ヒト細胞中の内因性リン酸化STATタンパク質の測定のための時間分解フェルスター共鳴エネルギー移動アッセイ

要約

時間分解フェルスター共鳴エネルギー移動細胞ベースのアッセイプロトコルは、384ウェルフォーマットの細胞溶解物中の内因性リン酸化シグナルトランスデューサおよび転写活性化剤(STAT)1/3/4/5/6タンパク質の単純、特異的、高感度、および堅牢な定量のために記載されています。

要約

ヤヌスキナーゼ(JAK)/シグナルトランスデューサーおよび転写の活性化因子(STAT)シグナル伝達経路は、サイトカインおよび成長因子に対する細胞応答を媒介する上で重要な役割を果たしている。STATタンパク質は、主にJAKによって媒介されるチロシンリン酸化によって活性化される。STATシグナル伝達経路の異常な活性化は、多くのヒト疾患、特に癌および免疫関連状態に関与している。したがって、天然細胞シグナル伝達環境内でのSTATタンパク質のリン酸化をモニターする能力は、学術的および創薬的研究の両方にとって重要である。リン酸化STATタンパク質を定量するために利用可能な従来のアッセイ形式には、ウェスタンブロッティングおよび酵素結合免疫吸着アッセイ(ELISA)が含まれる。これらの異種の方法は、労働集約的でスループットが低く、ウェスタンブロッティングの場合、信頼性が低い(特異的な)ことがよくあります。均質な(洗浄なしの)方法が利用可能であるが、依然として高価である。

ここでは、新規サンダー時間分解フェルスター共鳴エネルギー移動(TR-FRET)プラットフォームを使用して、接着細胞または浮遊細胞からの細胞溶解物中のリン酸化STAT1(Y701)、STAT3(Y705)、STAT4(Y693)、STAT5(Y694/Y699)、およびSTAT6(Y641)の内因性レベルの384ウェルフォーマットで、高感度で堅牢で費用対効果の高い測定のための詳細なプロトコルが提供されています。細胞アッセイのワークフローはシンプルで高速で、ハイスループットスクリーニング(HTS)用に設計されています。アッセイプロトコルは柔軟で、少量サンプル(15 μL)を使用し、1つの試薬添加ステップのみを必要とし、低スループットおよびハイスループットのアプリケーションに適合させることができます。各ホスホ-STATサンドイッチイムノアッセイは、既知のアゴニストおよび阻害剤を用いて最適化された条件下で検証され、予想される薬理学およびZ'因子値を生成する。TR-FRETアッセイはレシオメトリックであり、洗浄ステップを必要としないため、従来のアプローチよりもはるかに優れた再現性を提供します。この一連のアッセイは、細胞処理後の特異的リン酸化STATタンパク質のより包括的な分析、およびJAK/STATシグナル伝達経路の特異的および選択的モジュレーターのスクリーニングおよび特性評価のための新しい費用対効果の高いツールを提供します。

概要

JAK/STATシグナル伝達経路は、多様なサイトカイン、インターフェロン、成長因子、および関連分子に対する細胞応答を媒介する上で重要な役割を果たしています^1,2。これらのリガンドの特異的細胞表面受容体への結合はJAKの活性化をもたらし、JAKは特定のチロシン残基のリン酸化によってSTATタンパク質を活性化する。STATリン酸化は、それらの二量体化および核への転座をもたらし、そこで調節された標的遺伝子の転写にその効果を発揮する。STAT ファミリは、STAT1、STAT2、STAT3、STAT4、STAT5a、STAT5b、および STAT6 の 7 つのメンバーで構成されています。メンバーは、増殖、分化、アポトーシス、血管新生、および免疫系調節を含む生理学的細胞プロセスの調節において複雑かつ不可欠な役割を果たす。STATシグナル伝達経路の異常な活性化は、多くのヒト疾患、特に癌および免疫関連状態に関与している^3,4。したがって、天然細胞シグナル伝達環境におけるSTATタンパク質のリン酸化を評価する能力は、学術的および創薬的研究の両方にとって重要である。

今日まで、STATを含む細胞内リン酸化タンパク質レベルを測定するために使用される従来の方法は、....

プロトコル

1. 細胞培養

1. 加湿した37°C/5%_CO2 インキュベーター内で細胞を維持し、10%ウシ胎児血清(FBS)を添加したDMEM(HeLaおよびA431細胞)または15%FBSを添加したRPMI(U266B1細胞)のいずれかで培養する。70〜80%のコンフルエントに達するまで細胞を培養し、次いでそれらをトリプシン処理して継代するか、アッセイに使用する。
   注:培地にはフェノールレッドが含まれていました。アッセイを実施する前に、どの細胞株についても血清飢餓は実施されなかった。

2. 接着細胞を用いた2プレートアッセイプロトコルを用いた刺激剤または阻害剤滴定

注:この手順では、試験化合物の希釈系列から濃度 - 応答曲線を生成することによって、刺激剤または阻害剤の効力を決定する方法について説明します。

1. 細胞播種
   1. 事前に最適化された密度で 50 μL の細胞 (STAT3 と STAT6 の両方で 40,000 HeLa 細胞/ウェル、STAT5 で 75,000 A431 細胞/ウェル) を適切な培養液中の 96 ウェル組織培養処理プレートに分注します。37°C/5%_CO2で一晩インキュベートする。
      注:最適な細胞密度と培養インキュベーション時間を決定する必要があります。
....

結果

各 THUNDER TR-FRET アッセイは、付着細胞 (HeLa または A431) または浮遊細胞 (U266B1) を JAK/STAT経路特異的アクチベーターまたはインヒビターで処理し、該当する場合は特定のリン酸化 STAT および総 STAT のレベルを測定することによって薬理学的に検証されました。アッセイは、2プレート転写プロトコルおよび事前に最適化されたアッセイ条件を使用して、384ウェルフォーマットで実施しました。図3.......

ディスカッション

ウェスタンブロッティングやELISAベースの方法などの従来のリンタンパク質分析方法と比較して、THUNDER TR-FRET細胞アッセイのワークフローはシンプルで高速で、少量のサンプル(15 μL)を使用し、384ウェルフォーマットのHTS用に設計されており、自動化に非常に適しています。アッセイプロトコルは柔軟性があり、中スループットおよび高スループットの両方のアプリケーションに容易に適合さ.......

資料

Name	Company	Catalog Number	Comments
96-well microplate, clear, flat bottom, polystyrene, tissue culture-treated, sterile	Corning	3595	This is the plate for culturing cells when using the two-plate assay protocol. Other cell culture 96-well plates can be used
384-well microplate, white, low-volume	PerkinElmer	6007290	This is the plate for TR-FRET detection when using the two- or one-plate assay protocols. Other low-volume, white 384-well plates can be used
A431 cell line	ATCC	CRL-1555
Adhesive microplate seal	PerkinElmer	6050185
DMSO	Fisher	D159-4
Dulbecco’s modified Eagle medium (DMEM)	Wisent	319-005-CL	THUNDER TR-FRET is compatible with culture medium containing phenol red
EnVision Xcite Multilabel plate reader	PerkinElmer	2104-0020A	The assays can be performed on a variety of plate readers equipped with the TR-FRET option
Erlotinib hydrochloride	Sigma	CDS022564
Falcon tissue culture treated flasks	Fisher	13-680-65
Fetal bovine serum (FBS)	Wisent	098-150
HeLa cell line	ATCC	CCL-2
JAK Inhibitor 1	Cayman Chemical	15146
Orbital plate shaker	Many options available	Not applicable
Recombinant human EGF	PeproTech	AF-100-15
Recombinant human IFNα2b	ProSpec	CYT-460
Recombinant human IL-4	R&D Systems	204-IL
Roswell Park Memorial Institute 1640 medium (RPMI)	Wisent	350-007-CL	THUNDER TR-FRET is compatible with culture medium containing phenol red
THUNDER Phospho-STAT1 (Y701) + Total STAT1 TR-FRET Cell Signaling Assay Kit	BioAuxilium Research	KIT-STAT1PT-500
THUNDER Phospho-STAT3 (Y705) + Total STAT3 Cell Signaling Assay Kit	BioAuxilium Research	KIT-STAT3PT-500
THUNDER Phospho-STAT4 (Y693) + Total STAT4 TR-FRET Cell Signaling Assay Kit	BioAuxilium Research	KIT-STAT4PT-500
THUNDER Phospho-STAT5 (Y694/Y699) + Total STAT5 TR-FRET Cell Signaling Assay Kit	BioAuxilium Research	KIT-STAT5PT-500
THUNDER Phospho-STAT6 (Y641) + Total STAT6 TR-FRET Cell Signaling Assay Kit	BioAuxilium Research	KIT-STAT6PT-500
Trypsin/EDTA 0.05%	Wisent	325-542-CL
U266B1 cell line	ATCC	TIB-196
Ultrapure water	NA	NA	Use Milli-Q grade water (18 MΩ.cm) to dilute Lysis Buffer and Detection Buffer