כאן אנו מציגים ביוסנסור מבוססי לוציפראז לכמת את פעילות קינאז מדכאי גדולים (באמת)-קינאז המרכזית בההיפופוטם איתות. ביוסנסור הזה יש יישומים שונים ומגוונים במחקר בסיסי והתרגום שמטרתה לחקור היפו מסלול הרגולטורים במבחנה וב -vivo.
ההיפופוטם איתות הוא מווסת ההכפלה של גודל איבר ויש לו תפקידים חשובים לביולוגיה סרטן ופיתוח. בשל האתגרים הטכניים, זה נשאר קשה להעריך את הפעילות של מסלול איתות זה ומפרשים בתוך הקשר הביולוגי. הספרות הקיימת על מדכאי גדולים (באמת) מסתמך על שיטות הינן איכותיות, לא יכול בקלות להיות קנה המידה להמציא להקרנה. לאחרונה, פיתחנו ביוסנסור מבוססי ביולומינסנציה כדי לפקח על הפעילות קינאז של רכיב מרכזי נצמדתי-a של המפל קינאז היפו. כאן, אנו מתארים את נהלי איך הזה ביוסנסור נצמדתי (השרירים-BS) יכול לשמש כדי לאפיין היפו מסלול הרגולטורים. ראשית, אנו מספקים פרוטוקול מפורט עבור חוקרים את השפעת מועמד חלבונים overexpressed (למשל, VEGFR2) על פעילות השרירים באמצעות השרירים-BS. לאחר מכן, אנו מראים איך נצמדתי-BS יכול לשמש עבור מסך מעכבי קינאז בקנה מידה קטן. פרוטוקול זה יתכן כבניין יכול להיות קנה המידה-up כדי לבצע במסכים גדולים יותר, אשר ללא ספק יזהה הרגולטורים הרומן של הנתיב היפו.
ההיפופוטם איתות לשביל זוהה לראשונה בדרוזופילה כרגולטור הרומן של צמיחת תאים ושל בעלי חיים בגודל1,2. מאז גילויו הראשונית, הרכבה ראיות בצורה משכנעת הראו כי מסלול היפו משחק תפקידים חיוניים לפיתוח (למשל, התפתחות עוברית מוקדמת, בקרת גודל האיבר, תלת-ממדית [תלת-ממד] מורפולוגיה), tumorigenesis ( למשל, התפתחות גידולים, גרורות, אנגיוגנזה, התחמקות המערכת החיסונית, אי יציבות גנומית, תגובת המתח, עמידות לתרופות), והומאוסטזיס רקמות (למשל, חידוש תאי גזע, בידול, התחדשות רקמות לאחר פציעה) 3 , 4 , 5 , 6 , 7 , 8 , 9 , 10. היפו איתות לעתים קרובות הוא dysregulated שונים סרטן7,8,9,10,11,12. לכן, שחקרתי פונקציות של מסלול היפו סרטן ביולוגיה ו הרפוי ורפואה רגנרטיבית הפך אחד האזורים החמים ביותר בתחום המחקר הביו-רפואי.
באופן קצר, בשביל היפו, בעת הפעלת ועדות נגד הזרם (למשל, תא-תא מגע, מזין דחק (סטרס) מטריצה חוץ-תאית [ECM]), MST1/2 (MST; homologs בתרבית של היפו דרוזופילה ) סרין/תראונין (S/T) kinases phosphorylate/להפעיל מתאם חלבונים hMOB1 ואת WW45, כמו גם kinases LATS1/2 (באמת), אשר, לאחר מכן, phosphorylate activator תעתיק שיתוף הפה, paralog שלה, טאז-HX(H/R/K)XX(S/T) שנשמרת (H, היסטידין; R, ארגינין; K, ליזין; S, סרין; T, תראונין; X, כל חומצות אמינו) מוטיבים, כולל11,הפה-S127 ו TAZ-S8912. S127 phosphorylated הפה (הפה-pS127), טאז S89-phosphorylated (טאז-pS89) הם נפגמים בשל ubiquitination או לאגד חלבון cytoplasmic 14-3-3, תימנע אינטראקציה עם גורמי שעתוק TEAD1-4 בגרעין כדי transactivate במורד הנהר גנים המעורבים התפשטות תאים, אפופטוזיס (איור 1). למרות האינטרס מסלול היפו עצומה, קיימים כמה כלים למדידת היפו איתות ואלו היו מוגבלים מבחינה היסטורית כתבים של פלט תעתיק הפה/טאז/TEAD. אכן, עד ממש לאחרונה, היו אין כלים למדידת את הדינמיקה ואת הפעילות של ההיפופוטם איתות רכיבים באופן כמותי, בזמן אמת, תפוקה גבוהה, לא פולשנית גם במבחנה וגם בתוך vivo.
בהתחשב שלנו מתעוררים הבנה של התפקיד של אינטראקציות חלבון פיזיולוגיה, פתולוגיה, יש עניין רב בפיתוח של כלים שבהם ניתן להשתמש כדי ללמוד אינטראקציות אלה באופן כמותי, בזמן אמת13, 14,15,16. אכן, חלה התקדמות משמעותית בפיתוח של אסטרטגיות ביו-אנליטית, כולל שמרים 2-היברידית (Y2H)17, משטח פלזמון תהודה (SPR)18ו פורסטר תהודה אנרגיה העברה (סריג)19 מבחני, להערכת אינטראקציות חלבון חלבון. עם זאת, גישות אלה נושאים המגבלה של דרישת אופטימיזציה משמעותית כיוון הכתב, כך מבנים רבים חייבים להיבדק כדי למצוא יעיל. עוד, גישות אלה יש גם יחס אות לרעש נמוכה יחסית, כך אניני טעם איתות חיובי אמיתי עשויה להיות מאתגרת.
חלבון קומפלמנטציה מבחני פותחו כדי להתגבר על מגבלות אלה. הדור הראשון של חלבון קומפלמנטציה מבחני התבססה על פיצול פלורסצנטיות ססגוניות חלבונים, לא יכלו לפתור את המגבלות הנ ל20. קרינה פלואורסצנטית ססגוניות חלבונים מורכבים של תחום אחד בלבד, ולכן קשה לפצל אותם שני קטעים יציב נפרד עם זיקה נמוכה, רעש רקע21. לאחר מכן, גחלילית לוציפראז מזוהה בתור מועמד חדש לשימוש בפיתוח מבחני קומפלמנטציה חלבון פיצול. בגישה זו, גחלילית לוציפראז מחולק שני קטעים (N-מסוף ו- C-מסוף לוציפראז [NLuc, CLuc]) עם כל שבר דבוקה חלבון המטרה של עניין. אם NLuc ואת CLuc מועברים אל תוך הקרבה על האינטראקציה של החלבונים שני היעד, פעילות לוציפראז הוא מחדש, אור זוהרים נוצר בנוכחות סובסטרט luciferin ו- ATP22. בשנת 2001, על ידי ביצוע הקרנה קומבינטורית באמצעות ספריה המכילה שברי NLuc ו- CLuc באתרים שונים גזורה מחוברים חלבונים עם linkers שונים, Paulmurugan ו- Gambhir באוניברסיטת סטנפורד פיתחה של אופטימיזציה של פיצול-גחלילית לוציפראז קומפלמנטציה פרגמנט בסיוע מערכת עבור אינטראקציות חלבון-חלבון23. במערכת זו, נחתך גחלילית לוציפראז-חומצת אמינו (aa) 398 כדי ליצור NLuc ו CLuc, אשר מחוברים שני חלבונים עניין באמצעות מקשר (linker) גמיש של שמונה שאריות גליצין, שני סרין ומשקעים.
שימוש בגישה דומה, לאחרונה פיתחנו נצמדתי חדשה-תואר BS מאת פיוזינג NLuc ל-15 aa של הפה סביב אתר זרחון נצמדתי-S127 (YAP15), CLuc עם 14-3-3. החלבון הפה באורך מלא היה לא רגיל, כדי למנוע בלבול אותות על ידי שינויים post-translational של הפה (למשל, זרחון על אתרים אחרים, ubiquitination) על ידי הרגולטורים במעלה אחרים. נצמדתי-BS שהוצגו כאן לא-פולשנית לנטר היפו איתות פעילות הן חוץ גופית בתוך תאים חיים והן ויוו עכברים20,24 (איור 2). כאן, אנו מתארים את פרוטוקול מפורט למדידת נצמדתי קינאז הפעילות במבחנה באמצעות השרירים-BS. ראשית, אנו מראים איך נצמדתי-BS יכול לשמש כדי לחקור את השפעת חלבונים overexpressed בפעילות השרירים. לאחר מכן, אנו מראים איך החיישן יכול לשמש כדי לפקח על הפעילות של השביל היפופוטם לאחר הטיפול עם סוכנים להסדרת מסלול היפו. פרוטוקול זה יכול לשמש כדי לזהות ולאפיין איתות המסלולים או גירויים ויסות פעילות קינאז השרירים.
ואילו השביל היפו משחק תפקידים חיוניים תהליכים ביולוגיים שונים, ומוביל dysregulation של הנתיב היפו סרטן6, איך מסלול היפו מוסדר בתגובה לגירויים שונים אינה מובנת לחלוטין. בנוסף, חלה לא כמותית ומערכת בזמן אמת כדי להעריך את הפעילות של רכיבי הליבה היפו. לאחרונה, אנחנו פיתח ואומת על ביוסנס?…
The authors have nothing to disclose.
עבודה זו נתמכה על ידי מענקים מ קנדי המכון לבריאות למחקר (CIHR #119325, 148629), את קנדי השד סרטן הקרן (CBCF) כדי XY. TA נתמך על ידי את המלגה לתואר שני של קנדה וניהר הבינלאומי אונטריו המלגה לתואר שני. HJJVR נתמך על ידי המלכה אליזבת השנייה במלגה ללימודי תואר שני במדע וטכנולוגיה.
Trypsin-EDTA | Life Technologies | 2520056 | 0.25% |
Fetal Bovine Serum (FBS) | Sigma | F1051 | |
DMEM | Sigma | D6429-500ml | DMEM with high glucose |
Penicillin Streptomycin | Life Technologies | 15140122 | |
PolyJet In Vitro DNA Transfection Reagent | Signagen | SL100688.5 | |
5x Passive lysis buffer | Promega | E194A | 30 ml |
Dual-Glo® Luciferase Assay System | Promega | E2940 | 100 ml kit |
20/20 luminometer | Turner Biosystems | 998-2036 | Single tube reader luminometer |
GloMax®Navigator with dual injectors | Promega | GM2010 | 96-well plates reader luminometer |