Name: identification of egfr and ras inhibitors using caenorhabditis elegans
Uploaded: 2020-10-05T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Identification of EGFR and RAS Inhibitors using Caenorhabditis elegans at JoVE.com

Agradecemos al Dr. Swathi Arur (MD Anderson Cancer Center) por proporcionar el let-60 (n1046). También agradecemos al Dr. David Reiner (Texas A&M Health Science Center Institute of Biosciences & Technology en Houston) por la cepa lin-1. Finalmente, agradecemos a la Dra. Danielle Garsin y su laboratorio (La Universidad de Texas, Escuela de Medicina McGovern) por proporcionar algunos de los reactivos. Algunas cepas de gusanos fueron proporcionadas por el CGC, que está financiado por la Oficina de Programas de Infraestructura de Investigación de los NIH (P40 OD010440). Esta investigación fue apoyada por el Instituto de Prevención e Investigación del Cáncer de Texas (CPRIT) subvención RP200047 a JF Hancock.

1. Preparación de la placa del medio de crecimiento de nematodos (NGM)
<ol><li>Añadir 2,5 g de peptona y 3 g de NaCl a 970 ml de agua desionizada contenida en un matraz Erlenmeyer de 2 L. Revuelva el contenido con una barra de agitación magnética. A partir de entonces, agregue 20 g de agar al matraz. Autoclave el contenido del matraz a 121 °C y una presión de 15 lb/in2 durante 30 min. Después de la esterilización, coloque el matraz en una placa de agitación y deje que el medio se enfríe hasta que l...

<ol>
	<li>Marshall, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Interactions+between+Ras+and+Raf:+key+regulatory+proteins+in+cellular+transformation.">Interactions between Ras and Raf: key regulatory proteins in cellular transformation.</a> Molecular Reproduction and Development. 42 (4), 493-499 (1995).</li><li>Whelan, J. T., Hollis, S. E., Cha, D. S., Asch, A. S., Lee, M. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Post-transcriptional+regulation+of+the+Ras-ERK/MAPK+signaling+pathway.">Post-transcriptional regulation of the Ras-ERK/MAPK signaling pathway.</a> Journal of Cellular Physiology. 227 (3), 1235-1241 (2012).</li><li>Grandis, J. R., Tweardy, D. 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Los ensayos que describimos utilizando el gusano son simples y económicos para identificar inhibidores de la función EGFR y RAS. C. elegans es un modelo atractivo para el descubrimiento de fármacos porque es fácil de cultivar en el laboratorio debido al corto ciclo de vida (3 días a 20 °C) y la capacidad de generar un gran número de larvas. Más importante aún, la vía EGFR-RAS-ERK MAPK se conserva evolutiva y funcionalmente con mamíferos que proporcionan un sistema genéticamente tratable para analizar...

Las vías celulares que regulan los eventos de desarrollo dentro de los organismos están altamente conservadas entre todos los metazoos. Una de estas vías es la cascada de señalización de la proteína quinasa activada por mitógeno EGFR-RAS-ERK (MAPK), que es una vía crítica que gobierna la proliferación, diferenciación, migración y supervivencia celular1,2. Los defectos en esta vía de señalización pueden conducir a estados patológicos o de enfermedad como el cáncer. El receptor del factor de crecimiento epidérmico (EGFR) ha demostrado estar altamente expresado en tumores humanos, incluyendo el 50% de los carcinomas orales de células escamosas, y contribuye al desarrollo de tumores malignos3,4,5. Mientras que las mutaciones en las tres isoformas RAS H-, K- y N-RAS son los principales impulsores de la transformación maligna en múltiples cánceres humanos. Entre estas tres isoformas RAS, las mutaciones oncogénicas en K-RAS son las más prevalentes6,7,8. Para que EGFR y RAS funcionen, deben localizarse en la membrana plasmática (PM). Prevenir la localización de estas moléculas al PM puede abrogar completamente la actividad biológica de esta vía de señalización9,10. Por lo tanto, la inhibición de la localización de estas proteínas en el PM es una estrategia terapéutica para bloquear la señalización aguas abajo y los resultados adversos resultantes. Mediante un ensayo de cribado de alto contenido, se identificó la fendilina, un bloqueador de los canales de calcio de tipo L, como un inhibidor de la actividad de K-RAS11. La nanoagrupanción de K-RAS a la valva interna del PM se reduce significativamente en presencia de fendilina. Además, K-RAS se redistribuye desde la membrana plasmática al retículo endoplásmico (RE), el aparato de Golgi, los endosomas y el citosol. Más importante aún, la proliferación de líneas celulares de cáncer de páncreas, colon, pulmón y endometrio que expresan K-RAS mutante oncogénico está bloqueada por la inhibición de la señalización aguas abajo por fendilina11. Estos datos sugieren que la fendilina funciona como una terapia específica contra el cáncer K-RAS que causa la mala localización de la proteína RAS al PM.
El nematodo Caenorhabditis elegans ha sido ampliamente estudiado en el contexto del desarrollo. Muchas de las vías de señal que gobiernan el desarrollo en el gusano son evolutivas y funcionalmente conservadas. Por ejemplo, la activación mediada por EGFR de RAS y la posterior activación de la cascada de señal ERK MAPK se conserva en el gusano12. La cascada está representada por las siguientes proteínas: LET-23 > LET-60 > LIN-45 > MEK-2 > MPK-1. LET-60 es homólogo a RAS, mientras que LET-23 es homólogo a EGFR. En el gusano, esta vía regula el desarrollo de la vulva13. La vulva es una abertura epitelial en la pared ventral del cuerpo del gusano que permite poner huevos fertilizados. La formación de la vulva en el gusano depende de la exposición de las células precursoras vulvales (VPC) a un gradiente de activación de la cascada de señales EGFR-RAS-MAPK. Durante el desarrollo normal, las VPC proximales reciben fuertes señales de las células de anclaje gonadal para diferenciarse en destinos celulares de 1° y 2° que dan lugar a una vulva funcional12. Mientras que las VPC distales se diferencian en destinos celulares de 3° que se fusionan con el sincitio hipodérmico y no forman vulva debido al agotamiento de la señalización. En ausencia de señalización, todas las VPC se diferencian en destinos celulares de 3°, lo que resulta en la formación de ninguna vulva. Sin embargo, la señalización constitutiva conduce a la formación de una o más vulva no funcionales debido a la inducción de todas las VPC para asumir destinos celulares de 1° y 2°.
Se han identificado mutaciones que causan una inducción vulvística defectuosa o excesiva para muchos de los genes que codifican para las proteínas que representan esta vía. La inducción vulvar defectuosa da como resultado un fenotipo sin vulva (Vul), mientras que la inducción vulvar excesiva da como resultado un fenotipo multivulva (Muv) que está representado por el desarrollo de numerosas pseudovulvas ectópicas no funcionales en toda la pared del cuerpo ventral. El fenotipo Muv expresado por la cepa let-60(n1046) se debe a una mutación de ganancia de función en RAS, mientras que en la cepa let-23(sa62) se debe a una mutación activadora en EGFR14,15. Se ha demostrado que el fuerte fenotipo Muv en estas cepas mutantes se ve perturbado por las intervenciones farmacológicas, como lo demuestra el tratamiento de los gusanos let-60(n1046) con el inhibidor de MEK-1 U012616,17. Curiosamente, hemos demostrado que la R-fendilina y los inhibidores que afectan al metabolismo de la esfingomielina suprimen el fenotipo Muv en el gusano18. Para demostrar que estos inhibidores bloquean la señalización let-60 a nivel de RAS, se ha utilizado la cepa nula lin-1 17. Lin-1 es un factor de transcripción inhibidor similar a Ets que funciona como represor en el desarrollo de la vulva19. La fuerte reversión del fenotipo Muv en gusanos let-60(n1046) y ningún efecto sobre los gusanos nulos lin-1 sugieren que estas inhibiciones ocurren a nivel de RAS.
En este protocolo, demostramos el uso de C. elegans como modelo para identificar inhibidores de las proteínas RAS y EGFR. Utilizando un ensayo a base de líquido, demostramos los efectos inhibitorios de la R-fendilina mediante la supresión de los fenotipos Muv en las cepas mutantes let-60(n1046) y let-23(sa62) de C. elegans. Este ensayo valida el uso de C. elegans como herramienta en la fase inicial de descubrimiento de fármacos para la terapéutica contra el cáncer.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Media and chemicals</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Agarose&#160;</td>
			<td>Millipore Sigma&#160;</td>
			<td>A9539-50G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bacto Peptone&#160;</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>DF0118-17-0</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BD Difco Agar&#160;</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>DF0145-17-0</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BD Difco LB Broth</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>DF0446-17-3</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Calcium Chloride</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>BP510-500</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cholesterol</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>ICN10138201</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Magnesium Sulfate</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>BP213-1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nystatin</td>
			<td>Acros organics</td>
			<td>AC455500050</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Potassium Phosphate Dibasic</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>BP363-500</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Potassium pPhosphate Monobasic</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>BP362-500</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>R-Fendiline</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Commercially Synthesized (Pharmaceutical grade)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium Azide</td>
			<td>Millipore Sigma&#160;</td>
			<td>S2002-25G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium chloride&#160;</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>BP358-1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium Hydroxide</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>SS266-1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>8.25% Sodium Hypochlorite&#160;</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Bleach</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium Phosphate Dibasic&#160;</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>BP332-500</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Streptomycin Sulfate&#160;</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>BP910-50</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>(&#8722;)-Tetramisole Hydrochloride</td>
			<td>Millipore Sigma&#160;</td>
			<td>L9756</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>UO126 (MEK inhibitor)</td>
			<td>Millipore Sigma&#160;</td>
			<td>19-147</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Consumables&#160;</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>15mL Conical Sterile Polypropylene Centrifuge Tubes&#160;</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>12-565-269</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>50mL Conical Sterile Polypropylene Centrifuge Tubes</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>12-565-271</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Disposable Polystyrene Serological Pipettes 10mL</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>07-200-574</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Disposable Polystyrene Serological Pipettes 25mL</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>07-200-575</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>No. 1.5&#160; 18 mm X 18 mm Cover Slips</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>12-541A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Petri Dish with Clear Lid (60 x 15 mm)</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>FB0875713A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Petri Dishes with Clear Lid (100X15mm)</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>FB0875712</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plain Glass Microscope Slides (75 x 25 mm)</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>12-544-4</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>12- Well Tissue Culture Plates</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>50-197-4804</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Software&#160;</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Prism</td>
			<td>Graphpad</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bacterial Strains</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>E. coli OP50</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Worm Strains</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Strain</td>
			<td>Genotype</td>
			<td>Transgene</td>
			<td>Source</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MT2124 &#160;</td>
			<td>let-60(n1046) IV.</td>
			<td></td>
			<td>CGC</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MT7567</td>
			<td>lin-1(sy254) IV.</td>
			<td></td>
			<td>CGC</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PS1839</td>
			<td>let-23(sa62) II.</td>
			<td></td>
			<td>CGC</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

identification of egfr and ras inhibitors using caenorhabditis elegans

Los cambios en la localización de la membrana plasmática del receptor del factor de crecimiento epidérmico (EGFR) y su efector aguas abajo RAS se han implicado en varias enfermedades, incluido el cáncer. El nematodo de vida libre C. elegans posee una cascada de señales EGFR-RAS-ERK MAP evolutiva y funcionalmente conservada que es central para el desarrollo de la vulva. Las mutaciones de ganancia de función en el homólogo RAS LET-60 y el homólogo EGFR LET-23 inducen la generación de pseudovulva ectópica no funcional visible a lo largo de la pared del cuerpo ventral de estos gusanos. Anteriormente, se ha demostrado que el fenotipo multivulval (Muv) en estos gusanos es inhibido por pequeñas moléculas químicas. Aquí describimos un protocolo para usar el gusano en un ensayo a base de líquido para identificar inhibidores que abolen las actividades de las proteínas EGFR y RAS. Usando este ensayo, mostramos que la R-fendilina, un inhibidor indirecto de K-RAS, suprime el fenotipo Muv expresado en los gusanos mutantes let-60(n1046) y let-23(sa62). El ensayo es simple, económico, no requiere mucho tiempo de configuración y se puede utilizar como una plataforma inicial para el descubrimiento de terapias contra el cáncer.

Primero demostramos que la R-fendilina es capaz de suprimir el fenotipo Muv en la cepa mutante let-60(n1046) en comparación con los gusanos tratados con DMSO. Nuestros datos muestran que la R-fendilina es capaz de bloquear el fenotipo Muv en el let-60(n1046) de una manera dependiente de la dosis(Figura 2A,B). Sin embargo, no se observó reversión del fenotipo Muv en la cepa mutante nula lin-1 en respuesta al aumento de las concentraciones de R-fe...

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Identification of EGFR and RAS Inhibitors using Caenorhabditis elegans

El nematodo genéticamente tratable Caenorhabditis elegans se puede utilizar como un modelo simple y económico para el descubrimiento de fármacos. Aquí se describe un protocolo para identificar terapias contra el cáncer que inhiben la señalización aguas abajo de las proteínas RAS y EGFR.

Identificación de inhibidores de EGFR y RAS mediante Caenorhabditis elegans

The changes in the plasma membrane localization of the epidermal growth factor receptor (EGFR) and its downstream effector RAS have been implicated in ...

Research

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Cancer Research

Identification of EGFR and RAS Inhibitors using Caenorhabditis elegans

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Identificación de OTX1 y OTX2 como dos posibles marcadores moleculares para los Carcinomas Sinonasal y Neuroblastomas olfatorios

OTX homeobox (HB) genes are expressed during embryonic morphogenesis and during the development of olfactory epithelium in adult organisms. Mutations ...

Assessment of Resistance to Tyrosine Kinase Inhibitors by an Interrogation of Signal Transduction Pathways by Antibody Arrays

Evaluación de la resistencia a inhibidores de la cinasa de tirosina por un interrogatorio de vías de transducción de señal por Arrays de anticuerpos

Cancer patients with an aberrant regulation of the protein phosphorylation networks are often treated with the tyrosine kinase inhibitors. Response rates ...

Identification, Histological Characterization, and Dissection of Mouse Prostate Lobes for In Vitro 3D Spheroid Culture Models

Identificación, caracterización histológica y disección de ratón próstata lóbulos para modelos In Vitro esferoide 3D cultura

Genetically engineered mouse models (GEMMs) serve as effective pre-clinical models for investigating most types of human cancers, including prostate ...

Characterization of the Effects of Migrastatic Inhibitors on 3D Tumor Spheroid Invasion by High-resolution Confocal Microscopy

Caracterización de los efectos de los inhibidores migratorios en la invasión de esferoides de tumores 3D por microscopía confocal de alta resolución

Drug discovery and development in cancer research is increasingly being based on drug screens in a 3D format. Novel inhibitors targeting the migratory and ...

Identification of Transcription Factor Regulators using Medium-Throughput Screening of Arrayed Libraries and a Dual-Luciferase-Based Reporter

Identificación de reguladores de factores de transcripción mediante la proyección de rendimiento medio de bibliotecas de matriz y un reportero basado en la doble luciferasa

Transcription factors can alter the expression of numerous target genes that influence a variety of downstream processes making them good targets for ...

Assays for Validating Histone Acetyltransferase Inhibitors

Ensayos para validar los inhibidores de la acetiltransferasa histona

Lysine acetyltransferases (KATs) catalyze acetylation of lysine residues on histones and other proteins to regulate chromatin dynamics and gene ...

Assessing Cellular Target Engagement by SHP2 (PTPN11) Phosphatase Inhibitors

Assessing Cellular Target Engagement by SHP2 PTPN11 Phosphatase Inhibitors

Evaluación del compromiso de objetivos celulares por inhibidores de la fosfatasa SHP2 (PTPN11)

The Src-homology 2 (SH2) domain-containing phosphatase 2 (SHP2), encoded by the PTPN11 proto-oncogene, is a key mediator of receptor tyrosine kinase ...