A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
מעכבי אצטילtransferases histone (HATs, המכונה גם ליסין אצטילטרנספראזים), כגון CBP/p300, הם טיפוליים פוטנציאליים לטיפול בסרטן. עם זאת, יש צורך בשיטות קפדניות לאימות מעכבים אלה. שלוש שיטות במבחנה לאימות כוללות ASSays HAT עם אצטילטרנספראזים רקומביננטי, immunoblotting עבור אצטילציה היסטון בתרבות התא, ו ChIP-qPCR.
לייסין אצטילtransferases (KATs) אצטילציה זליזה של שאריות לינזין על היסטונים וחלבונים אחרים לווסת דינמיקה כרומטין וביטוי גנים. KATs, כגון CBP/p300, נמצאים תחת חקירה אינטנסיבית כיוקדים טיפוליים בשל תפקידם הקריטי בגידולים של סוגי סרטן מגוונים. הפיתוח של מעכבי מולקולה קטנה רומן מיקוד התפקוד אצטילטרנספראז histone (HAT) של KATs הוא מאתגר ודורש תסרוקות חזקות שיכולות לאמת את הספציפיות והעוצמה של מעכבים פוטנציאליים.
מאמר זה מתאר צינור של שלוש שיטות המספקות אימות קפדני במבחנה עבור מעכבי HAT חדשניים (HATi). שיטות אלה כוללות צינור הבדיקה כובע אסיי, כרומטין Hyperacetylation עיכוב (ChHAI) אסיא, ו PCR כמותי חיסוני כרומטין (ChIP-qPCR). ב-HAT ASSay, ה-HATs הרקומביננטיים מצופים בהסטונים בתגובה למבחנה, ומאפשרים אצטילציה של שאריות לינזין ספציפיות על זנבות האבן. תגובה זו יכולה להיות חסומה על ידי HATi ואת הרמות היחסיות של אצטילציה היסטון ספציפית לאתר ניתן למדוד באמצעות immunoblotting. מעכבים שזוהו ב-HAT Assay צריכים להיות מאושרים בסביבה הסלולרית.
אסיי ChHAI משתמש immunoblotting למסך עבור הרומן HATi כי להקטין את hyperacetylation חזק של היסטונים המושרה על ידי מעכב deacetylase histone (HDACi). התוספת של HDACi הוא מועיל כי רמות בסיס של אצטילציה histone יכול להיות קשה לזהות באמצעות immunoblotting.
ה-HAT ו-ChHAI מודדים שינויים גלובליים באצטילציה של היסטון, אך אינם מספקים מידע אודות אצטילציה באזורים גנומיים ספציפיים. לכן, ChIP-qPCR משמש כדי לחקור את ההשפעות של HATi על רמות אצטילציה histone באלמנטים רגולטוריים גנים. זה מושג באמצעות פירוק חיסוני סלקטיבי של תסביכות היסטון-DNA וניתוח של ה-DNA המטוהר באמצעות qPCR. יחד, שלוש האמורות הללו מאפשרות אימות זהיר של הספציפיות, העוצמה והמנגנון של הפעולה של הרומן HATi.
לייסין אצטילtransferases (KATs) לדלל את האצטילציה של שאריות לייסין על חלבונים histone ולאהיסטון 1,,2,,3,,4. מחקרים אחרונים מגלים כי KATs ותפקוד אצטילטרנספראז שלהם יכול לקדם צמיחה גידול מוצק4,5,6,7,8,9. לדוגמה, חלבון מחייב CREB (CBP)/p300 הם שני KATs פרלוגים המסדירים מסלולי איתות רביםבסרטן 2,3. CBP/p300 יש פונקציה אצטילטרנספראז היסטון מאופיינת היטב (HAT) ללקט את Histone 3 ליסין 27 אצטילציה (H3K27ac)2,,4,,5,,10,,11, סמן חשוב עבור משפרי פעיל, אזורי קידום ותעתוקגנים פעיל 12,,13,,14. CBP/p300 לשמש כמפעילים שותף קריטי עבור נתיבי איתות פרו-צמיחה בגידולים מוצקים על ידי הפעלת שעתוק של אונקוגנים באמצעות אצטילציה של היסטון ותמלולגורמים אחרים 4,,9,,15,16,,17,18. בשל תפקידם בהתקדמות הגידול, CBP/p300 ו KATs אחרים נמצאים תחת חקירה לפיתוח מעכבי רומן החוסמים את הפונקציה האונקוגניתשלהם 4,,5,6,,7,8,,9,,18,,19,,20. A-485 ו GNE-049 מייצגים שני ניסיונות מוצלחים לפתח מעכבים חזקים וספציפיים עבור CBP/p3004,9. מעכבים נוספים נמצאים כעת תחת חקירה עבור CBP/p300 ו KATs אחרים.
האיכות של מעכבי KAT שתוארו קודם לכן (KATi) נקרא בשאלה, עם מעכבים רבים להשוויץ השפעות היעד ואפיון גרוע21. לכן, אפיון קפדני ואימות של מועמדים לסמים חדשניים חיוני לפיתוח של בדיקות כימיות באיכות גבוהה. להלן שלושה פרוטוקולים הנוהרים צינור לסינון ומאמתים בקפדנות את העוצמה והספנות של הרומן KATi, עם דגש ספציפי על עיכוב פונקציית HAT (HATi) של KATs. CBP/p300 והמעכבים שלהם משמשים כדוגמאות, אך פרוטוקולים אלה יכולים להיות מותאמים עבור KATs אחרים בעלי פונקציית HAT7.
הפרוטוקול הראשון הוא אצטילטרנספראז היסטון במבחנה (HAT) תסיסה המשתמשת p300 רקומביננטי מטוהרים והישטונים בתגובה מבוקרת צינור. תוואי זה הוא פשוט לביצוע, הוא חסכוני, ניתן להשתמש בו כדי לסנן תרכובות בהגדרת תפוקה נמוכה, ואינו דורש חומרים רדיואקטיביים. בפרוטוקול זה, p300 קתליציה רקומביננטי אצטילציה ליאזין על זנבות histone במהלך תקופת דגירה קצרה ואת רמות האצטילציה histone נמדדים באמצעות נהלי אימונובולוט סטנדרטיים. התגובה האנזימטית יכולה להתבצע בנוכחות או בהיעדר מעכבי CBP/p300 כדי לסנן עבור תרכובות להפחית אצטילציה histone. בנוסף, ניתן להשתמש ב-HAT כדי לוודא אם תרכובות חדשניות הן סלקטיביות עבור CBP/p300 על-ידי הערכת פעילותן מול KAT מטוהרים אחרים, כגון PCAF. Assay כובע הוא נקודת התחלה מצוינת לחקירת מעכבי רומן בשל הפשטות שלה, עלות נמוכה, ואת היכולת לקבוע את העוצמה / לקטיביות של מעכב. אכן, פרוטוקול זה משמש לעתים קרובות בספרות כמסכים במבחנה5,10. עם זאת, מעכבים שזוהו ב- HAT assay לא תמיד יעילים בתרבות התא כי תגובת מבחנה היא הרבה יותר פשוטה מאשר מערכת תא חי. לכן, זה חיוני כדי לאפיין מעכבים נוספים בניסויים תרבות התא22,23.
הפרוטוקול השני בצינור הוא עיכוב Hyperacetylation כרומטין (ChHAI) אסה. זה תא מבוסס assay מנצל מעכבי deacetylase histone (HDACi) ככלי היסטונים hyperacetylate בכרומטין לפני דגירה שיתופית עם HATi24. אצטילציה היסטון בסיס יכול להיות נמוך בתרבות התא, מה שהופך את זה קשה בדיקה באמצעות immunoblotting ללא תוספת של HDACi כדי להגדיל את האצטילציה. מטרת ההסדה ChHAI היא לזהות את הרומן HATi שיכול להקטין את העלייה באצטילציה היסטון הנגרמת על ידי עיכוב HDAC. היתרונות של אסיי זה כוללים את העלות הנמוכה שלה, קלות יחסית לבצע, ואת השימוש בתאים בתרבות, אשר מספק רלוונטיות פיזיולוגית יותר מאשר צינור הבדיקה HAT assay. בדומה ל- HAT assay, פרוטוקול זה משתמש ב- immunoblotting סטנדרטי לאיסוף נתונים.
ASSay HAT ו ChHAI לספק נתונים על העוצמה של תרכובות חדשניות לעיכוב אצטילציה histone העולמי, אבל אינם מספקים תובנה כיצד תרכובות אלה משפיעות על שינויים באזורים גנומיים ספציפיים. לכן, הפרוטוקול הסופי, כרומטין Immunoprecipitation-כמוות פולימראז תגובת שרשרת (ChIP-qPCR) הוא ניסוי תרבות התא החוקר אינטראקציות DNA-חלבון באזורים ספציפיים של הגנום. בפרוטוקול ChIP, כרומטין הוא crosslinked כדי לשמר אינטראקציות חלבון DNA. הכרומטין מופק לאחר מכן מתאי ותסביך חלבון ה-DNA עובר פירוק חיסוני סלקטיבי עבור חלבון של עניין (למשל, באמצעות נוגדן ספציפי עבור H3K27ac). לאחר מכן ה-DNA מטוהר וניתח באמצעות qPCR. לדוגמה, ChIP-qPCR יכול לשמש כדי לקבוע אם רומן HATi downregulates אצטילציה histone באונקוגנים בודדים, כגון Cyclin D125. בעוד ChIP-qPCR היא טכניקה נפוצה בשימוש בתחום, זה יכול להיות קשה לייעל4,10,26. פרוטוקול זה מספק עצות למניעת מלכודות פוטנציאליות שעלולות להתרחש בעת ביצוע הליך ChIP-qPCR וכולל בדיקות בקרת איכות שיש לבצע בנתונים.
כאשר נעשה שימוש יחד, שלושת הפרוטוקולים הללו מאפשרים אפיון קפדני ואימות של הרומן HATi. בנוסף, שיטות אלה מציעות יתרונות רבים כי הם קלים לביצוע, זול יחסית ולספק נתונים על אצטילציה histone גלובלית, כמו גם אזורית.
1. במבחנה כובע תסה
2. תסה ChHAI
3. ChIP-qPCR
הערה: הפרוטוקול שלהלן מתואר עבור מעכבי p300 כדוגמה.
במבחנה היסטון אצטילטרנספראז (HAT) assay יכול לשמש כדי לבדוק עבור תרכובות לעכב את פעילות p300 HAT לכיוון היסטון. איור 1A מספק תרשים ניסיוני עבור תרשים HAT. חומצה אנאקרדית, HATiידוע 3,38, היה מנוצל בהסכם זה בטווח ריכוז של 12.5-100 μM. ב 100 μM, חומצה אנאקרדית downregulates ...
לייסין אצטילtransferases (KATs) אצטילאט כמה שאריות ליאזין על זנבות histone ותמלול גורמים לווסתשעתוק גנים 2,,3. עבודה בשני העשורים האחרונים חשפה כי KATs, כגון CBP/p300, PCAF ו GCN5, אינטראקציה עם גורמי שעתוק oncogenic ולעזור להניע גידולים במספר סוגיגידול מוצק 4,
למחברים אין ניגודי עניינים או גילויים.
עבודה זו נתמכה על ידי מענקים של ג'יימס ואסתר קינג תוכנית מחקר ביו רפואי (6JK03 ו 20K07), ו Bankhead-Coley סרטן תוכנית מחקר (4BF02 ו 6BC03), פלורידה מחלקת הבריאות, פלורידה סרטן השד הקרן, ו UF בריאות סרטן מרכז. בנוסף, ברצוננו להודות לד"ר זכריה אוסקינג וד"ר אנדריאה לין על תמיכתם במהלך תהליך הפרסום.
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 PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved