Diese Studie wurde unterstützt durch Zuschuss keine. CA-81301 vom National Cancer Institute. Wir bedanken uns bei Bob Carlson für redaktionelle Unterstützung, Dr. Peter Villalta und Xun Ming für Massenspektrometrie Unterstützung in der analytischen Biochemie geteilt Ressource des freimaurerischen Cancer Center und Dr. Adam T. Zarth und Dr. Anna K. Michel für ihre wertvollen Diskussionen und Input. Die analytische Biochemie gemeinsame Ressource wird teilweise unterstützt durch National Cancer Institut Krebs Center Support Grant CA-77598

1. Materialien und allgemeine Verfahren <ol><li>Synthe NNN wie oben beschrieben 15. Erhalten Norcotinine, P450 2A6 Baculosomes NADPH Regenerationssystem, 0,5 X Reaktion Puffer und anderen Chemikalien oder Lösungsmittel aus kommerziellen Quellen in Reagenz Klasse.</li>
	<li>Rekord-NMR-Spektren auf einem 500 MHz-Spektrometer. Bericht chemische Verschiebungen als Teile pro million (ppm). Verwenden Sie restliche Lösungsmittel Gipfel als interne Verweise für 1 H-NMR (7,26 ppm CDCl 3) und 13 C-NMR (77,2 ppm CDCl-3). 
	Hinweis: Peak teilen die folgenden Abkürzungen verwendet: s Singulett, d = Wams, Dd = Wams von Dubletten, dt = = Wams von Drillingen, Dq = Wams Quartette, Ddd = Wams Wams von Dubletten und m = Multiplet.</li>
	<li>Führen Sie hochauflösende Massenspektrometrie (HRMS) für ausgewählte Verbindungen auf einem LTQ Orbitrap Velos und Berichtsdaten als m/Z.</li>
	<li>Einsatz Polygram vorbeschichtet Kieselgel TLC-Platten (40 mm x 80 mm, 0,2 mm dick) mit 254 nm fluoreszierenden Indikator für Dünnschichtchromatographie (TLC). TLC-Platten durch UV Lampe Bestrahlung zu visualisieren.</li>
	<li>Führen Sie Flash-Chromatographie auf einem 60 Å, 70-150 Mesh Silica-Gel mit einer Glassäule 1,5 x 15 cm.</li>
</ol> 2. Vorbereitung der Nitrosamide Positivkontrolle (N &#8242;-Nitrosonorcotinine, NNC) <ol><li>trocken, in einem Ofen über Nacht (16 h, ca. 140 ° C), ein 25 mL Rundboden Kolben mit einer magnetischen Stir Bar. Am Morgen, cool bewerten die Flasche unter einen Stream von N 2 während der Verwendung einer Öl-Wäscher, um N 2 Fluss zu halten unter einem Blase pro Sekunde. 
	Hinweis: Nach dem Abkühlen sind keine Vorsichtsmaßnahmen treffen, um den Kolben unter N 2 halten erforderlich.</li>
	<li>In einer Dampfhaube hinzufügen Norcotinine (31,8 mg, 0.196 Mmol), Essigsäureanhydrid (5 mL) und Essigsäure (1 mL) in den abgekühlten Kolben. Rühren Sie diese Mischung ständig beim Abkühlen auf 0 ° C mit einem Wasser-Eis-Bad. 
	Vorsicht: Essigsäureanhydrid und Essigsäure sind korrosiv.</li>
	<li>Fügen Sie NaNO 2 (33,3 mg, 0.483 Mmol) in einer portion und ständig rühren Sie die Mischung für 2,5 h überwachen Reaktion des Fortschritts von TLC (100 % EtOAc, R f = 0,19, siehe Punkt 1.4). 
	Hinweis: In dieser Zeit die Mischung werden zunehmend gelb mit gelegentlichen sprudeln.</li>
	<li>Stillen die Reaktion durch Gießen die Mischung in eiskalten H 2 O (18 mL). Die wässrige Lösung mit 18 mL CH 2 Cl 2 in einem 100 mL separatory Trichter sofort zu extrahieren. Die wässrige Schicht mindestens 2 weitere Male mit CH 2 Cl 2 (9 mL) zu extrahieren.</li>
	<li>Trocknen der gepoolten Organics über ~ 100 mg MgSO 4 für 2 min. Filter und konzentrieren sich die Lösung durch rotary Verdampfung, eine rohe, gelbe Öl nachgeben. Erhitzen im Wasserbad bis 30 ° C beim Verdampfen die verbleibende Essigsäure entfernen. 
	Hinweis: Das Protokoll kann angehalten werden hier wird die Verbindung in CH 2 Cl 2 und die Lösung im Dunkeln bei 2-8 ° c gespeichert aufgelöst</li>
	<li>Reinigen die krude Mischung durch Säulenchromatographie (siehe Punkt 1.5) mit Kieselgel als stationäre Phase und 100 % EtOAc als Laufmittel 16. 
	Vorsicht: NNC und verwandte Nitrosamides sollten mit Vorsicht behandelt werden, da sie davon ausgegangen sind, menschliche Karzinogene.</li>
	<li>Lösen sich die reine Verbindung in CDCl 3 und NMR zu verwenden (siehe Schritt 1.2) bestätigen die Struktur und bestimmen das Molarity von dieser Lösung 17. Speichern Sie diese Lösung in der Dunkelheit bei 2 bis 8 ° C bis benötigt. 
	Hinweis: Diese Lösung wird als die positive Kontrolle in der in-Vitro-Assay (Schritt 3.5) verwendet werden. NMR-Spektren und chemische Verschiebungen gibt es in den unterstützenden Informationen.</li>
	<li>Mit einer reinen NNC Lösung bestätigen die genaue Masse Eltern und Produkt Ion Massen durch direkte Infusion auf einem hochauflösenden Massenspektrometer (HRMS) unter in Schritten 1.3 und 4.3 beschriebenen Parameter bestimmen. 
	Hinweis: Produkt Massen werden für die Erkennung dieser Verbindung in der in-vitro- Metabolismus-Assay (Schritt 4.3) verwendet werden.</li>
</ol> 3. Ein Beispiel Nitrosaminen-P450 in-vitro- Inkubation <ol><li>P450 2A6 Baculosomes, Vivid-NADPH-Regenerationssystem und 10 mM NADP + Lager-Lösung aus einem-80 ° C Gefrierschrank entfernen und sie auf dem Eis auftauen lassen. Einmal aufgetaut, verdünnen Sie die Baculosomes und NADPH-Regeneration System 1:10 und 01:50, bzw. in einem einzigen 1 mL-Tube mit 0,5 X Reaktion Puffer. In ähnlicher Weise hinzufügen 3 μL des NADP + Lager Lösung zu 97 μL von 0,5 X Reaktion Buffer. 
	Hinweis: NADP + ist lichtempfindlich. Halten Sie diese Lösung, geschützt durch das seinem Container in Alufolie einwickeln. Enzym-Lösungen sind empfindlich gegen Frost-Tau-Wechseln; beschränken Sie auf nicht mehr als 2 Zyklen. Aliquote Bedarf für zukünftige Experimente vorzubereiten.</li>
	<li>Für jede Inkubation hinzufügen 50 μL der Enzymlösung (mit 5 Pmol P450) zu 1 mL tube enthält 40 μl 4 μM NNN Lösung mit Reaktion Puffer gemacht. Bereits inkubieren Sie diese neue Mischung für 2 min bei 37 ° C mit einem Wasserbad und fügen Sie dann 10 μL der verdünnten Lösung NADP +. Inkubieren Sie das vollständige System für 1-30 min bei 37 ° c 
	Hinweis: Mit 5-Minuten-Intervallen für die Inkubationszeiten (z. B. 5, 10, 15 min, etc.) bieten eine ausreichende Zeit Nitrosamide Ausbildungskurs.</li>
	<li>Nach der gewünschten Inkubationszeit zu stillen, von ersten Hinzufügen von 10 μl von 3,0 N ZnSO 4 und dann 10 μL von 3,0 N Ba(OH) 2. Vortex wird diese Lösung und einen weißen Niederschlag bilden. Zentrifugieren Sie die Probe bei 8000 X g für 4 min bis den Niederschlag pellet. 
	Hinweis: Das Verfahren muss nicht an dieser Stelle anhalten, wie die gebildeten Nitrosamides Stabilität in wässrigen Lösungen begrenzt haben. Lange Pausen können zu falsch negativen führen.</li>
	<li>Sofort pipette überstand und analysieren 2 μL von Flüssigkeitschromatographie positive Nanoelectrospray-Ionisierung hochauflösende tandem Massenspektrometrie (LC-NSI +-HRMS/MS, Schritte 4.1-4.3).</li>
	<li>Für die Positivkontrolle Inkubationen verdunsten eine aliquote mit 100 Fmol synthetisierten NNC-Lösung in einer 1 mL-Tube unter einen Stream von N 2. Zu diesem Fläschchen voll Enzymsystem aus Schritt 3.2 hinzufügen und gehen Sie wie beschrieben Schritte 3.3 3.4.</li>
	<li>Für Negativkontrolle Inkubationen führen Sie das Experiment als beschrieben (Schritte 3,2-3,4) außer ersetzen die 50 μl Enzymlösung mit 0,5 X Reaktion Puffer.</li>
</ol> 4. Beispiel-Parameter für Nitrosamide Erkennung durch LC-NSI +-HRMS/MS <ol><li>für LC-Komponente gelten die folgende mehrstufige Steigung im Schritt 4.2 zu einem UPLC-System mit einem kommerziellen, handverpackt 18 C18 (5 μm), 100 mm x 75 μm, 15 μm Öffnung Kapillare Spalte.</li>
	<li>Mittels 5 mM NH 4 OAc als Lösungsmittel A und MeCN als Lösungsmittel B, laden die Probe auf die Säule durch die Ausführung mit 5 % B mit 1 μl/min von 0 - 5 min, und dann verlangsamt die Durchflussmenge 0,3 μL/min danach. Als nächstes führen Sie ein Gefälle von 5 auf 20 % B über 4 min, gefolgt von einer Rampe auf 55 % B mehr als 10 min, und dann wieder Gleichgewichtherstellung auf 5 % B.</li>
	<li>Führen die LC-NSI +-HRMS/MS auf eine LTQ Orbitrap. Monitor für NNC full-Scan und MS 2 Fragmentierung. Führen Sie vollständigen Scan mit einer Auflösung von 60.000 und extrahieren Sie die genaue Elternteil Masse (192.07670) zu einer Masse Toleranz von 5 ppm. Verwenden MS 2 Fragmentierung zu isolieren Elternteil Ionen (2,0 amu) und Fragment durch Kollision-induzierte Dissoziation (CID) mit einer Aufprallenergie von 25 eV, Auflösung von 15.000, und scan-Zeit von 30 Ms. extrahieren die genaue Massen für Produkt-Ionen des NNC (m/z 192 m/Z 134.04739 und 162.07874) zu einer Masse Toleranz von 5 ppm.</li>
</ol>

<ol>
	<li>Rom, W. N., Markowitz, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Environmental and Occupational Medicine. , 1226-1239 (2007).</li><li>Preussmann, R., Stewart, B. W., Searle, C. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Chemical Carcinogens, ACS Monograph 182. 2, 643-828 (1984).</li><li>Magee, P. N., Montesano, R., Preussmann, R., Searle, C. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Chemical Carcinogens. ACS monograph 173. , 491-625 (1976).</li><li>Zhu, A. Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Alaska+Native+smokers+and+smokeless+tobacco+users+with+slower+CYP2A6+activity+have+lower+tobacco+consumption,+lower+tobacco-specific+nitrosamine+exposure+and+lower+tobacco-specific+nitrosamine+bioactivation.">Alaska Native smokers and smokeless tobacco users with slower CYP2A6 activity have lower tobacco consumption, lower tobacco-specific nitrosamine exposure and lower tobacco-specific nitrosamine bioactivation.</a> Carcinogenesis. 34 (1), 93-101 (2013).</li><li>Mesi&#263;, M., Revis, C., Fishbein, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+structure+on+the+reactivity+of+alpha-hydroxydialkynitrosamines+in+aqueous+solutions.">Effects of structure on the reactivity of alpha-hydroxydialkynitrosamines in aqueous solutions.</a> J. Am. Chem. Soc. 118, 7412-7413 (1996).</li><li>Mochizuki, M., Anjo, T., Okada, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Isolation+and+characterization+of+N-alkyl-N-+(hydroxymethyl)nitrosamines+from+N-alkyl-N-+(hydroperoxymethyl)nitrosamines+by+deoxygenation.">Isolation and characterization of N-alkyl-N- (hydroxymethyl)nitrosamines from N-alkyl-N- (hydroperoxymethyl)nitrosamines by deoxygenation.</a> Tetrahedron Lett. 21, 3693-3696 (1980).</li><li>Guttenplan, J. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+cytosol+on+mutagenesis+induced+by+N-nitrosodimethylamine,+N-nitrosomethylurea+and+&#224;-acetoxy-N-nitrosodimethylamine+in+different+strains+of+Salmonella:evidence+for+different+ultimate+mutagens+from+N-nitrosodimethylmine.">Effects of cytosol on mutagenesis induced by N-nitrosodimethylamine, N-nitrosomethylurea and &#224;-acetoxy-N-nitrosodimethylamine in different strains of Salmonella:evidence for different ultimate mutagens from N-nitrosodimethylmine.</a> Carcinogenesis. 14, 1013-1019 (1993).</li><li>Elespuru, R. K., Saavedra, J. E., Kovatch, R. M., Lijinsky, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Examination+of+a-carbonyl+derivatives+of+nitrosodimethylamine+in+ethylnitrosomethyamine+as+putative+proximate+carcinogens.">Examination of a-carbonyl derivatives of nitrosodimethylamine in ethylnitrosomethyamine as putative proximate carcinogens.</a> Carcinogenesis. 14, 1189-1193 (1993).</li><li>Chow, Y. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> ACS Symposium Series. 101, 13-37 (1979).</li><li>von Weymarn, L. B., Retzlaff, C., Murphy, S. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=CYP2A6-+and+CYP2A13-catalyzed+metabolism+of+the+nicotine+delta5'(1')iminium+ion.">CYP2A6- and CYP2A13-catalyzed metabolism of the nicotine delta5'(1')iminium ion.</a> J. Pharmacol. Exp. Ther. 343 (2), 307-315 (2012).</li><li>Bell-Parikh, L. C., Guengerich, F. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Kinetics+of+cytochrome+P450+2E1-catalyzed+oxidation+of+ethanol+to+acetic+acid+via+acetaldehyde.">Kinetics of cytochrome P450 2E1-catalyzed oxidation of ethanol to acetic acid via acetaldehyde.</a> J Biol Chem. 274 (34), 23833-23840 (1999).</li><li>Chowdhury, G., Calcutt, M. W., Nagy, L. D., Guengerich, F. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Oxidation+of+methyl+and+ethyl+nitrosamines+by+cytochrome+P450+2E1+and+2B1.">Oxidation of methyl and ethyl nitrosamines by cytochrome P450 2E1 and 2B1.</a> Biochemistry. 51 (50), 9995-10007 (2012).</li><li>Chowdhury, G., Calcutt, M. W., Guengerich, F. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Oxidation+of+N-nitrosoalkylamines+by+human+cytochrome+P450+2A6:+sequential+oxidation+to+aldehydes+and+carboxylic+acids+and+analysis+of+reaction+steps.">Oxidation of N-nitrosoalkylamines by human cytochrome P450 2A6: sequential oxidation to aldehydes and carboxylic acids and analysis of reaction steps.</a> J Biol Chem. 285 (11), 8031-8044 (2010).</li><li>Carlson, E. S., Upadhyaya, P., Hecht, S. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evaluation+of+nitrosamide+formation+in+the+cytochrome+P450-mediated+metabolism+of+tobacco-specific+nitrosamines.">Evaluation of nitrosamide formation in the cytochrome P450-mediated metabolism of tobacco-specific nitrosamines.</a> Chem Res Toxicol. 29 (12), 2194-2205 (2016).</li><li>Amin, S., Desai, D., Hecht, S. S., Hoffmann, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+of+tobacco-specific+N-nitrosamines+and+their+metabolites+and+results+of+related+bioassays.">Synthesis of tobacco-specific N-nitrosamines and their metabolites and results of related bioassays.</a> Crit. Rev. Toxicol. 26, 139-147 (1996).</li><li>Clark, A. G., Wong, S. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+rapid+chromatographic+technique+for+the+detection+of+dye-binding.">A rapid chromatographic technique for the detection of dye-binding.</a> Anal Biochem. 89 (2), 317-323 (1978).</li><li>Pauli, G. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Importance+of+purity+evaluation+and+the+potential+of+quantitative+(1)H+NMR+as+a+purity+assay.">Importance of purity evaluation and the potential of quantitative (1)H NMR as a purity assay.</a> J Med Chem. 57 (22), 9220-9231 (2014).</li><li>van der Heeft, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+microcapillary+column+switching+HPLC-electrospray+ionization+MS+system+for+the+direct+identification+of+peptides+presented+by+major+histocompatibility+complex+class+I+molecules.">A microcapillary column switching HPLC-electrospray ionization MS system for the direct identification of peptides presented by major histocompatibility complex class I molecules.</a> Anal Chem. 70 (18), 3742-3751 (1998).</li><li>White, E. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Chemistry+of+the+N-Alkyl-N-nitrosoamides.+I.+Methods+of+Preparation.">The Chemistry of the N-Alkyl-N-nitrosoamides. I. Methods of Preparation.</a> J. Am. Chem. Soc. 77, 6008-6010 (1955).</li><li>Patten, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evidence+for+cytochrome+P450+2A6+and+3A4+as+major+catalysts+for+N'-nitrosonornicotine+alpha-hydroxylation+by+human+liver+microsomes.">Evidence for cytochrome P450 2A6 and 3A4 as major catalysts for N'-nitrosonornicotine alpha-hydroxylation by human liver microsomes.</a> Carcinogenesis. 18, 1623-1630 (1997).</li><li>Wong, H. L., Murphy, S. E., Hecht, S. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cytochrome+P450+2A-catalyzed+metabolic+activation+of+structurally+similar+carcinogenic+nitrosamines:+N'-nitrosonornicotine+enantiomers,+N-nitrosopiperidine,+and+N-nitrosopyrrolidine.">Cytochrome P450 2A-catalyzed metabolic activation of structurally similar carcinogenic nitrosamines: N'-nitrosonornicotine enantiomers, N-nitrosopiperidine, and N-nitrosopyrrolidine.</a> Chem. Res. Toxicol. 18, 61-69 (2004).</li><li>Hecht, S. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biochemistry,+biology,+and+carcinogenicity+of+tobacco-specific+N-nitrosamines.">Biochemistry, biology, and carcinogenicity of tobacco-specific N-nitrosamines.</a> Chem. Res. Toxicol. 11, 559-603 (1998).</li><li>von Weymarn, L. B., Zhang, Q. Y., Ding, X., Hollenberg, P. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+8-methoxypsoralen+on+cytochrome+P450+2A13.">Effects of 8-methoxypsoralen on cytochrome P450 2A13.</a> Carcinogenesis. 26 (3), 621-629 (2005).</li></ol>

Die Autoren haben nichts preisgeben.

Aufklärung des Stoffwechsels von Nitrosaminen ist eine wichtige Komponente für das Verständnis ihrer Karzinogenität. Da die beteiligten Cytochrom P450s und andere metabolische Enzyme polymorph sind, konnte weitere Anwendung dieses Wissens potentiell risikoreiche Einzelpersonen1,4identifizieren. Neue Daten gibt an, dass weitere Oxidation von α-Hydroxynitrosamines, die mutmaßlichen Hauptmetaboliten von Nitrosaminen DNA-Bindung beteiligt, Nitrosamides ist mög...

N-Nitrosamine sind eine große Klasse von Karzinogenen gefunden in der Ernährung, Tabakwaren und das allgemeine Umfeld; Sie können auch im menschlichen Körper1endogen gebildet werden. Mehr als 300 N -Nitrosoverbindungen wurden getestet und &#62; 90 % wurden als krebserzeugend in Tiermodelle2,3. Um ihre Karzinogenität aufweisen, müssen diese Verbindungen zunächst durch Cytochrom P450s1,2,3aktiviert werden. Die Forschung zeigt, dass Cytochrom P450s oxidieren leicht Nitrosamine, α-Hydroxynitrosamines (Abbildung 1), die sind hochreaktive Verbindungen mit Halbwertszeiten von ~ 5 s vor spontan zerlegen, Alkyldiazohydroxides. Letzteres kann DNA nach dem Verlust von H2O und N2Alkylat. Die daraus resultierende DNA Addukte, wenn verstopft, kann dazu führen, dass Mutationen, die bei kritischen Onko- oder Tumor-Suppressor-Gene, zu Krebs Entwicklung1führen. Aus diesem Grund, um ein umfassendes Verständnis der Stoffwechselwege zu erwerben wurde viel Aufwand betrieben wurde, DNA-Addukten, und nachgelagerten Metaboliten von Cytochrom P450-Oxidation von krebserregenden Nitrosaminen. Dieses Wissen hat mögliche Anwendung in einzelnen Krebs Risiko Bewertung4.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56312/56312fig1.jpg"> 
Abbildung 1: Allgemeine und vorgeschlagenen Stoffwechsel von Nitrosaminen. Nitrosamine (1) werden durch P450s, α-Hydroxynitrosamines (2) oxidiert, die spontan zu Alkyldiazohydroxides (3) zerlegen. Diese Verbindungen können an DNA zu binden, die DNA Addukte. Es wird vermutet, dass 2 werden weiter durch P450s Nitrosamides 4oxidiert. Diese können direkt an der DNA in Form binden, die neuartige DNA Addukte oder 3 zu bilden, die bekannte DNA Addukte hydrolysiert werden. R1 und R2 repräsentieren jede Alkylgruppe. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56312/56312fig1large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.</a>
Obwohl die α-Hydroxynitrosamine-Hypothese fest von umfangreichen Daten unterstützt wird, gibt es ein paar Ungereimtheiten; einem großen ist die kurze Halbwertszeit von α-Hydroxynitrosamines5,6. Es ist bekannt, dass diese Verbindungen an der Membran des endoplasmatischen Retikulum hergestellt werden und später Zellkern-DNA Alkylat. Angesichts ihrer Lebenszeit von ein paar Sekunden, ist es rätselhaft, wie diese Zwischenprodukte überleben erforderlichen Reise aber die Zellflüssigkeit. Eine Hypothese ist, dass ein Teil der α-Hydroxynitrosamines sind processively oxidiert, Nitrosamides7,8, die sind ziemlich stabil im Vergleich9. Dies würde vermutlich über Vorratsspeicherung von α-Hydroxynitrosamines im Cytochrom P450 aktiven auftreten. Präzedenzfall für diese Art der Oxidation ist mit Nikotin10, Alkohole11und einfache Alkylnitrosamines12,13gesehen worden. Darüber hinaus sind Nitrosamides direktwirkenden Karzinogene2,3. Basierend auf ihre Reaktivität9, werden diese Verbindungen geglaubt, produzieren DNA Addukte identisch mit denen aus α-Hydroxynitrosamines zusammen mit neuen, unerforschten DNA Addukte (Abbildung 1). So, diese Hypothese erklärt nicht nur den Transport durch das Zytosol, sondern auch die Bildung von DNA Schäden an Produkten.
In diesem Papier wird ein allgemeines Protokoll für die Beurteilung der in-Vitro -Cytochrom P450-vermittelte Umwandlung von Nitrosaminen in Nitrosamides beschrieben. Die bisher gemeldete Umwandlung von N′- Nitrosonornicotine (NNN), N′- Nitrosonorcotinine (NNC) von Cytochrom P450 2A6 ist als ein Beispiel14präsentiert. Anwendung dieses Protokolls zu einer Vielzahl von Enzym-Substrat-Systeme helfen, die Bedeutung der Nitrosamides im gesamten Nitrosaminen Stoffwechsel festzustellen.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Norcotinine</td>
			<td>AKoS GmbH (Steinen, Germany)</td>
			<td>CAS 17708-87-1, AKoS AK0S006278969</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acetic acid</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>695092</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acetic Anhydride</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>242845</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ammonium Acetate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>431311</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Barium Hydroxide</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>433373</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>D-Chloroform</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>151823</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HPLC Acetonitrile</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>34998</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Magnesium Sulfate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>M7506</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Methylene Chloride</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>34856</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium Nitrite</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>237213</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ViVid CYP2A6 Blue Screening Kit</td>
			<td>Life Technologies</td>
			<td>PV6140</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Zinc Sulfate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>221376</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>0.5 mL tubes</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>AB0533</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>100 mL round bottom flask</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>Z510424</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>125 mL Erlenmeyer flask</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>CLS4980125</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>125 mL Separatory Funnel</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>Z261017</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>25 mL round bottom flask</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>Z278262</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>500 MHz NMR Spectrometer</td>
			<td>Bruker</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Allegra X-22R Centrifuge</td>
			<td>Beckman-Coulter</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LC vials</td>
			<td>ChromTech</td>
			<td>CTC&#8211;0957&#8211;BOND</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LTQ Orbitrap Velos</td>
			<td>Thermo Scientific</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Magnetic Stir bar</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>Z127035</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NMR tube</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>Z274682</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>P1000, P200, and P10 pipettes</td>
			<td>Eppendorf</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rotary evaporator</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>Z691410</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>RSLCnano UPLC system</td>
			<td>Thermo Scientific</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Shaking Water Bath</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>FSSWB15</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stir plate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>CLS6795420</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PicoFrit Column</td>
			<td>New Objective</td>
			<td>PF3607515N5</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Luna C18, 5 um</td>
			<td>Phenomenex</td>
			<td>535913-1</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a general method for detecting nitrosamide formation in the in vitro metabolism of nitrosamines by cytochrome p450s

N-Nitrosamine sind eine gut etablierte Gruppe Umwelt Karzinogene, die Oxidation von Cytochrom P450 Aktivität zeigen erfordern. Die akzeptierteste Mechanismus der Stoffwechselaktivierung beinhaltet Bildung von α-Hydroxynitrosamines, die spontan an DNA alkylierende Agenten zu zerlegen. Ansammlung von DNA-Schäden und die daraus resultierende Mutationen kann letztlich zu Krebs führen. Neue deutet darauf hin, dass α-Hydroxynitrosamines weiter zu Nitrosamides processively von Cytochrom P450s oxidiert werden können. Da Nitrosamides in der Regel stabiler als α-Hydroxynitrosamines sind und auch DNA Alkylat können, kann Nitrosamides in Krebsentstehung eine Rolle spielen. In diesem Bericht beschreiben wir ein allgemeines Protokoll für die Bewertung der Nitrosamide Herstellung von in-vitro- Cytochrom P450-katalysierte Metabolismus von Nitrosaminen. Dieses Protokoll nutzt eine allgemeine Ausrichtung zur Synthese der relevanten Nitrosamides und eine in-vitro- Cytochrom P450 Stoffwechsel Assay mit flüssiger Chromatographie-Nanospray Ionisierung-hohe Auflösung Tandem-Massenspektrometrie zur Erkennung. Diese Methode erkannt N′- Nitrosonorcotinine als kleine Stoffwechselprodukt von N′- Nitrosonornicotine in der Beispiel-Studie. Die Methode hat hohe Empfindlichkeit und selektiv durch genaue Masse Erkennung. Anwendung dieser Methode auf eine Vielzahl von Nitrosaminen Cytochrom P450 Systeme können die Allgemeingültigkeit dieser Transformation zu bestimmen. Da Cytochrom P450s polymorph sind und in der Aktivität variieren, konnte ein besseres Verständnis der Nitrosamide Bildung in einzelnen Krebs-Risiko-Bewertung helfen.

Basierend auf der Arbeit von weißen Et Al. 19Norcotinine war Nitrosated, NNC sauber und in hoher Ausbeute (80-92 %), einen Standard für die in-vitro- Experiment zu produzieren. Strukturelle Hinweise für eine erfolgreiche Reaktion wurde von spektroskopische Analysen inklusive 1H-NMR, 13C-NMR, gemütlich und HSQC-(unterstützenden Informationen) zusammen mit HRMS, die die übergeordneten Masse [M + H] bestätigt erhalten<sup...

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A General Method for Detecting Nitrosamide Formation in the In Vitro Metabolism of Nitrosamines by Cytochrome P450s

Α-Hydroxylierung von krebserregenden Nitrosaminen durch Cytochrom P450s ist der anerkannte Stoffwechselweg, der DNA-schädigenden Zwischenprodukte, produziert die Mutationen verursachen. Neue Daten gibt jedoch weitere Oxidation zu Nitrosamides auftreten kann. Wir beschreiben eine allgemeine Methode zur Erkennung von Nitrosamides aus in-vitro- Cytochrom P450-katalysierte Metabolismus von Nitrosaminen hergestellt.

Eine allgemeine Methode zur Erkennung von Nitrosamide Formation in der In-vitro- Metabolismus von Nitrosaminen durch Cytochrom P450s

N-nitrosamines are a well-established group of environmental carcinogens, which require cytochrome P450 oxidation to exhibit activity. The accepted ...

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Research

JoVE Journal

Cancer Research

A General Method for Detecting Nitrosamide Formation in the In Vitro Metabolism of Nitrosamines by Cytochrome P450s

9.9K Aufrufe.  University of Minnesota. Α-Hydroxylierung von krebserregenden Nitrosaminen durch Cytochrom P450s ist der anerkannte Stoffwechselweg, der DNA-schädigenden Zwischenprodukte, produziert die Mutationen verursachen. Neue Daten gibt jedoch weitere Oxidation zu Nitrosamides auftreten kann. Wir beschreiben eine allgemeine Methode zur Erkennung von Nitrosamides aus in-vitro- Cytochrom P450-katalysierte Metabolismus von Nitrosaminen hergestellt.

Serie: A General Method for Detecting Nitrosamide Formation in the In Vitro Metabolism of Nitrosamines by Cytochrome P450s

The Drosophila Imaginal Disc Tumor Model: Visualization and Quantification of Gene Expression and Tumor Invasiveness Using Genetic Mosaics

Drosophila melanogaster has emerged as a powerful experimental system for functional and mechanistic studies of tumor development and progression in the context of a whole organism. Sophisticated techniques to generate genetic mosaics facilitate induction of visually marked, genetically defined clones surrounded by normal tissue. The clones can be analyzed through diverse molecular, cellular and omics approaches. This study describes how to generate fluorescently labeled clonal tumors of varying malignancy in the eye/antennal imaginal discs (EAD) of Drosophila larvae using the Mosaic Analysis with a Repressible Cell Marker (MARCM) technique. It describes procedures how to recover the mosaic EAD and brain from the larvae and how to process them for simultaneous imaging of fluorescent transgenic reporters and antibody staining. To facilitate molecular characterization of the mosaic tissue, we describe a protocol for isolation of total RNA from the EAD. The dissection procedure is suitable to recover EAD and brains from any larval stage. The fixation and staining protocol for imaginal discs works with a number of transgenic reporters and antibodies that recognize Drosophila proteins. The protocol for RNA isolation can be applied to various larval organs, whole larvae, and adult flies. Total RNA can be used for profiling of gene expression changes using candidate or genome-wide approaches. Finally, we detail a method for quantifying invasiveness of the clonal tumors. Although this method has limited use, its underlying concept is broadly applicable to other quantitative studies where cognitive bias must be avoided.

The Drosophila Imaginal Disc Tumor Model: Visualization and Quantification of Gene Expression and Tumor Invasiveness Using Genetic Mosaics

This protocol demonstrates how to generate fluorescently marked, genetically defined clonal tumors in the Drosophila eye/antennal imaginal discs (EAD). It describes how to dissect the EAD and brain from the third instar larvae and how to process them to visualize and quantify gene expression changes and tumor invasiveness.

Das<em&gt; Drosophila</em&gt; Imaginalscheibe Tumormodell: Visualisierung und Quantifizierung von Genexpression und Tumorinvasivität mit Genetischen Mosaiken

Drosophila melanogaster has emerged as a powerful experimental system for functional and mechanistic studies of tumor development and progression in the ...

Forschung

Krebsforschung

Evaporation-reducing Culture Condition Increases the Reproducibility of Multicellular Spheroid Formation in Microtiter Plates

Tumor models that closely imitate in vivo conditions are becoming increasingly popular in drug discovery and development for the screening of potential anti-cancer drugs. Multicellular tumor spheroids (MCTSes) effectively mimic the physiological conditions of solid tumors, making them excellent in vitro models for lead optimization and target validation. Out of the various techniques available for MCTS culture, the liquid-overlay method on agarose is one of the most inexpensive methods for MCTS generation. However, the reliable transfer of MCTS cultures using liquid-overlay for high-throughput screening may be compromised by a number of limitations, including the coating of microtiter plates (MPs) with agarose and the irreproducibility of uniform MCTS formation across wells. MPs are significantly prone to edge effects that result from excessive evaporation of medium from the exterior of the plate, preventing the use of the entire plate for drug tests. This manuscript provides detailed technical improvements to the liquid-overlay technique to increase the scalability and reproducibility of uniform MCTS formation. Additionally, details on a simple, semi-automatic, and universally applicable software tool for the evaluation of MCTS features after drug treatment is presented.

The uneven loss of medium from microtiter plates affects the reproducibility of uniform multicellular tumor spheroid formation. Improving culture conditions to reduce significant medium loss will improve the reproducibility of spheroid formation and the results of spheroid-based assays using the liquid-overlay technique.

Verdunstungsmindernde Kultur Zustand Erhöht die Reproduzierbarkeit von mehrzelligen Sphäroidformation in Mikrotiterplatten

Tumor models that closely imitate in vivo conditions are becoming increasingly popular in drug discovery and development for the screening of potential ...

A Unified Methodological Framework for Vestibular Schwannoma Research

Vestibular schwannomas are the most common neoplasms of the cerebellopontine angle, making up 6-8% percent of all intracranial growths. Though these tumors cause sensorineural hearing loss in up to 95% of affected individuals, the molecular mechanisms underlying this hearing loss remain elusive. This article outlines the steps established in our laboratory to facilitate the collection and processing of various primary human tissue samples for downstream research applications integral to the study of vestibular schwannomas. Specifically, this work describes a unified methodological framework for the collection, processing, and culture of Schwann and schwannoma cells from surgical samples. This is integrated with parallel processing steps now considered essential for current research: the collection of tumor and nerve secretions, the preservation of RNA and the extraction of protein from collected tissues, the fixation of tissue for the preparation of sections, and the exposure of primary human cells to adeno-associated viruses for application to gene therapy. Additionally, this work highlights the translabyrinthine surgical approach to collect this tumor as a unique opportunity to obtain human sensory epithelium from the inner ear and perilymph. Tips to improve experimental quality are provided and common pitfalls highlighted.

The goal of this protocol is to outline the collection and processing of human surgical samples for multiple downstream applications in vestibular schwannoma and Schwann cell research.

Ein einheitlicher methodischer Rahmen für die vestibuläre Schwannomforschung

Vestibular schwannomas are the most common neoplasms of the cerebellopontine angle, making up 6-8% percent of all intracranial growths. Though these ...

Moving Upwards: A Simple and Flexible In Vitro Three-dimensional Invasion Assay Protocol

Although 3D invasion assays have been developed, the challenge remains to study cells without affecting the integrity of their microenvironment. Traditional 3D assays such as the Boyden Chamber require that cells are displaced from the original culture location and moved to a new environment. Not only does this disrupt the cellular processes that are intrinsic to the microenvironment, but it often results in a loss of cells. These problems are especially challenging when dealing with cells that are either rare, or extremely sensitive to their microenvironment. Here, we describe the development of a 3D invasion assay that avoids both concerns. In this assay, cells are plated within a small well and an ECM matrix containing a chemoattractant is laid atop the cells. This requires no cell displacement, and allows the cells to invade upwards into the matrix. In this assay, cell invasion as well as cell morphology can be assessed within the collagen gel. Using this assay, we characterize the invasive capacity of rare and sensitive cells; the hybrid cells resulting from fusion between breast cancer cells MCF7 and mesenchymal/multipotent stem/stroma cells (MSCs).

Moving Upwards: A Simple and Flexible In Vitro Three-dimensional Invasion Assay Protocol

This protocol describes an inverted vertical invasion assay that could be used to quantify the migration and invasion capabilities of cells in a three-dimensional setting while preserving the cell microenvironment. This assay is suitable for rare and/or sensitive cells.

Nach oben bewegen: Eine einfache und Flexible In-vitro- dreidimensionale Invasion Assay Protokoll

Although 3D invasion assays have been developed, the challenge remains to study cells without affecting the integrity of their microenvironment. ...

Phosphopeptide Enrichment Coupled with Label-free Quantitative Mass Spectrometry to Investigate the Phosphoproteome in Prostate Cancer

Phosphoproteomics involves the large-scale study of phosphorylated proteins. Protein phosphorylation is a critical step in many signal transduction pathways and is tightly regulated by kinases and phosphatases. Therefore, characterizing the phosphoproteome may provide insights into identifying novel targets and biomarkers for oncologic therapy. Mass spectrometry provides a way to globally detect and quantify thousands of unique phosphorylation events. However, phosphopeptides are much less abundant than non-phosphopeptides, making biochemical analysis more challenging. To overcome this limitation, methods to enrich phosphopeptides prior to the mass spectrometry analysis are required. We describe a procedure to extract and digest proteins from tissue to yield peptides, followed by an enrichment for phosphotyrosine (pY) and phosphoserine/threonine (pST) peptides using an antibody-based and/or titanium dioxide (TiO2)-based enrichment method. After the sample preparation and mass spectrometry, we subsequently identify and quantify phosphopeptides using liquid chromatography-mass spectrometry and analysis software.

This protocol describes a procedure to extract and enrich phosphopeptides from prostate cancer cell lines or tissues for an analysis of the phosphoproteome via mass spectrometry-based proteomics.

Phosphopeptide Bereicherung gepaart mit quantitativen markierungsfreie Massenspektrometrie zu untersuchen, die Phosphoproteome bei Prostatakrebs

Phosphoproteomics involves the large-scale study of phosphorylated proteins. Protein phosphorylation is a critical step in many signal transduction ...

Detection of Lung Tumor Progression in Mice by Ultrasound Imaging

With ~1.6 million victims per year, lung cancer contributes tremendously to the worldwide burden of cancer. Lung cancer is partly driven by genetic alterations in oncogenes such as the KRAS oncogene, which constitutes ~25% of lung cancer cases. The difficulty in therapeutically targeting KRAS-driven lung cancer partly stems from having poor models that can mimic the progression of the disease in the lab. We describe a method that permits the relative quantification of primary KRAS lung tumors in a Cre-inducible LSL-KRAS G12D mouse model via ultrasound imaging. This method relies on brightness (B)-mode acquisition of the lung parenchyma. Tumors that are initially formed in this model are visualized as B-lines and can be quantified by counting the number of B-lines present in the acquired images. These would represent the relative tumor number formed on the surface of the mouse lung. As the formed tumors develop with time, they are perceived as deep clefts within the lung parenchyma. Since the circumference of the formed tumor is well-defined, calculating the relative tumor volume is achieved by measuring the length and width of the tumor and applying them in the formula used for tumor caliper measurements. Ultrasound imaging is a non-invasive, fast and user-friendly technique that is often used for tumor quantifications in mice. Although artifacts may appear when obtaining ultrasound images, it has been shown that this imaging technique is more advantageous for tumor quantifications in mice compared to other imaging techniques such as computed tomography (CT) imaging and bioluminescence imaging (BLI). Researchers can investigate novel therapeutic targets using this technique by comparing lung tumor initiation and progression between different groups of mice.

This protocol describes the steps taken to induce KRAS lung tumors in mice as well as the quantification of formed tumors by ultrasound imaging. Small tumors are visualized in early timepoints as B-lines. At later timepoints, relative tumor volume measurements are achieved by the measurement tool in the ultrasound software.

Nachweis der Lungentumorprogression bei Mäusen durch Ultraschall-Bildgebung

With ~1.6 million victims per year, lung cancer contributes tremendously to the worldwide burden of cancer. Lung cancer is partly driven by genetic ...

In Vitro Evaluation of Oncogenic Transformation in Human Mammary Epithelial Cells

Tumorigenesis is a multi-step process in which cells acquire capabilities&#160;that allow their growth, survival, and dissemination under hostile conditions. Different tests seek to identify and quantify these hallmarks of cancerous cells; however, they often focus on a single aspect of cellular transformation and, in fact, multiple tests are required for their proper characterization. The purpose of this work is to provide researchers with a set of tools to assess cellular transformation in vitro from a broad perspective, thereby making it possible to draw sound conclusions.
A sustained proliferative signaling activation is the major feature of tumoral tissues and can be easily monitored under in vitro conditions by calculating the number of population doublings achieved over time. Besides, the growth of cells in 3D cultures allows their interaction with surrounding cells, resembling what occurs in vivo. This enables the evaluation of cellular aggregation and, together with immunofluorescent labeling of distinctive cellular markers, to obtain information on another relevant feature of tumoral transformation: the loss of proper organization. Another remarkable characteristic of transformed cells is their capacity to grow without attachment to other cells and to the extracellular matrix, which can be evaluated with the anchorage assay.
Detailed experimental procedures to evaluate cell growth rate, to perform immunofluorescent labeling of cell lineage markers in 3D cultures, and to test anchorage-independent cell growth in soft agar are provided. These methodologies are optimized for Breast Primary Epithelial Cells (BPEC) due to its relevance in breast cancer; however, procedures can be applied to other cell types after some adjustments.

This protocol provides experimental in vitro tools to evaluate the transformation of human mammary cells. Detailed steps to follow-up cell proliferation rate, anchorage-independent growth capacity, and distribution of cell lineages in 3D cultures with basement membrane matrix are described.

In Vitro-Bewertung der onkogenen Transformation in menschlichen Mammaepithelzellen

Tumorigenesis is a multi-step process in which cells acquire capabilities&#160;that allow their growth, survival, and dissemination under hostile ...

Monitoring Breast Cancer Growth and Metastatic Colony Formation in Mice using Bioluminescence

Breast cancer is a frequent heterogeneous malignancy and the second leading cause of mortality in women, mainly due to distant organ metastasis. Several animal models have been generated, including the widely used orthotopic mouse models, where cancer cells are injected into the mammary fat pad. However, these models cannot help monitor tumor growth kinetics and metastatic colonization. Cutting-edge tools to monitor cancer cells in real time in mice will significantly advance the understanding of tumor biology. 
Here, breast cancer cell lines stably expressing luciferase and green fluorescent protein (GFP) were established. Specifically, this technique contains two sequential steps initiated by measuring the luciferase activity in vitro and followed by the implantation of the cancer cells into mammary fat pads of nonobese diabetic-severe combined immunodeficiency (NOD-SCID) mice. After the injection, both the tumor growth and metastatic colonization are monitored in real time by the noninvasive bioluminescence imaging system. Then, the quantification of GFP-expressing metastases in the lungs will be examined by fluorescence microscopy to validate the observed bioluminescence results. This sophisticated system combining luciferase and fluorescence-based detection tools evaluates cancer metastasis in vivo, which has great potential for use in breast cancer therapeutics and disease management.

Here, we describe a noninvasive monitoring method involving luciferase and green fluorescent protein expression in various breast cancer cell lines. This protocol provides a technique to monitor tumor formation and metastatic colonization in real time in mice.

Überwachung des Brustkrebswachstums und der metastasierenden Koloniebildung bei Mäusen mittels Biolumineszenz

Breast cancer is a frequent heterogeneous malignancy and the second leading cause of mortality in women, mainly due to distant organ metastasis. Several ...

Exploring the Arginine Methylome by Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy

Protein-bound arginine is commonly methylated in many proteins and regulates their function by altering the physicochemical properties, their interaction with other molecules, including other proteins or nucleic acids. This work presents an easily implementable protocol for quantifying arginine and its derivatives, including asymmetric and symmetric dimethylarginine (ADMA and SDMA, respectively) and monomethyl arginine (MMA). Following protein isolation from biological body fluids, tissues, or cell lysates, a simple method for homogenization, precipitation of proteins, and protein hydrolysis is described. Since the hydrolysates contain many other components, such as other amino acids, lipids, and nucleic acids, a purification step using solid-phase extraction (SPE) is essential. SPE can either be performed manually using centrifuges or a pipetting robot. The sensitivity for ADMA using the current protocol is about 100 nmol/L. The upper limit of detection for arginine is 3 mmol/L due to SPE saturation. In summary, this protocol describes a robust method, which spans from biological sample preparation to NMR-based detection, providing valuable hints and pitfalls for successful work when studying the arginine methylome.

The present protocol describes the preparation and quantitative measurement of free and protein-bound arginine and methyl-arginines by 1H-NMR spectroscopy.

Erforschung des Arginin-Methyloms durch Kernspinresonanzspektroskopie

Protein-bound arginine is commonly methylated in many proteins and regulates their function by altering the physicochemical properties, their interaction ...

Simultaneous Imaging and Flow-Cytometry-based Detection of Multiple Fluorescent Senescence Markers in Therapy-Induced Senescent Cancer Cells

Chemotherapeutic drugs can induce irreparable DNA damage in cancer cells, leading to apoptosis or premature senescence. Unlike apoptotic cell death, senescence is a fundamentally different machinery restraining&#160;propagation of cancer cells. Decades of scientific studies have revealed the complex pathological effects of senescent cancer cells in tumors and microenvironments that modulate cancer cells and stromal cells. New evidence suggests that senescence is a potent prognostic factor during cancer treatment, and therefore rapid and accurate detection of senescent cells in cancer samples is essential. This paper presents a method to visualize and detect therapy-induced senescence (TIS) in cancer cells. Diffuse large B-cell lymphoma (DLBCL) cell lines were treated with mafosfamide (MAF) or daunorubicin (DN) and examined for the senescence marker, senescence-associated &#946;-galactosidase (SA-&#946;-gal), the DNA synthesis marker 5-ethynyl-2&#8242;-deoxyuridine (EdU), and the DNA damage marker gamma-H2AX (&#947;H2AX). Flow cytometer imaging can help generate high-resolution single-cell images in a short period of time to simultaneously visualize and quantify the three markers in cancer cells.

Here we present a flow cytometry-based method for visualization and quantification of multiple senescence-associated markers in single cells.

Simultane Bildgebung und Durchflusszytometrie-basierte Detektion mehrerer fluoreszierender Seneszenzmarker in therapieinduzierten seneszenten Krebszellen

Chemotherapeutic drugs can induce irreparable DNA damage in cancer cells, leading to apoptosis or premature senescence. Unlike apoptotic cell death, ...