بروتوكول الفحص الأخضر الملكيت هو طريقة بسيطة وفعالة من حيث التكلفة لاكتشاف مثبطات بروتين الصدمة الحرارية 90 (Hsp90) ، بالإضافة إلى مركبات مثبطة أخرى ضد الإنزيمات المعتمدة على ATP.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
بروتوكول الفحص الأخضر الملكيت هو طريقة بسيطة وفعالة من حيث التكلفة لاكتشاف مثبطات بروتين الصدمة الحرارية 90 (Hsp90) ، بالإضافة إلى مركبات مثبطة أخرى ضد الإنزيمات المعتمدة على ATP.
بروتين الصدمة الحرارية 90 (Hsp90) هو هدف واعد مضاد للسرطان بسبب تأثيره المرافقة على العديد من البروتينات المسرطنة. يعتمد نشاط Hsp90 على قدرته على تحلل أدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP) إلى أدينوسين ثنائي الفوسفات (ADP) والفوسفات الحر. يرتبط نشاط ATPase ل Hsp90 بوظيفة المرافقة الخاصة به. يرتبط ATP بالمجال N-terminal ل Hsp90 ، وقد وجد أن تعطيل ارتباطه هو الإستراتيجية الأكثر نجاحا في قمع وظيفة Hsp90. يمكن قياس نشاط ATPase بواسطة مقايسة خضراء من الملكيت اللوني ، والتي تحدد كمية الفوسفات الحر التي يشكلها التحلل المائي ATP. هنا ، يتم وصف إجراء لتحديد نشاط ATPase للخميرة Hsp90 باستخدام مجموعة مقايسة الفوسفات الأخضر الملكيت. علاوة على ذلك ، يتم توفير تعليمات مفصلة لاكتشاف مثبطات Hsp90 عن طريق تناول geldanamycin كمثبط أصلي. أخيرا ، تمت مناقشة تطبيق بروتوكول الفحص هذا من خلال الفحص عالي الإنتاجية (HTS) لجزيئات المثبطات ضد الخميرة Hsp90.
بروتين الصدمة الحرارية 90 (Hsp90) هو مرافق جزيئي يحافظ على استقرار البروتينات المسؤولة عن تطور السرطان وتطوره. بالإضافة إلى ذلك ، فإن البروتينات المسؤولة عن تطوير مقاومة العوامل المضادة للأورام هي أيضا عملاء Hsp901. يتم التعبير عن Hsp90 بشكل مفرط في كل مكان في جميع أنواع الخلايا السرطانية (>90٪ من البروتينات الخلوية) ، مقارنة بالخلايا الطبيعية حيث قد تشكل أقل من 2٪ من إجمالي البروتينات. علاوة على ذلك ، فإن Hsp90 للخلايا السرطانية موجود في مجمع مع مرافقين مشتركين ، بينما في الخلية الطبيعية يكون موجودا في الغالب في حالة حرة غير معقدة 2,3. في السنوات الأخيرة ، ثبت أن العديد من مثبطات Hsp90 تمتلك تأثيرات senolytic في الدراسات في المختبر وفي الجسم الحي ، حيث حسنت بشكل كبير من عمر الفئران4،5،6. تثبت جميع النتائج المذكورة أعلاه حقيقة أن مثبطات Hsp90 يمكن أن تكون فعالة في أنواع متعددة من السرطان ، مع آثار ضارة أقل وفرص أقل لتطوير المقاومة. يتم إنجاز وظيفة المرافقة ل Hsp90 عن طريق ربط ATP في المجال N-terminal ل Hsp90 وتحلله مائيا إلى ADP والفوسفاتالحر 7. تم العثور على جزيئات صغيرة ترتبط بشكل تنافسي بجيب ربط ATP ل Hsp90 لقمع تأثير مرافقة البروتين بنجاح. حتى الآن ، لا تزال هذه هي أفضل استراتيجية لتثبيط Hsp90 ، والتي تدعمها حقيقة أن هذه المثبطات قد وصلت إلى التجارب السريرية8. واحد منهم ، Pimitespib ، تمت الموافقة عليه في اليابان لعلاج ورم انسجة الجهاز الهضمي (GIST) في يونيو 20229. هذا هو أول مثبط Hsp90 تمت الموافقة عليه منذ أن تم إنشاء قابلية الدواء للمرافق في عام 199410.
اختبار الملكيت الأخضر هو إجراء بسيط وحساس وسريع وغير مكلف للكشف عن الفوسفات غير العضوي ، ومناسب للأتمتة والفحص عالي الإنتاجية (HTS) للمركبات مقابل الهدفالمطلوب 11. تم استخدام الفحص بنجاح لفحص مثبطات Hsp90 في إعدادات صغيرة على نطاق المختبر ، وكذلك في HTS12،13،14،15،16،17. يستخدم الفحص طريقة قياس لوني تحدد الفوسفات غير العضوي الحر المتكون بسبب نشاط ATPase ل Hsp90. أساس هذا القياس الكمي هو تكوين مركب فوسفومولبدات بين الفوسفات الحر والموليبدينوم ، والذي يتفاعل لاحقا مع الملكيت الأخضر لتوليد لون أخضر (الشكل 1). يتم قياس هذا التكوين السريع للألوان على مقياس الطيف الضوئي ، أو على قارئ الألواح ، بين 600-660 نانومتر18,19.
في البروتوكول الحالي ، يتم وصف الإجراء الخاص بإجراء مقايسة الملكيت الأخضر مع الخميرة Hsp90 والتحديد اللاحق للمثبطات ضد المرافق. تم أخذ جزيء المنتج الطبيعي ، geldanamycin (GA) ، الذي تم به إثبات قابلية استخدام Hsp90 لأول مرة ، كمثبط أصلي10. أصبحت HTS جزءا لا يتجزأ من برنامج اكتشاف الأدوية الحالي ، نظرا لتوافر عدد كبير من الجزيئات للاختبار. اكتسبت هذه التقنية أهمية أكبر في العامين الماضيين بسبب الحاجة الملحة لإعادة استخدام الأدوية لعلاج عدوى Covid-1920,21. لذلك ، يتم تقديم مخطط تفصيلي ل HTS للجزيئات ضد بروتين الخميرة Hsp90 من خلال اعتماد طريقة الفحص الأخضر الملكيت.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
1. مقايسة الملكيت الخضراء على نطاق المختبر
2. فحص عالي الإنتاجية لمثبطات Hsp90 بواسطة مقايسة الملكيت الخضراء
ملاحظة: بروتوكول الفحص عالي الإنتاجية مشابه لمنهجية المختبر. حجم البئر النهائي في كل حالة هو 80 ميكرولتر. ومع ذلك ، هناك اختلاف طفيف في ترتيب إضافة الكواشف. في الطريقة القائمة على نطاق المختبر ، هناك خمس مراحل لإضافة المحلول (34 ميكرولتر من الماء ، 32 ميكرولتر من المخزن المؤقت ، 2 ميكرولتر مركب في DMSO ، 8 ميكرولتر من Hsp90 ، وأخيرا 4 ميكرولتر من محلول ATP). في المقابل ، مع HTS هناك ثلاث مراحل من الإضافة (40 ميكرولتر من محلول عازل يحتوي على خميرة Hsp90 ، 2 ميكرولتر من DMSO في 18 ميكرولتر من الماء الذي يحتوي على المركبات ، وأخيرا 20 ميكرولتر من ATP المذاب في الماء). الحد الأدنى لمقدار المحلول الذي يمكن سحبه بدقة في إعداد HTS هو 20 ميكرولتر. ومن ثم ، لوحظ اختلاف في السحب بين مقاييس المختبر و HTS.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
يتم تفسير نتائج الفحص من حيث الامتصاص بسبب تركيز أيونات الفوسفات الحرة. يعتبر الامتصاص بواسطة الفوسفات الحر بسبب التحلل المائي ATP بواسطة الخميرة Hsp90 عند 620 نانومتر نشاطا بنسبة 100٪ ATPase ، أو تثبيط البروتين بنسبة صفر. يؤدي تثبيط البروتين إلى وقف التحلل المائي ATP (فوسفات أقل حرية). وهو ما ينعكس من حيث انخفاض الامتصاص عند 620 نانومتر.
نتائج مقايسة الملكيت الخضراء على نطاق المختبر
التمثيل البياني القياسي لمعيار الفوسفات موضح في الشكل 3. يتم ...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
Hsp90 هو هدف مهم لاكتشاف جزيئات الأدوية الجديدة المضادة للسرطان. منذ تأسيس قابليتها للدواء في عام 199410 ، وصلت جزيئات 18 إلى التجارب السريرية. في الوقت الحاضر ، توجد سبعة جزيئات في مراحل مختلفة من التجارب السريرية ، إما بمفردها أو مجتمعة22. كل هذه الجزيئات الصغيرة هي مثبطات ربط ATP الطرفية N. الوسائل الأخرى لتثبيط المرافق (مثبطات C-terminal ، مثبطات المجال الأوسط) لم تستمر بالسرعة التي تعمل بها مثبطات N-terminal. ومن ثم ، فإن مركبات مثبطات ربط ATP الطرفية N لا تزال تبشر با...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
لا توجد مصالح مالية متنافسة.
تم دعم هذه الدراسة من قبل برنامج زمالة كوريا البحثية (KRF) ، زميل ما بعد الدكتوراه في المؤسسة الوطنية للبحوث الكورية (NRF) ، بتمويل من وزارة العلوم وتكنولوجيا المعلومات والاتصالات (NRF-2019H1D3A1A01102952). يعرب المؤلفون عن امتنانهم لمنحة KIST الداخلية ومنحة وزارة المحيطات ومصايد الأسماك رقم 2MRB130 لتقديم المساعدة المالية لهذا المشروع.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| محلول كلوريد المغنيسيوم 1M في الماء | Sigma-Aldrich | 63069-100ml | |
| محلول كلوريد البوتاسيوم 1M في الماء | Sigma-Aldrich | 60142-100ml | |
| 96 بئر لوحة | SPL علوم الحياة | غير قابل للتطبيق | |
| الأدينوزين 5 & -ثلاثي فوسفات ثنائي الصوديوم هيدرات ملح | Sigma-Aldrich | A7699-5G | |
| Biomek FX المختبر محطة عمل الأتمتة | Beckman Coulter | غير قابلة للتطبيق | |
| المركبات 3-96 | غير قابل للتطبيق | تم | الحصول على الخميرة الموسومة Histidine Hsp90 من الدكتور كريسوستوموس برودرومو ، كلية علوم الحياة ، جامعة ساسكس ، المملكة المتحدة ، وتم التعبير عن البروتين في معهد KIST Gangneung للمنتجات الطبيعية. لا يمكن الكشف عن التفاصيل بسبب مشكلات انتهاك براءات الاختراع. |
| ثنائي ميثيل سلفوكسيد | سيجما ألدريتش | D8418 | |
| جيلداناميسين ، 99٪ (HPLC) ، مسحوق | AK Scientific ، Inc. | V2064 | |
| Invitroge UltraPure خالية من DNase / RNase ماء مقطر | ThermoFisher Scientific | 10977015 | |
| مقايسة الفوسفات الأخضر الملكيت مجموعة الفحص | Sigma-Aldrich | MAK307-1KT | |
| قارئ الألواح الدقيقة متعدد الكشف Synergy HT | Biotek Instruments، Inc. | غير قابل للتطبيق | |
| قارئ Synergy HT متعدد الألواح | Biotek Instruments، Inc. | لا ينطبق | |
| محلول عازلة هيدروكلوريد Trizma ، pH7.4 | Sigma-Aldrich | 93313-1L | |
| خميرة Hsp90 | غير قابل للتطبيق | غير قابل للتطبيق | كلية علوم الحياة ، جامعة ساسكس ، المملكة المتحدة وتم التعبير عن البروتين في معهد KIST Gangneung للمنتجات الطبيعية. رقم الانضمام الأساسي: P02829 |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.