Для просмотра этого контента требуется подписка на Jove Войдите в систему или начните бесплатную пробную версию.
Представлены здесь четыре протокола для создания и эксплуатации дрожжей Saccharomyces cerevisiae репортер штаммов для изучения человека P53 трансактивации потенциал, последствия его различных связанных с раком мутаций, совместно выраженных взаимодействующих белков, и эффекты конкретных малых молекул.
Вывод о том, что известный белок P53 млекопитающих может выступать в качестве транскрипции фактор (TF) в дрожжах S. cerevisiae позволило для разработки различных функциональных анализов для изучения воздействия 1) связывающий сайт (т.е., элемент ответа (RE) варианты последовательности на P53 трансактивации специфичности или 2) TP53 мутации, совместно выраженные кофакторы, или небольшие молекулы на P53 трансактивации деятельности. Разработаны различные базовые и трансляционные исследовательские приложения. Экспериментально эти подходы используют два основных преимущества модели дрожжей. С одной стороны, простота редактирования генома позволяет быстро строить качественные или количественные системы репортера, используя изогенные штаммы, которые отличаются только на уровне конкретного P53-RE для изучения последовательности-специфическости P53-зависимых трансактивации. С другой стороны, наличие регулируемых систем эктопического выражения P53 позволяет оценивать трансактивацию в широком диапазоне экспрессии белка. Рассмотрены в этом докладе широко используются системы, которые основаны на генах цвет репортера, люциферазе и росте дрожжей, чтобы проиллюстрировать их основные методологические шаги и критически оценить их прогностической силы. Кроме того, крайняя универсальность этих подходов может быть легко использована для изучения различных TFs, включая P63 и P73, которые являются другими членами семейства генов TP53.
Транскрипция является чрезвычайно сложным процессом, включающим динамическую, пространственную и временную организацию транскрипционных факторов (ТФ) и кофакторов для набора и модуляции РНК-полимераз на хроматиновых регионах в ответ на специфические стимулы1 . Большинство TFs, в том числе человека P53 супрессор опухоли, признают конкретные цис-действующих элементов в виде последовательностей ДНК, называемых ответных элементов (REs), которые состоят из одного (или несколько) уникальных мотивов 6-10 нуклеотидов долго. В рамках этих мотивов, отдельные позиции могут показать различные степени изменчивости2, как правило, суммируется по позиции вес матрицы (PWM) или логотипы3,4.
Дрожжи S. cerevisiae является подходящей модельной системой для изучения различных аспектов человеческих белков через дополнения анализы, эктопические выражения, и функциональные анализы, даже если ортололожный дрожжевой ген не присутствует5, 6 , 7. Из-за эволюционного сохранения базальных компонентов транскрипционной системы8, многие человеческие TFs (когда эктопически выражается в дрожжевых клетках) может модулировать выражение гена репортера, действуя через промоутеров инженерии содержат соответствующие REs. Система транскрипционной модели, представленная здесь для человека P53, характеризуется тремя основными переменными, эффекты которых могут быть модулированы: 1) модальность выражения и тип P53, 2) re последовательность управления P53-зависимой транскрипции, и 3) тип ген репортера(рисунок 1A).
Что касается модальности выражения P53, S. cerevisiae позволяет выбирать индуцируемую, репрессивную или составную промоутеров9,10,11. В частности, индуцированный промоутер GAL1 позволяет базальный (используя раффиноз в качестве источника углерода) или переменной (путем изменения количества галактозы в средствах массовой информации) выражение TF в дрожжах. В самом деле, тонко настраиваемый выражение представляет собой критическое развитие для изучения не только P53 себя, но и другие белки семьи P5312,13.
Что касается типа REs, контролирующего P53-зависимое выражение, S. cerevisiae позволяет строить различные штаммы репортера, обладающие уникальными различиями в RE интереса в ином изогенном фоне. Эта цель достигается с помощью адаптации особенно универсальный подход к редактированию генома, разработанный в S. cerevisiae, называется delitto perfetto12,14,15,16.
Кроме того, различные гены репортеров (т.е. URA3, HIS3 и ADE2) могут быть использованы для качественной и количественной оценки транскрипционной деятельности человека TFs в S. cerevisiae, каждый с конкретными особенностями, которые могут быть адаптированы к экспериментальным потребностям17,18,19,20,21. Выражение этих генов репортера придает uracil, гистидин, и аденина прототрофии, соответственно. Репортер URA3 не позволяет рост клеток в присутствии 5-FOA, а также, и, таким образом, он может быть противопоставить. Система репортеров ADE2 имеет то преимущество, что, помимо выбора питательных веществ, она позволяет идентифицировать дрожжевые клетки, которые выражают дикий тип (т.е. функциональный на экспрессии ADE2) или мутант (т.е.не функциональный на ADE2 ) P53 из колонии цвета.
Например, дрожжевые клетки, выражающие ген ADE2, генерируют белые колонии нормального размера на пластинах, содержащих ограничивающие количества аденина (2,5-5,0 мг/л), в то время как те, которые плохо или не транскрибируют, появляются на той же пластине, что и меньший красный (или розовый) Колонии. Это связано с накоплением промежуточного в аденина биосинтетических пути (т.е. P-рибосиламино-имидазол, который ранее был назван амино-имидазол риботид или AIR), который преобразуется в форме красного пигмента. Качественный цвет на основе ADE2 репортер ген с тех пор был заменен на количественные Светлячок Photinus пиралис (LUC1)12,22. Совсем недавно репортер ADE2 был объединен с репортером лака в простой в оценке, полуколичественный, двойной репортер ассс, который может быть использован для подкласса класса P53 мутантов в соответствии с их остаточным уровнем функциональности 23.
Флуоресцентные репортеры, такие как EGFP (улучшенный зеленый флуоресцентный белок) или DsRed (Discosoma sp. red fluorescent protein), также использовались для количественной оценки трансактивационной активности, связанной со всеми возможными мутациями неправильности в TP53 последовательность кодирования24. Наконец, вероятность объединения настраиваемых промоутеров для экспрессии аллелей P53 с изогенными штаммами дрожжей, отличающимися для гена RE и/или репортера, привела к разработке матрицы данных, которая генерирует уточненную классификацию связанных с раком и зародышевых мутант P53 аллели25,26,27.
Описанные выше подходы используются для измерения транскрипционной активности белка P53. Тем не менее, выражение дикого типа P53 в дрожжах S. cerevisiae28 и Schizosaccharomyces pombe29 может вызвать замедление роста, которое было связано с арестом клеточного цикла28,30 или клеточная смерть31. В обоих случаях ингибирование роста дрожжей вызвано высоким выражением P53 и коррелирует с потенциальной транскрипционной модуляцией эндогенных дрожжевых генов, участвующих в росте клеток. Поддерживая эту гипотезу, потеря функции мутант P53 R273H не вмешиваться в рост дрожжевых клеток, когда выражается на аналогичных уровнях, как дикий тип P5332. И наоборот, выражение в дрожжах токсичного мутанта P53 V122A (известный более высокой транскрипционной активностью по сравнению с диким типом P53) вызвало более сильный тормозной эффект роста, чем дикий тип P5332.
Кроме того, было продемонстрировано, что человек MDM2 был в состоянии ингибировать человека P53 транскрипционной активности в дрожжах, способствуя его убиквиции и последующей деградации33. Соответственно, способность человека MDM2 и MDMX ингибировать P53-индуцированного ингибирования роста дрожжей было продемонстрировано32,34. В дополнительном исследовании, корреляция между P53 транскрипционной активности и уровней экспрессии актина была установлена, с определением предполагаемых P53 RE вверх по течению на гене ACT1 в дрожжах32. Последовательно, экспрессия актина была усилена диким типом P53 и тем более P53 V122A, но не мутантом P53 R273H. И наоборот, экспрессия действия P53 уменьшилась в со-присутствии ингибиторов P53 MDM2, MDMX, или пифитрин-З (маломолекулярный ингибитор транскрипционной активности P53), согласующиеся с результатами, основанными на оценке роста дрожжей. Важно отметить, что эти результаты установили корреляцию между P53-индуцированной ингибирования роста и степень его активности в дрожжах, который также был использован для выявления и изучения малых молекул, модулирующих Функции P5328,34 , 35.
1. Строительство ADE2 или LUC1 репортер дрожжей штаммов, содержащих конкретные RE (yAFM-RE или yLFM-RE)
2. Оценка способности трансактивации белка P53 с использованием качественного анализа дрожжей ADE2 на основе цвета
3. Оценка способности трансактивации белка P53 с использованием количественного люминесценции на основе LUC1 дрожжей анализ
4. Оценка ингибирования роста белка P53 с использованием фенотипического анализа дрожжей
Строительство ADE2 или LUC1 репортер дрожжей штаммов
Delitto perfettoapproach12,14,15,16 был адаптирован для строительства ...
Дрожжи на основе анализов оказались полезными для изучения различных аспектов функций белка P53. Эти анализы особенно чувствительны для оценки потенциала трансактивации P53 по отношению к вариантам целевых объектов RE, включая оценку функциональных полиморфизмов. Использование цветных ...
Авторы не заявляют о конфликте интересов.
Мы благодарим Европейский союз (FedER средств POCI/01/0145/FEDER/007728 через Programa Operacional Factores de Competitividade - COMPETE) и национальные фонды (FCT/MEC, Funda'o пара Ci'ncia e Tecnologia и Министерио да Эдукао э Ciincia) в соответствии с Соглашение о партнерстве PT2020 UID/Куи/50006/2019 и проекты (3599-PPCDT) PTDC/DTP-FTO/1981/2014 - POCI-01-0145-FEDER-016581. Стипендии ФСТ: SFRH/BD/96189/2013 (С. Гомес). Эта работа была поддержана Компанией С. Паоло, Турин, Италия (проект 2017.0526) и Министерством здравоохранения (Проект 5x1000, 2015 и 2016; текущие исследования 2016). Мы глубоко благодарим д-ра Терезу Лопес-Ариас Черногорию (Университет Тренто, учебные лаборатории экспериментальных наук) за помощь в видеозаписи.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
L-Aspartic acid | SIGMA | 11189 | |
QIAquick PCR Purification Kit | QIAGEN | 28104 | |
L-Phenylalanine | SIGMA | 78019 | |
Peptone | BD Bacto | 211677 | |
Yeast ex+A2:C26tract | BD Bacto | 212750 | |
Difco Yeast Nitrogen Base w/o Amino Acids and Ammonium Sulfate | BDTM | 233520 | |
Lithium Acetate Dihydrate | SIGMA | 517992 | |
Bacteriological Agar Type A | Biokar Diagnostics | A1010 HA | |
G418 disulfate salt | SIGMA | A1720 | |
Ammonium Sulfate | SIGMA | A2939 | |
L-Arginine Monohydro-chloride | SIGMA | A5131 | |
Adenine Hemisulfate Salt | SIGMA | A9126 | |
Passive Lysis Buffer 5x | PROMEGA | E1941 | |
Bright-Glo Luciferase Assay System | PROMEGA | E2620 | |
5-FOA | Zymo Research | F9001 | |
D-(+)-Galactose | SIGMA | G0750 | |
L-Glutamic acid | SIGMA | G1251 | |
Dextrose | SIGMA | G7021 | |
L-Histidine | SIGMA | H8125 | |
L-Isoleucine | SIGMA | I2752 | |
L-Lysine | SIGMA | L1262 | |
L-Leucine | SIGMA | L8000 | |
L-Methionine | SIGMA | M2893 | |
PEG | SIGMA | P3640 | |
D-(+)-Raffinose Pentahydrate | SIGMA | R0250 | |
L-Serine | SIGMA | S4500 | |
L-Tryptophan | SIGMA | T0271 | |
L-Threonine | SIGMA | T8625 | |
Uracil | SIGMA | U0750 | |
L-Valine | SIGMA | V0500 |
Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи
Запросить разрешениеThis article has been published
Video Coming Soon
Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены