هنا، نقدم بروتوكول الكمي وقابلة للتنفيذ لأداء شاشات جزيئات صغيرة المستهدفة للمنظمين كيناز للتحول متعدد القدرات السذاجة تستعد.
مقالة منهجية
هنا، نقدم بروتوكول الكمي وقابلة للتنفيذ لأداء شاشات جزيئات صغيرة المستهدفة للمنظمين كيناز للتحول متعدد القدرات السذاجة تستعد.
الخلايا الجذعية الجنينية (إيسس) يمكن تجديد الذات أو التفريق في جميع أنواع الخلايا، وهي ظاهرة تعرف باسم تعدد القدرات. وقد وصفت دول متعددة القدرات، وصفت بأنها "ساذجة" و "مستعدة" تعدد القدرات. إن الآليات التي تتحكم في الانتقال الساذج غير مفهومة. على وجه الخصوص، ونحن لا تزال غير مدركين جيدا عن كينازات البروتين التي تحدد الدول المحفزة السذاجة وتستعد، على الرغم من زيادة توافر مركبات أداة ذات جودة عالية للتحقيق وظيفة كيناز. هنا، نحن تصف منصة قابلة للإنجاز المستهدفة شاشات جزيء صغير للمنظمين كيناز للتحول متعدد القدرات السذاجة تستعد في المجالس الاقتصادية والاجتماعية الماوس. يستخدم هذا النهج ظروف زراعة الخلايا البسيطة والكواشف القياسية والمواد والمعدات للكشف والتحقق من مثبطات كيناز مع آثار غير مقدر حتى الآن على تعدد القدرات. نناقش التطبيقات المحتملة لهذه التكنولوجيا، بما في ذلك فحص جزيء صغير آخرمجموعات مثل مثبطات كيناز المتطورة على نحو متزايد والمكتبات الناشئة من المركبات أداة جينية.
الخلايا الجذعية الجنينية (إيسس) لديها القدرة على التجديد الذاتي أو التفريق في أي نوع من الخلايا في الجسم الكبار، وهي ظاهرة تعرف باسم تعدد القدرات 1 . وتشير الدلائل الأخيرة إلى وجود دول متعددة القدرات تنمويا، يطلق عليها "تعدد السذاجة" و "المفترضة". تمثل المجالس الاقتصادية والاجتماعية الساذجة حالة من التطور مماثلة لتلك الموجودة في الجنين قبل الزرع 3 . وعلى النقيض من ذلك، تستعد المجالس الاقتصادية والاجتماعية المحفزة المتعددة القدرات للخروج من تعدد القدرات والتمييز في الأنساب الجنينية المتخصصة 4 ، 5 .
وتتميز الدول المحفزة الساذجة والمستعدة بشبكات تنظيمية جينية متميزة. يتميز تعدد القدرات السذاجة بالتعبير عن عوامل النسخ متعددة القدرات الرئيسية مثل عوامل النسخ النانوج، مثل كروبل (كلفس)، Rex1 2 و إسرب 6. في المجالس الاقتصادية والاجتماعية الماوس (ميسس)، يتميز تعدد القدرات تستعد بتقليص التعبير عن علامات ساذجة والتوقيع التعبير الجيني المحدد الذي يتضمن دي نوفو الحمض النووي ميثيل ترانسفيراس Dnmt3b 7 . في الجسم الحي ، تستعد متعدد القدرات بعد زرع الخلايا الجذعية إبيبلاست (إبيسس) 4 ، 5 بالإضافة إلى التعبير عن علامة إبيبلاست Fgf5 وعلامات النسب فتيلة مثل براشيوري 8 .
تقدم ميسس نموذجا قابل للسحب لتحقيق الآليات التي تتحكم في التحولات متعددة السذاجة مستعدة في المختبر . عندما مثقف في سرطان الدم عامل مثبط (ليف) ومصل البقري الجنين (فبس)، ميسس تمر الانتقال الديناميكي بين الدول المحفزة السذاجة وتستعد 9 ، 10 . ليف-جاك-Stat3 وظائف الإشارات لتعزيز شبكة تنظيمية الجينات ساذجة 11 ، في حين أن التشوير الأوتوقراطي عبر عامل نمو الخلايا الليفية 4 (Fgf4) Erk1 / 2 مسار يدفع الانتقال إلى الدولة معدة 12 . ومع ذلك، لا يزال من الصعب إجراء تقييم منهجي لدور الكينازات البروتينية في تحديد حالات متعددة القدرات.
هنا، وصفنا منصة كمية وقابلة للتطوير من خلالها لأداء شاشات جزيئات صغيرة المستهدفة للمنظمين كيناز للتحول المحفزة السذاجة تستعد. نحن نستخدم ظروف ثقافة ميسك بسيطة والكواشف القياسية والمواد والمعدات للكشف والتحقق من مثبطات كيناز مع القدرة غير المقدرة حتى الآن لتحقيق الاستقرار في تعدد القدرات الساذجة. وعلاوة على ذلك، نناقش التطبيقات المحتملة المحتملة لهذه التكنولوجيا، بما في ذلك لفحص مجموعات جزيئات صغيرة أخرى مثل المكتبات المانع الناشئة التي تستهدف المنظمين جينية.
1. تجميع جزيء صغير مكتبات كيناز مثبط
2. الظروف والثقافة ميسك لإعداد الشاشة
3. كيناز المانع فحص التحليل
4. تحليل البيانات الشاشة والتحقق من صحة مثبطات كما بونا فيد المنظمين القدرات
> ملاحظة: هذه خطوة حاسمة لضمان أن يتم تحديد فقط المحولات متعددة القدرات حسن النية. من الضروري أن مثبطات الفرز على أساس كل من نانوغ: نسبة Dnmt3b والإشارة العامة، لضمان أن مثبطات كيناز التي تؤثر سلبا على البقاء ميسك لم يتم اختيار لمزيد من التحليل.
باستخدام الإجراء المعروض هنا ( الشكل 1 )، ونحن الشاشة مكتبة لينكس من 228 مثبطات كيناز قوية وانتقائية لتحديد تلك التي تعدل تعدد القدرات ميسك. يتم إعداد المكتبة في تركيز 0.1 ملم لتخفيف 1: 100 وتركيز الفرز النهائي من 1 ميكرومتر في ميسس. 48 ساعة في وقت لاحق، تم تحليل ميسس ومستخلصات أعدت لتحليل نقطة طمس الكمي من نانوغ والتعبير Dnmt3b ( الشكل 2 ، أعلى). النتائج من تركيزات الفرز الأخرى ليست ممثلة هنا للإيجاز. نانوغ: يتم تحديد نسبة Dnmt3b لكل مثبط كيناز والمركبات في المرتبة و 2 X قطع قبالة تطبيقها ( الشكل 2 ، أسفل). تراكب إشارة نانوغ و Dnmt3b النسبية بالنسبة للسيطرة على مرتبة المانع وتخضع لقطع 0.5X، للسماح ترياجينغ من مثبطات التي تظهر سمية ميسك كبيرة. حدد مثبطات كيناز التي استقرار ستا السذاجةتي التحقق من صحة باستخدام التقليدية نانوغ / Dnmt3b إمونوبلوتينغ ( الشكل 3 ). تم عرض أهداف كيناز الأولية لهذه المثبطات في الجدول 1 . نحن أيضا إثبات انطباق هذه الشاشة لتحديد مثبطات التي استقرار الحالة معدة 14 .

الشكل 1: سير العمل لفحص مثبطات الكيناز التي تعدل الانتقال السذاجة. تم علاج ميسك مع 228 المركب كيناز مكتبة المانع في تركيز النهائي من 1 ميكرومتر. تم تحضير الليسيتات ونقلها إلى أغشية النيتروسليلوز للتحليل المناعي للنقطة، وتم تحديد مستويات نانوغ و Dnmt3b (الشكل مقتبس من ويليامز وآخرون 14 ). الرجاء انقر هنا لعرض آل نسخة أرجر من هذا الرقم.

الشكل 2: تحليل شاشة تعدد القدرات السذاجة تستعد وتحديد المانع. (توب) ريبريزنتاتيف نانوغ و Dnmt3b الصور المناعية للنقط. (القاع) تم تحديد قيم النانوغ و Dnmt3b لكل مثبط كيناز بالنسبة إلى السيطرة دمسو، ونانوغ: Dnmt3b النسب ومجموع النسبية نانوغ + Dnmt3b إشارة تحديد ومثبطات في المرتبة بالمقارنة مع السيطرة دمسو. تم العثور على مثبطات لتغيير نانوغ: نسبة Dnmt3b وراء عتبة 2 أضعاف فوق أو تحت السيطرة دمسو باعتبارها محركات من تعدد القدرات ساذجة أو مستعدة. تم تعيين عتبة 2X تحت السيطرة دمسو إلى مثبطات الفرز التي تضر بقاء ميسك. يتم تمييز مثبطات مختارة لمزيد من التحقق من صحة. (الشكل مقتبس من ويليامز وآخرون 14 ).s / ftp_upload / 55515 / 55515fig2large.jpg "تارجيت =" _ بلانك "> الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 3: التحقق من صحة المركبات المختارة المحددة. تم التعامل مع ميسس إما 1 ميكرومتر AZD4547 (مثبط فغفر انتقائية) أو مثبطات المشار إليها التي تم تحديدها من الشاشة في الشكل 2. نانوغ: Dnmt3b المستويات التي يحددها سدز-بادج القياسية وتحليل إمونوبلوت. القيم العددية لنانوغ النسبية: Dnmt3b و نانوغ + Dnmt3b مبينة في الجدول أدناه، والمثبطات التي تثبت الحالة المحفزة الساذجة التي تم إبرازها باللون الأخضر. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
| مركب | الأهداف الأساسية | أهداف أخرى | |
| AV-951 | VEGFR | ||
| HG-6-64-01 | عبل، براف، ريت، CSF1R، إغفر، EPHA8، فغفر، FLT3، كيت، لوك، MAP4K1، p38b، موسك، بدغفر، TAOK3، TNNI3K | ||
| WH-4-023 | LCK | SRC | |
| R406 | SYK | ||
| GW-572016 | HER2 | EGFR | |
| KIN001-244 | PDK1 | ||
| WZ-4-145 | CSF1R، DDR1، إغفر، TIE1، PDGFR2 | ||
| WZ-7043 | CSF1R، DDR1، فغفر و TAO1 | ||
| GW786034 | VEGFR1 | VEGFR2، VEGFR3 &# 160؛ | |
| AZD-1480 | JAK2 | ||
الجدول 1: مركبات ضرب مختارة وهدفها الأساسي (ق).
وهنا نبرهن على منهجية يمكن الوصول إليها على نطاق واسع للتحقيق في دور مسارات إشارات كيناز في تنظيم الانتقال المتعدد القدرات الساذج. هذا يعالج سؤالا رئيسيا في مجال إيسك. على الرغم من أن الجينوميات الإنتاجية العالية والنهج ترانسكريبتوميكس تستخدم بشكل روتيني لتحديد المنظمين النسخي الرئيسية من الدول المحفزة السذاجة والمعدية، وقد أثبتت توضيح شبكات الإشارات متعددة القدرات أن يكون تحديا. ونحن نقدم الآن استراتيجية مرنة تستخدم مثبطات كيميائية لتحديد الكينازات التي تتحكم في التحول متعدد القدرات الساذج في ميسس. هذا يعتمد على معدات بسيطة، الكواشف والمواد التي تتوفر لمعظم المختبرات التي تدرس الإشارات الخلية و إيسك البيولوجيا. من الأمور الحاسمة لنجاح هذا المنبر هو تطوير لدينا مقايسة قوية لتحديد الانتقال بين الدول المحفزة السذاجة وتستعد. إنشاء هذا الفحص يتطلب تعديلات تكرارية كبيرة ل بلات الخليةالكثافة، وقت حضانة المانع وظروف إمونوبلوتينغ.
نهج جزيء صغير تكتسب الجر للاستخدام الرشيد في تطبيقات إيسك العلاجية 15 ، 16 . وتتمثل القوة الرئيسية لفحص الجزيئات الصغيرة في تصميم مركبات الأدوات و / أو تعديلها من أجل امتصاص الخلايا الخلوية الفعال. كفاءة ترنسفكأيشن لا يحد، واستخدام أنظمة التوصيل الخطرة مثل لنتيفيروس ليست ضرورية. وعلاوة على ذلك، مثبطات كثيرا ما تمنع العديد من الأشكال الإسوية داخل عائلة كيناز (على سبيل المثال Fgfr1-4، Jak1-3)، الذي يتغلب على التكرار الوظيفي الذي يعوق تقنيات التدخل الجينية / الجينومية مثل رناي و كريسبر / Cas9. وكلما أصبحت مركبات الأدوات الأكثر فعالية وانتقائية متاحة من البرامج الأكاديمية واكتشاف الأدوية الصيدلانية، سيتم دفع الكينازات المفهومة وغير المفهومة إلى مقدمة البحوث الاقتصادية والاجتماعية والثقافية. لذلك نقترح أن هذا عاليةسوف تفحص نهج فرز الخام فتح آفاق جديدة للبحث في الشبكات التنظيمية الأساسية إيسك.
أحد القيود البسيطة لهذه التكنولوجيا هو أن حتى أقوى ومثبطات جزيئات صغيرة انتقائية إشراك وتمنع العديد من كيناسس غير ذات صلة في الجسم الحي . ومع ذلك، على نحو متزايد شاملة كيناز بيانات المانع التنميط يسمح أهداف وظيفية من مثبطات كيناز التي يمكن التعرف عليها بسهولة (http://lincs.hms.harvard.edu/kinomescan؛ http://www.kinase-screen.mrc.ac.uk/kinase -inhibitors). وأخيرا، من حيث المبدأ لدينا منصة يمكن تطبيقها على استجواب أي جزيء صغير جمع و / أو فحص الخلوي التي هي ذات جودة عالية الأجسام المضادة إمونوبلوتينغ المتاحة. وهذا سوف يسمح بدراسة نظم تنظيمية متعددة في تنظيم تعدد القدرات وتسهيل تحديد مثبطات الجزيئات الصغيرة التي تعدل العمليات الخلوية المتنوعة. على وجه التحديد، ونحن نتصور أن تطبيق مجموعات جزيء صغيرة الناشئة مثل إبيجينتحقيقات تيك التي يجري تطويرها من قبل اتحاد الجينوميات الهيكلية (http://www.thesgc.org/chemical-probes/epigenetics) لديه القدرة على كشف المزيد من منظمي جديدة للتحولات متعددة القدرات.
ويعلن المؤلفون عدم وجود تضارب في المصالح ناشئ عن هذه الدراسة.
ويدعم كاسو من قبل مجلس البحوث الطبية طلبة الدكتوراه. ويدعم غمف جزئيا من قبل مجلس البحوث الطبية جائزة المحقق الجديد (مر / N000609 / 1) ومنحة البحوث تينوفوس اسكتلندا.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| mESC media | |||
| CCE mESCs | ATCC | ATCC SCRC-1023 | |
| DMEM Media | Gibco | 11965092 | |
| L-Glutamine | Gibco | 25030081 | النهائي: 2 ملي مولار |
| البنسلين / الستربتومايسين | جيبكو | 15140122 | النهائي: 50 وحدة / مل |
| 2-mercaptoethanol | Sigma | M6250 | النهائي: 0.1 ملي |
| عامل مثبط لسرطان الدم (اندماج ضريبة السلع والخدمات) | كواشف وخدمات | نهائي: 100 نانوغرام / مل | |
| مثبط لسرطان الدم | PMC9484 النهائي | 100 نانوغرام / مل | |
| أحماض أمينية غير أساسية | جيبكو | 11140050 | النهائي: 0.1 ملي |
| الصوديوم | جيبكو | 11360070 | النهائي: 1 ملي مولار |
| مصل بديل بالضربة القاضية | Invitrogen | 10828-028 | النهائي: 5٪ |
| مصل فيشر الأبقار الجنين | 10703464 | النهائي: 10٪ | |
| <قوي>الاسم | <قوي>الشركة | رقم الكتالوج | تعليقات |
| TC materials | |||
| Trypsin-EDTA (0.05٪), الفينول الأحمر | Thermo | 25300054 | |
| الجيلاتين من جلد الخنازير | Sigma | 1890 | |
| Nunc MicroWell 96-Well Microplates | Thermo | 156545 | |
| DPBS ، بدون كالسيوم ، خال من المغنيسيوم | Gibco | 14190136 | |
| V-bottom 96 ألواح بئر | Greiner Bio-one | 651261 | |
| Name< / strong> | Company< / strong>< | قوي> رقم الكتالوج< قوي> | <قوي>تعليقات |
| Lysis Buffer | |||
| Tris buffer | VWR | 103157P | |
| كلوريد الصوديوم | VWR | 97061 | |
| EDTA | Sigma | E4884 | |
| 1٪ NP-40 | Sigma | 9016-45-9 | |
| الصوديوم ديوكسيكولات | سيجما | D6750-100g | |
| & beta - جليسيروفات | Sigma | G9422 | |
| بيروفوسفات الصوديوم | Sigma | 13472-36-1 | |
| فلوريد الصوديوم | سيجما | 450022 | |
| الصوديوم أورثوفانادات | سيجما | 450243 | |
| روش أقراص كوكتيل مثبطات البروتياز الكاملة Sigma | CO-RO | ||
| strong>Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Chemicals | |||
| Tween | Sigma | P1379-1L | |
| Marvel | |||
| Name< / قوي > | < قوي > شركة < / قوي > | < قوي > رقم الكتالوج < / strong > | التعليقات < / strong > |
| Western Blotting < / strong > | |||
| Protran BA 85 Nitrocellulose 0.45 & micor ؛ M حجم المسام (20 سم × 20 سم أوراق) (25 ورقة) GE | 10401191 | ||
| Ponceau S | Sigma | P7170-1L | |
| Name< / strong> | Company< / strong> | Catalog Number< / strong> | Comments |
| Laboratory Equipment | |||
| Minifold I نظام | GE | 10447850 | |
| ChemiDoc imager | BioRad | 1708280 | |
| LiCor Odyssey Imager | LiCor | ||
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Antibodies | |||
| Anti-Nanog | Reprocell | RCAB001P | |
| Anti-Dnmt3b | Imgenex | IMG-184A | |
| IRDye 800CW الحمار المضاد للأرانب | Licor | 926-32213 | |
| تقنية إشارات الخلايا | المضادة للماوس HRP | 7076S | |
| Anti-Klf2 | Millipore | 09-820 | |
| Anti-Klf4 | R & أنظمة D | AF3158 | |
| Anti-Oct4 | سانتا كروز | SC-5279 |
طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه
طلب إذن