Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.
Method Article
Histon asetiltransferaz inhibitörleri (HATs, ayrıca lizin asetiltransferazolarak da bilinir), CBP/p300 gibi, kanser tedavisi için potansiyel tedavi vardır. Ancak, bu inhibitörleri doğrulamak için sıkı yöntemler gereklidir. Doğrulama için üç in vitro yöntem rekombinant asetiltransferazlar ile HAT tahlilleri dahil, hücre kültüründe histon asetilasyon için immünoblot, ve ChIP-qPCR.
Lizin asetiltransferazlar (KATs) kromatin dinamiklerini ve gen ekspresyonunu düzenlemek için histones ve diğer proteinler üzerindeki lizin kalıntılarının asetilasyonını katalizler. CBP/p300 gibi KAT'lar, çeşitli kanserlerin tümörigenezindeki kritik rollerinden dolayı terapötik hedefler olarak yoğun bir araştırma altındadır. KAT'ların histon asetiltransferaz (HAT) fonksiyonunu hedefleyen yeni küçük molekül inhibitörlerinin geliştirilmesi zordur ve potansiyel inhibitörlerin özgüllüğünü ve gücünü doğrulayabilen sağlam tahliller gerektirir.
Bu makalede, yeni HAT inhibitörleri (HATi) için titiz in vitro doğrulama sağlayan üç yöntemden oluşan bir boru hattı özetlenmiştir. Bu yöntemler arasında test tüpü HAT testi, Kromatin Hiperasetilasyon İnhibisyonu (ChHAI) testi ve Kromatin İmmünen-kantitatif PCR (ChIP-qPCR) sayılabilir. HAT testinde, rekombinant HAT'ler bir test tüpü reaksiyonunda histones ile kuluçkaya yatırılır, histon kuyruklarında spesifik lizin kalıntılarının asetilasyonuna izin verilir. Bu reaksiyon bir HATi ile engellenebilir ve bölgeye özgü histon asetilasının göreceli düzeyleri immünoblotting ile ölçülebilir. HAT satoyonunda tanımlanan inhibitörlerin hücresel ortamda doğrulanmaları gerekir.
ChHAI testi, histon deasetilaz inhibitörü (HDACi) tarafından indüklenen histones'un sağlam hiperasetilasyonunun zayıflatılan yeni HATi'yi taramak için immünolotlama kullanır. Histon asetilasyonunun bazal düzeylerini immünoblotting yoluyla tespit etmek zor olabilir, çünkü bir HDACi eklenmesi yararlıdır.
HAT ve ChHAI tahlilleri histon asetilasyonundaki küresel değişiklikleri ölçer, ancak spesifik genomik bölgelerde asetilasyon hakkında bilgi vermez. Bu nedenle, ChIP-qPCR gen düzenleyici elementlerde histon asetilasyon düzeyleri üzerinde HATi etkilerini araştırmak için kullanılır. Bu histon-DNA komplekslerinin selektif immünopresidasyon ve qPCR ile saflaştırılmış DNA analizi ile gerçekleştirilir. Birlikte, bu üç tahliller özgüllük, potens ve roman HATi eylem mekanizması dikkatli doğrulama için izin verir.
Lizin asetiltransferazlar (KATs) hem histon hem de histon olmayan proteinler11,2,3,4lizin kalıntılarının asetilasyon katalaz. Son araştırmalar KATs ve asetiltransferaz fonksiyonu katı tümör büyümesini teşvik edebilir ortaya koymaktadır4,5,6,7,8,9. Örneğin, CREB bağlayıcı protein (CBP)/p300 kanser çok sayıda sinyal yollarını düzenleyen iki paralog KATsvardır 2,3. CBP/ p300 iyi histon asetiltransferaz karakterize var (HAT) fonksiyonu ve histon katalize 3 Lizin 27 asetilasyon (H3K27ac)2,4,5,10,11, aktif arttırıcılar için önemli bir belirteç, organizatör bölgeleri ve aktif gen transkripsiyon12,13,,14. CBP/p300, mitaşlar ve diğer transkripsiyon faktörlerinin asetilasyonu ile onkogenlerin transkripsiyonaktik tarafından katı tümörlerde pro-büyüme sinyal yolları için kritik ko-aktivatörler olarak hizmetvermektedir 4,9,15,16,17,18. Tümör ilerlemesindeki rollerinden dolayı, CBP/p300 ve diğer KAT'ler onkojenik fonksiyonlarını engelleyen yeni inhibitörlerin gelişimi için araştırma altındadır4,5,6,7,8,9,18,19,,20. A-485 ve GNE-049 CBP/p3004için güçlü ve spesifik inhibitörleri geliştirmek için iki başarılı girişimleri temsil,9. Ek inhibitörleri şu anda CBP/p300 ve diğer KATs için soruşturma altındadır.
Daha önce açıklanan KAT inhibitörlerinin (KATi) kalitesi sorgulanıyor, birçok inhibitör hedef etkileri ve kötü karakterizasyonu gösteren21. Bu nedenle, yeni ilaç adaylarının titiz karakterizasyonu ve doğrulanması yüksek kaliteli kimyasal probların geliştirilmesi için gereklidir. Burada özetlenen tarama için bir boru hattı oluşturan ve titizlikle potens ve yeni KATi özgüllüğü doğrulayan üç protokolleri, HAT fonksiyonu inhibe belirli bir odak ile (HATi) KATs. CBP/p300 ve inhibitörleri örnek olarak kullanılır, ancak bu protokoller HATfonksiyonu7 olan diğer KAT'lar için uyarlanabilir.
İlk protokol, kontrollü test tüpü reaksiyonunda saflaştırılmış rekombinant p300 ve histones kullanan in vitro histone asetilea (HAT) testidir. Bu testi gerçekleştirmek kolaydır, maliyet-etkindir, bileşikleri düşük iş ortamında taramak için kullanılabilir ve radyoaktif maddeler gerektirmez. Bu protokolde, rekombinant p300 kısa bir kuluçka döneminde histon kuyruklarında lizin asetilasyonunu katalizler ve histon asetilasyon düzeyleri standart immünoblotlama prosedürleri kullanılarak ölçülür. Enzimatik reaksiyon histon asetilasyonu azaltan bileşikleri taramak için CBP/p300 inhibitörlerinin varlığında veya yokluğunda gerçekleştirilebilir. Ayrıca, HAT tsay yeni bileşikler CBP / p300 için seçici olup olmadığını doğrulamak için pcaf gibi diğer saflaştırılmış KATs karşı faaliyetlerini değerlendirerek kullanılabilir. HAT tsay, basitliği, düşük maliyeti ve bir inhibitörün gücünü/seçiciliğini belirleme yeteneği nedeniyle yeni inhibitörleri araştırmak için mükemmel bir başlangıç noktasıdır. Nitekim, bu protokol genellikle bir in vitro ekran5,,10olarak literatürde kullanılır. Ancak, HAT testinde tanımlanan inhibitörler hücre kültüründe her zaman etkili değildir, çünkü bir test tüpü reaksiyonu yaşayan bir hücre sisteminden çok daha basittir. Bu nedenle, hücre kültürü deneylerinde inhibitörleri daha fazla karakterize etmek esastır22,23.
Boru hattındaki ikinci protokol Kromatin Hiperasetilasyon İnhibisyonu (ChHAI) tetkiktir. Bu hücre bazlı test histon deasetilaz inhibitörleri kullanır (HDACi) bir HATi ile co-kuluçka önce kromatin histones hiperacetylate bir araç olarak24. Bazal histon asetilasyon hücre kültüründe düşük olabilir, zor asetilasyonu artırmak için bir HDACi eklenmesi olmadan immünoblotting yoluyla probe yapmak. ChHAI tsay amacı HDAC inhibisyonu neden histon asetilasyon artışı zayıflatmak yeni HATi belirlemektir. Bu testin avantajları düşük maliyet, göreceli performans kolaylığı ve test tüpü HAT testi daha fizyolojik alaka sağlar kültür, hücrelerin kullanımı içerir. HAT testindeki benzer şekilde, bu protokol veri toplama için standart immünoblotlama kullanır.
HAT ve ChHAI tahlilleri, küresel histon asetilasyonu inhibe etmek için yeni bileşiklerin potens hakkında veri sağlamak, ancak bu bileşiklerin belirli genomik bölgelerde modifikasyonları nasıl etkilediği hakkında fikir vermez. Bu nedenle son protokol olan Chromatin İmmünopan-nicel Polimeraz Zincir Reaksiyonu (ChIP-qPCR) genomun belirli bölgelerindeki DNA-protein etkileşimlerini araştıran bir hücre kültürü deneyidir. ChIP protokolünde, kromatin DNA-protein etkileşimlerini korumak için çapraz bağlanır. Kromatin daha sonra hücrelerden çıkarılır ve DNA-protein kompleksi ilgi proteini için selektif immünoprebata uğrar (örn. H3K27ac'a özgü bir antikor kullanılır). DNA daha sonra saflaştırılır ve qPCR kullanılarak analiz edilir. Örneğin, ChIP-qPCR yeni bir HATi'nin siklin D125gibi bireysel onkojenlerde histon asetiyonu aşağı yasedip düzenlemedığını belirlemek için kullanılabilir. ChIP-qPCR alanında kullanılan yaygın bir teknik olmakla birlikte,4,10,,26optimize etmek zor olabilir. Bu protokol, ChIP-qPCR yordamını gerçekleştirirken oluşabilecek olası tuzakları önlemek için ipuçları sağlar ve veriler üzerinde gerçekleştirilmesi gereken kalite kontrol denetimleri içerir.
Birlikte kullanıldığında, bu üç protokol leri sıkı karakterizasyonu ve roman HATi doğrulama sağlar. Ayrıca, bu yöntemler gerçekleştirmek kolay, nispeten ucuz ve küresel yanı sıra bölgesel histon asetilasyon veri sağlamak, çünkü birçok avantaj sunuyoruz.
1. In vitro HAT istif
2. ChHAI teşp
3. ChIP-qPCR
NOT: Aşağıdaki protokol p300 inhibitörleri için örnek olarak açıklanmıştır.
In vitro histon asetiltransferaz (HAT) tsuraj ı, p300 HAT aktivitesini histon substrata doğru inhibe eden bileşikleriçin prob için kullanılabilir. Şekil 1A, HAT tsurciçin deneysel bir şema sağlar. Anakardik asit, bilinen BIR HATi3,38, 12.5-100 μM arasında bir konsantrasyon aralığında bu titretinde kullanılmıştır. 100 μM'de, anakardik asit histon 3, Lizinler 9 ve 18'de histon asetilasyonunu katalize eder (
Lizin asetiltransferazlar (KATs) histon kuyrukları ve transkripsiyon faktörleri gen transkripsiyondüzenlemekiçin çeşitli lizin kalıntıları asetit 2,3. Son yirmi yılda yapılan çalışmalar, CBP/p300, PCAF ve GCN5 gibi KAT'ların onkojenik transkripsiyon faktörleri ile etkileşime girdiği ve çeşitli solid tümör tiplerinde tümör büyümesini artırmaya yardımcı olduğunu ortaya koymuştur4,5<...
Yazarların çıkar çatışması ya da açıklama yapmaları gerekmez.
Bu çalışma James ve Esther King Biyomedikal Araştırma Programı (6JK03 ve 20K07) ve Bankhead-Coley Kanser Araştırma Programı (4BF02 ve 6BC03), Florida Sağlık Bakanlığı, Florida Meme Kanseri Vakfı ve UF Sağlık Kanser Merkezi hibe tarafından desteklenmiştir. Ayrıca, dr Zachary Osking ve Dr Andrea Lin yayın sürecinde destek için teşekkür etmek istiyorum.
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 |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır