220 | DNA sonicator for use in Method 3 |
Dimethyl sulfoxide (DMSO) | Sigma-Aldrich | 41639 | for drug dilution and vehicle control treatment |
DL-Dithiothreitol (DTT) | Sigma-Aldrich | 43815 | for SDS sample buffer preparation |
DMEM | Corning | 10-013-CV | cell culture media |
EDTA | Fisher Scientific | BP120-1 | for buffer preparation |
Example transfer tank and transfer apparatus | Bio-rad | 1704070 | For Methods 1 and 2 |
EZ-Magna ChIP A/G Chromatin Immunoprecipitation Kit | Millipore Sigma | 17-10086 | For Method 3 |
FK228 (Romidepsin) | Cayman Chemical | 128517-07-7 | HDAC Inhibitor for use in Method 2 |
Formaldehyde solution | Sigma-Aldrich | F8775 | for cell fixation |
glycerol | Fisher Scientific | BP229-1 | For buffer preparation |
glycine | Sigma-Aldrich | G7126 | for buffer preparation |
HEPES | Sigma-Aldrich | 54457 | for buffer preparation |
High salt wash buffer | For Method 3 | ||
IGEPAL (NP-40) | Sigma-Aldrich | I3021 | for buffer preparation |
Immobilon Chemiluminescent HRP Substrate | Millipore Sigma | WBKLS0500 | For Methods 1 and 2 |
KCl | Fisher Scientific | BP366-500 | for buffer preparation |
LiCl | Sigma-Aldrich | L9650 | For buffer preparation |
LiCl wash buffer | For Method 3. See Table 1 for recipe. | ||
Low salt wash buffer | For Method 3. See Table 1 for recipe. | ||
Magnetic Separator | Promega | Z5341 | For use in Method 3 |
Methanol | Sigma-Aldrich | 494437 | For buffer preparation |
Mini gel tank | Invitrogen | A25977 | For Methods 1 and 2 |
MS-275 (Entinostat) | Cayman Chemical | 209783-80-2 | HDAC Inhibitor for use in Method 2. Dissolved in DMSO. |
NaCl | Fisher Scientific | 7647-14-5 | for buffer preparation |
NaOH | Fisher Scientific | S318-100 | for buffer preparation in Methods 1 and 2 |
Normal Rabbit IgG | Bethyl Laboratories | P120-101 | Control rabbit antibody for use in Method 3 |
Nuclei swelling buffer | For Method 3. See Table 1 for recipe. | ||
PCR Cleanup Kit | Qiagen | 28104 | For use in Method 3 |
Penicillin/Streptomycin 100X | Corning | 30-002-CI | cell culture media |
Phosphate-buffered saline (PBS) | Corning | 21-040-CV | For Methods 2 and 3 |
PIPES | Sigma-Aldrich | 80635 | for buffer preparation |
powdered milk | Nestle Carnation | For Methods 1 and 2 | |
Power Pac 200 for western blot transfer | Bio-rad | For Methods 1 and 2 | |
Power Pac 3000 for SDS gel running | Bio-rad | For Methods 1 and 2 | |
Prestained Protein Ladder | Thermo Fisher | 26616 | For Methods 1 and 2 |
Protease Inhibitor Cocktail | Sigma-Aldrich | PI8340 | for use in Method 3 |
Protein A Magentic Beads | New England BioLabs | S1425S | For use in Method 3 |
Proteinase K | New England BioLabs | P8107S | For use in Method 3 |
PTC-100 Programmable Thermal Controller | MJ Research Inc. | PTC-100 | For Method 1 |
PVDF Transfer Membrane | Millipore Sigma | IEVH00005 | For Methods 1 and 2 |
Recombinant H3.1 | New England BioLabs | M2503S | for use in Method 1 |
Recombinant p300 | ENZO Life Sciences | BML-SE451-0100 | for use in Method 1 |
SAHA (Vorinostat) | Cayman Chemical | 149647-78-9 | HDAC Inhibitor for use in Method 2 |
SDS lysis buffer | For Method 3. See Table 1 for recipe. | ||
Sodium Azide | Fisher Scientific | 26628-22-8 | For Methods 1 and 2. CAUTION: Sodium Azide is toxic. See SDS for proper handling. |
Sodium Bicarbonate | Fisher Scientific | S233-500 | for buffer preparation |
Sodium deoxycholate | Sigma-Aldrich | D6750 | for buffer preparation |
Sodium dodecyl sulfate (SDS) | Sigma-Aldrich | 71725 | for SDS sample buffer preparation |
Standard Heatblock | VWR Scientific Products | MPN: 949030 | For Methods 1 and 2 |
Table top centrifuge | Eppendorf | 5417R | For all methods |
TE buffer | For Method 3. See Table 1 for recipe. | ||
Transfer buffer | For Methods 1 and 2. See Table 1 for recipe. | ||
Trichostatin A | Cayman Chemical | 58880-19-6 | HDAC Inhibitor for use in Method 2 |
Tris | Fisher Scientific | BP152-5 | for buffer preparation |
Triton X-100 | Sigma-Aldrich | T8787 | for buffer preparation |
Tween 20 | Sigma-Aldrich | 9005-64-5 | for buffer preparation in Methods 1 and 2 |
X-ray film processor | Konica Minolta Medical & Graphic, Inc. | SRX-101A | For Methods 1 and 2 |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionExplore More Articles
This article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved