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Method Article
Um neue Regulatoren von Transkriptionsfaktoren zu identifizieren, entwickelten wir einen Ansatz für die Bildschirmanordnung von lentiviralen oder retroviralen RNAi-Bibliotheken unter Verwendung eines auf Dual-Luciferase basierenden Transkriptions-Reporter-Assays. Dieser Ansatz bietet eine schnelle und relativ kostengünstige Möglichkeit, Hunderte von Kandidaten in einem einzigen Experiment zu überprüfen.
Transkriptionsfaktoren können die Expression zahlreicher Zielgene verändern, die eine Vielzahl von nachgelagerten Prozessen beeinflussen und sie zu guten Zielen für Krebstherapien machen. Jedoch, direkt auf Transkriptionsfaktoren ist oft schwierig und kann Nebenwirkungen verursachen, wenn der Transkriptionsfaktor in einem oder mehreren erwachsenen Geweben notwendig ist. Die Identifizierung vorgelagerter Regulatoren, die Transkriptionsfaktoren in Krebszellen abnorm aktivieren, bietet eine praktikablere Alternative, insbesondere wenn diese Proteine leicht zu medikamentieren sind. Hier beschreiben wir ein Protokoll, das verwendet werden kann, um arrayed mittelgroße lentivirale Bibliotheken und eine dual-luciferase-basierte Transkriptionsreporter-Assay zu kombinieren, um neue Regulatoren von Transkriptionsfaktoren in Krebszellen zu identifizieren. Unser Ansatz bietet eine schnelle, einfache und kostengünstige Möglichkeit, Hunderte von Genen in einem einzigen Experiment zu testen. Um die Verwendung dieses Ansatzes zu demonstrieren, führten wir einen Bildschirm einer arrayed lentiviralEN RNAi-Bibliothek durch, die mehrere Regulatoren von Yes-associated protein (YAP) und transkriptionskoaktivator mit PDZ-Bindungsmotiv (TAZ) enthält, zwei transkriptionelle Co-Aktivatoren, die die nachgeschalteten Effektoren des Hippo-Signalwegs sind. Dieser Ansatz könnte jedoch geändert werden, um regler für praktisch jeden Transkriptionsfaktor oder Co-Faktor zu überprüfen und könnte auch zum Screenen von CRISPR/CAS9-, cDNA- oder ORF-Bibliotheken verwendet werden.
Der Zweck dieses Assays ist es, virale Bibliotheken zu verwenden, um Regulatoren von Transkriptionsfaktoren relativ schnell und kostengünstig zu identifizieren. Aberrante Transkriptionsaktivität ist mit Krebs und Metastasen1,2,3,4,5,6, so Targeting Transkriptionsfaktoren in Krebszellen ist ein vielversprechender therapeutischer Ansatz verbunden. Jedoch, Transkriptionsfaktoren sind oft schwierig, pharmakologisch7 und viele sind für die normale zelluläre Funktion in erwachsenen Geweben8,9,10erforderlich. Die Krebswege, die Abschreibfaktoren zur Krankheitsantrieb aktivieren, ist ein praktikablerer Ansatz mit dem Potenzial, weniger schwere Nebenwirkungen zu haben. Die kommerzielle Verfügbarkeit von arrayierten lentiviralen und retroviralen RNAi-, CRISPR/CAS9-, cDNA- oder ORF-Bibliotheken ermöglicht es Forschern, die Bedeutung zahlreicher Gene in einem einzigen Experiment zu testen. Es ist jedoch eine zuverlässige Auslesung für geänderte Transkriptionsaktivitäten erforderlich.
Hier beschreiben wir die Verwendung eines auf Dual-Luciferase basierenden Transkriptions-Reporter-Assays und arrayed lentiviralen Bibliotheken, um Proteine zu identifizieren, die Transkriptionsfaktoren in Krebszellen regulieren. In diesem Test werden shRNAs, die auf krebsassoziierte Gene abzielen, über lentivirale Transduktion an Säugetierkrebszellen abgegeben und Zellen für eine stabile Integration mit Puromycin ausgewählt. Die Zellen werden als nächstes mit einem Reporterkonstrukt transfiziert, das gnädige Luziferase ausdrückt, die von einem Promotor angetrieben wird, der spezifisch für den Transkriptionsfaktor ist, der untersucht wird, und einem Kontrollkonstrukt, das Renilla luziferase von einem konstitutiven aktiven Promotor ausdrückt, der nicht auf den untersuchten Transkriptionsfaktor reagiert. Wir demonstrieren diesen Ansatz mit einem Proof-of-Concept-Bildschirm für Diebesregler von YAP und TAZ, den kritischen Nachgeschalteten Effektoren des Hippo-Signalwegs8,10,11. Abnormale Aktivität von YAP und TAZ fördert mehrere Schritte der metastasierenden Kaskade11 und wird bei vielen Krebsarten beobachtet11,12,13. Wie YAP und TAZ in einigen Krebszellen abwegig aktiviert werden, ist jedoch noch nicht vollständig geklärt. YAP und TAZ binden keine DNA, sondern werden durch andere Transkriptionsfaktoren an Promoter rekrutiert. Mitglieder der TEA-Domain-Familie (TEAD) der Transkriptionsfaktoren sind die wichtigsten Bindungspartner für YAP und TAZ und für die meisten YAP- und TAZ-abhängigen Funktionen von entscheidender Bedeutung. Unser Reporterkonstrukt drückt Gofagifuifase aus einem YAP/TAZ-TEAD-responsiven Promotor aus und frühere Studien haben gezeigt, dass es Veränderungen in YAP-TEAD und TAZ-TEAD Transkriptionsaktivitätgetreuerkennt 2,14,15.
Unser Ansatz ist schnell, mittlerer Durchsatz und erfordert keine Screening-Einrichtungen, automatisierte Roboter oder eine tiefe Sequenzierung von gepoolten Bibliotheken. Die Kosten sind relativ gering und es gibt zahlreiche kommerziell verfügbare Bibliotheken zur Auswahl. Die erforderlichen Geräte und Reagenzien sind auch in den meisten Laboratorien relativ Standard. Es kann verwendet werden, um für Regulatoren von praktisch jedem Transkriptionsfaktor zu überprüfen, wenn ein luziferase-basierter Reporter existiert oder generiert wird. Wir verwenden diesen Ansatz, um shRNAs in Krebszellen zu überprüfen, aber jede Zelllinie, die mit angemessener Effizienz transfiziert werden kann, könnte mit jeder Art von arrayed Bibliothek verwendet werden.
HINWEIS: Eine schematische Zusammenfassung dieses Protokolls ist in Abbildung 1dargestellt.
1. Lentivirale Vektorbibliotheksvorbereitung
HINWEIS: Der demonstrierte Bildschirm verwendete eine angeordnete shRNA-Bibliothek, die als Glycerinbestände in 96-Well-Platten gekauft wurde, aber Bibliotheken können auch manuell basierend auf einer Kandidatenliste zusammengestellt werden. Entsprechende Kontrollen sollten in Betracht gezogen und in jede Bibliothek aufgenommen werden. Dazu gehören eine nicht zielgerichtete Kontroll-shRNA (shNTC), eine Kontroll-shRNA, die auf den untersuchten Transkriptionsfaktor abzielt, und, wenn möglich, eine shRNA, die auf Galleife zielt.
2. Verpackung der arrayierten lentiviralen Bibliothek
HINWEIS: Alle Arbeiten mit Lentivirus, einschließlich Verpackung, Infektion und anschließender Kultivierung infizierter Zellen, sollten sich strikt an die institutionellen Vorschriften und Vorschriften für die biologische Sicherheit halten.
3. Infektion der Zellen für den Bildschirm
HINWEIS: Menschliche Melanomzellen (A375) wurden verwendet, um diesen Ansatz zu demonstrieren, aber diese Methode kann auf alle anhaftenden Zellen angewendet werden, die mit Lentivirus infizieren. Die Zellkultur und die Beschichtungsbedingungen sollten jedoch für jede Zelllinie optimiert werden (siehe Diskussion).
4. Seeding-Zellen für die Transfektion von Dual-Luciferase-Reporter
HINWEIS: Es sollte eine Testtransfektion durchgeführt werden, um die optimale Sädichte für jede neue Zelllinie zu bestimmen.
5. Transfektion von Dual-Luciferase-Reporter
6. Quantifizierung der Dual-Luziferase-Aktivität
Unser YAP/TAZ-TEAD Reporterkonstrukt (pGL3-5xMCAT (SV)-492,14,15) enthält einen minimalen SV-49 Promoter mit 5 Wiederholungen des kanonischen TEAD-Bindungselements (MCAT)15, das das Gahngluciferase-Gen antreibt ( Abbildung1). Es wird zusammen mit dem PRL-TK-Kontrollvektor (Promega), der Renilla luziferase aus dem konstitutiv aktiven ...
In dieser Studie zeigen wir einen Ansatz für das Medium-Throughput-Screening von arrayed viralen Bibliotheken in Kombination mit einem auf Dual-Luciferase basierenden Transkriptionsreporter-Assay, der verwendet werden kann, um neuartige Regulatoren von Transkriptionsfaktoren zu identifizieren und zu testen. Es ist wichtig, das Reportersystem für jede Zelllinie vor jedem Bildschirm zu charakterisieren und zu optimieren. Es sollten Experimente durchgeführt werden, um zu bestätigen, dass der Reporter auf die veränderte...
Die Autoren haben nichts zu verraten.
Wir danken Emily Norton und Mikaelan Cucciarre-Stuligross für die Unterstützung bei der Herstellung von shRNA-Vektoren. Diese Arbeit wurde teilweise von einem Susan G. Komen Career Catalyst Grant unterstützt, der J.M.L. (#CCR17477184) verliehen wurde.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
2.0 ml 96-well deep well polypropylene plate | USA Scientific | 1896-2000 | For bacterial mini-prep |
Trypsin - 2.50% | Gibco | 15090-046 | Component of trypsin-EDTA |
96 well flat bottom white assay plate | Corning | 3922 | For dual-luciferase assay |
Ampicillin - 100 mg/ml | Sigma-Aldrich | 45-10835242001-EA | For bacterial mini-prep |
Bacto-tryptone - powder | Sigma-Aldrich | 95039 | Component of LB broth |
Dual-luciferase reporter assay system, which include LAR II reagent (reagent A), Stop & Glo substrate (reagent B substrate) and Stop & Glo buffer (reagent B buffer) - Kit | Promega | E1960 | For dual-luciferase assay |
Dulbecco's phosphate buffered saline w/o calcium, magnesium and phenol red - 9.6 g/L | Himedia | TS1006 | For PBS |
EDTA - 0.5 M | VWR | 97061-406 | Component of trypsin-EDTA |
Ethanol - 100% | Pharmco-AAPER | 111000200 | For bacterial mini-prep |
Foetal Bovine Serum - 100% | VWR | 97068-085 | Component of complete growth media |
Hexadimethrine bromide (Polybrene) - 8 mg/ml | Sigma-Aldrich | 45-H9268 | For virus infection |
HyClone DMEM/High glucose - 4 mM L-Glutamine; 4500 mg/L glucose; sodium pyruvate | GE Healthcare life sciences | SH30243.01 | Component of complete growth media |
I3-P/i3 Multi-Mode Microplate/EA | Molecular devices | For dual-luciferase assay | |
L-Glutamine - 200 mM | Gibco | 25030-081 | Component of complete growth media |
Lipofectamine 3000 (Transfection Reagent 2) - 100% | Life technologies | L3000008 | For transfections |
Molecular Biology Water - 100% | VWR | 02-0201-0500 | For dilution of shRNA vector for virus packaging |
NaCl - powder | BDH | BDH9286 | Component of LB broth |
NanoDrop One Microvolume UV-Vis Spectrophotometer | Thermo scientific | For measuring vector DNA concentration | |
Opti-MEM (Transfection Buffer) - 100% | Gibco | 31985-062 | For transfections |
Penicillin Streptomycin - 10,000 Unit/ml (Penicillin); 10,000 µg/ml (Streptomycin) | Gibco | 15140-122 | Component of complete growth media |
PureLink Quick Plasmid Miniprep Kit - Kit | Thermo Fisher Scientific | K210010 | For bacterial mini-prep |
Puromycin - 2.5 mg/ml | Sigma-Aldrich | 45-P7255 | For antibiotic selection after infection |
TC20 automated cell counter | Bio-Rad | For cell counting | |
X-tremeGENE 9 DNA transfection reagent (Transfection Reagent 1) - 100% | Roche | 6365787001 | For virus packaging |
Yeast extract - powder | VWR | J850 | Component of LB broth |
P3000 (Transfection Reagent 3) - 100% | Life technologies | L3000008 | For transfections |
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