Diese Studie umfasste ausschließlich etablierte kommerzielle Zelllinien und umfasste keine menschlichen Teilnehmer, klinische Proben oder Tierversuche. Daher waren keine institutionelle ethische Genehmigung und informierte Einwilligung erforderlich. Alle Experimente wurden gemäß den Sicherheitsrichtlinien institutioneller Labore durchgeführt. Gefährliche Reagenzien wurden in ausgewiesenen Abzugshauben behandelt, wobei geeignete persönliche Schutzausrüstung (PSA) verwendet wurde. Chemische und biologische Abfälle wurden gemäß institutionellen Vorschriften entsorgt. Die im Protokoll verwendeten Chemikalien, Kits und Reagenzien sind in der Materialtabelle aufgeführt.
1. Zellkultur
RAW264.7 Mausmakrophagen, HeLa-humane Zervikalkarzinomzellen und HEK293T menschliche embryonale Nierenzellen wurden von der Zellbank der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (Shanghai, China) gekauft. Alle Zellen wurden in Dulbeccos Modified Eagle Medium (DMEM) aufbewahrt, das 10 % fetales Rinderserum (FBS) und 1 % Penicillin-Streptomycin enthält. Die Kulturumgebung wurde auf 37 °C mit 5 % CO₂ und gesättigter Luftfeuchtigkeit eingestellt.
2. Zellviabilitätstest
Die Zelllebensfähigkeit wurde mittels eines Cell Counting Kit-8 (CCK-8)-Tests bewertet. RAW264,7 Zellen (2,5 × 104 Zellen/Well) wurden in 96-Well-Platten plattiert und über Nacht bei 37 °C kultiviert. Anschließend wurden die Zellen mit unterschiedlichen XTT-Konzentrationen für 24 Stunden mit oder ohne LPS (0,5 μg/mL) behandelt. Die LPS-Konzentration und Behandlungsdauer wurden in ersten Experimenten optimiert, um moderate Entzündungsreaktionen auszulösen, ohne signifikante Zytotoxizität zu verursachen. Anschließend wurden jedem Bohrloch 10 μL CCK-8-Reagenz zugegeben, und die Platte wurde 2 Stunden lang bei 37 °C gehalten. Die Absorption wurde mit 540 nm und einem Mikroplattenleser gemessen.
3. Bestimmung der NO- und PGE₂-Spiegel im Zellkulturmedium
RAW264,7-Zellen wurden in 24-Well-Platten mit einer Dichte von 2,5 × 105-Zellen pro Bohrloch plattiert und über Nacht bei 37 °C kultiviert. Die Zellen wurden 2 Stunden vor der LPS-Stimulation mit XTT vorbehandelt oder mit TNF-α (15 ng/mL) für weitere 24 Stunden. Die 2-stündige Vorbehandlungsphase wurde gewählt, um eine angemessene Interaktion zwischen XTT und zellulären Zielen vor der inflammatorischen Herausforderung zu ermöglichen. Die Werte von Stickstoffmonoxid (NO) und Prostaglandin E₂ (PGE₂) im Kulturmedium wurden gemäß den Protokollen des Herstellers quantifiziert.
4. Quantitative Echtzeit-Polymerase-Kettenreaktion (qRT-PCR)
RAW264,7 Zellen (2 × 106 Zellen) wurden über Nacht in 6-Well-Platten verschichtet und mit verschiedenen XTT-Dosen für 2 Stunden vorbehandelt, bevor die LPS-Probe (0,5 μg/mL) für 24 Stunden vorbehandelt wurden. Die Gesamt-RNA wurde gemäß den Anweisungen des Herstellers mit TRIzol-Reagenz isoliert. RNA-Konzentration und Reinheit wurden mit einem Spektrophotometer bewertet, und Proben mit A260/A280-Verhältnissen >1,8 wurden für nachgelagerte Analysen verwendet.
Die Gesamt-RNA (2 μg) wurde rückwärts in cDNA in einem finalen Reaktionsvolumen von 20 μL mit einem cDNA-Synthesekit transkribiert. Quantitative Echtzeit-PCR wurde mit SYBR Green-Chemie auf einem Echtzeit-PCR-Detektionssystem durchgeführt. Die Primer-Sequenzen waren wie folgt:
iNOS Forward: 5′-GGA TCT TCC CAG GCA ACC A-3′
iNOS Rückwärtsgang: 5′-AAT CCA CAA CTC GCT CCA AGA TT-3′
COX2 Stürmer: 5′-CAA CAC CTG AGC GGT TAC-3′
COX2 Rückwärts: 5′-GTT CCA GGA GGA TGG AGT-3′
IL-1β Stürmer: 5′-GCC TTG GGC CTC AAA GGA AAG AAT C-3′
IL-1β Rückwärts: 5′-GGA AGA CAC AGA TTC CAT GGT GAA G-3′
IL-6 Stürmer: 5′-TGG AGT CAC AGA AGG AGT GGC TAA G-3′
IL-6 Rückwärts: 5′-TCT GAC CAC AGT GAG GAA TGT CCA C-3′
TNF-α Stürmer: 5′-CAC CAC GCT CTT CTG CTG TCT-3′
TNF-α Rückwärts: 5′-GGC TAC AGG CTT GTC ACT C-3′
GAPDH Stürmer: 5′-TGC ACC ACC AAC TGC TTA GC-3′
GAPDH Rückwärts: 5′-GGC ATG GAC TGT GGT CAT GAG-3′
Das PCR-Amplifikationsverfahren wurde durchgeführt als: erste Denaturierung bei 95 °C für 5 Minuten, gefolgt von 39 Zyklen mit 95 °C für 15 Sekunden und 60 °C für 30 Sekunden. Die relativen Genexpressionsniveaus wurden mit der 2−ΔΔCt-Methode berechnet, wobei GAPDH die interne Kontrolle war.
5. Western-Blotting
Nach der Behandlung wurden RAW264.7-Zellen in einem RIPA-Puffer homogenisiert, der Protease- und Phosphataseinhibitoren enthält. Diese Inhibitoren wurden unmittelbar vor der Anwendung frisch hergestellt, um den Proteinabbau und die Dephosphorylierung zu verhindern. Die Gesamtproteinwerte wurden mit einem BCA-Testkit quantifiziert. Gleiche Mengen Protein wurden durch eine 10%ige Natriumdodecylsulfat-Polyacrylamid-Gelelektrophorese getrennt und auf Nitrocellulosemembranen übertragen. Nach dem Transfer wurden die Membranen mit 5 % Magermilch in TBST mit Tween-20 (TBST) zur Blockierung inkubiert und anschließend über Nacht mit primären Antikörpern (1:1.000 Verdünnung) bei 4 °C untersucht. Anschließend wurden die Membranen mit Meerrettichperoxidase-konjugierten sekundären Antikörpern (1:5.000 Verdünnung) für 1 Stunde bei Raumtemperatur untersucht. Die Proteinbänder wurden mit einem chemilumineszenz-Detektionssystem nachgewiesen, und die Bandintensitäten wurden mittels densitometrischer Quantifizierung analysiert.
6. Immunfluoreszenz-Assay
HeLa-Zellen wurden in 6-Well-Platten ausgesät und für 4 Stunden mit XTT (8 μM) vorbehandelt, bevor die TNF-α-Stimulation (15 ng/mL) 30 Minuten lang durchgeführt wurde. Diese 4-stündige Pre-Inkubationsphase wurde gewählt, um die Zieleinbindung vor der NF-κB-Aktivierung zu maximieren. Die Zellen wurden 15 Minuten lang mit 4 % Paraformaldehyd fixiert und bei Raumtemperatur 15 Minuten mit 0,25 % Triton X-100 permeabilisiert. Nach der Blockierung mit 2 % Rinderserumalbumin (BSA) und 10 % Ziegenserum, verdünnt in phosphatgepufferter Kochsalzlösung (PBS), wurden die Zellen über Nacht bei 4 °C mit einem Anti-p65-Primärantikörper (1:250-Verdünnung) inkubiert, gefolgt von einer Untersuchung mit einem TRITC-konjugierten Sekundärantikörper (1:1.000 Verdünnung) für 1 Stunde bei Raumtemperatur. Die Kerne wurden 5 Minuten lang im Dunkeln mit DAPI (0,5 μg/mL) gegenfärbt. Fluoreszenzbilder wurden mit einem Fluoreszenzmikroskop aufgenommen. HeLa-Zellen wurden ausgewählt, weil ihr hohes Verhältnis von Zytoplasma zu Kern die Visualisierung der p65-Kerntranslokation erleichtert.
7. Zytoplasmatische und nukleare Fraktionierung
HeLa-Zellen wurden 4 Stunden lang mit XTT vorinkubiert und anschließend 30 Minuten lang mit TNF-α (15 ng/mL) stimuliert. Die Zellen wurden gesammelt, mit kaltem PBS ausgespült und gemäß den Anweisungen des Herstellers für die zytoplasmatische und nukleäre Proteinextraktion mit einem kommerziellen Kern- und zytoplasmatischen Proteinextraktionskit verarbeitet. Alle Verfahren wurden auf Eis durchgeführt, um die Proteinintegrität zu erhalten.
8. Zellulärer Thermalverschiebungstest (CETSA)
CETSA wurde wie zuvor beschriebendurchgeführt 14. Ungefähr 1 × 107 HeLa-Zellen wurden gesammelt und in 500 μL kalten PBS-Inhibitoren mit Proteaseinhibitoren neu suspendiert, anschließend in drei Gefrier-Tau-Zyklen in flüssigem Stickstoff lysiert. Zelllysate wurden bei 20.000 × g für 15 Minuten bei 4 °C zentrifugiert. Die resultierenden Supernatanten wurden gleichmäßig in zwei Gruppen aufgeteilt und entweder mit XTT (100 μM) oder DMSO für 1 Stunde bei Raumtemperatur behandelt. XTT (100 μM) wurde eingesetzt, um die Nachweisempfindlichkeit in CETSA-Experimenten zu erhöhen. Die Proben wurden dann in sieben Röhrchen versalziert und bei den angegebenen Temperaturen 3 Minuten erhitzt, gefolgt von einer weiteren 3-minütigen Inkubation bei Raumtemperatur. Lösliche Proteinfraktionen wurden für die Immunblotting-Analyse gesammelt.
9. Molekulares Andocken
Die molekulare Andockanalyse wurde wie zuvor beschrieben durchgeführt14. Kristallstrukturen von IKKβ (PDB-IDs: 3BRT und 4KIK) wurden aus der Protein Data Bank (PDB) abgerufen. Proteinstrukturen wurden mit PyMOL (Version 2.3.4) vorverarbeitet, um Wassermoleküle, ursprüngliche Liganden und Verunreinigungen zu entfernen, gefolgt von der Zugabe von Wasserstoffatomen. Gasteiger-Gebühren wurden berechnet und aktive Taschen mit AutoDock Tools (Version 1.5.6) identifiziert. Proteinstrukturen wurden dann im PDBQT-Format gespeichert.
Die XTT-Struktur wurde in Chem3D (Version 15.1) erzeugt und durch Energieminimierung optimiert. Das halbflexible Andocken wurde mit AutoDock Vina (Version 1.1.2) durchgeführt. Gitterboxen wurden so gebaut, dass sie die aktiven Pockets vollständig abdeckten, während alle anderen Parameter auf Standardeinstellungen blieben. Andockposen mit den niedrigsten Bindungsenergien und stabilsten Konformationen wurden für die Analyse ausgewählt. Bindungsenergien unter −5 kcal/mol wurden gemäß veröffentlichten Kriterien als Hinweis auf eine starke Bindungsaffinität angesehen. PyMOL wurde zudem eingesetzt, um Bindungsmodi zu visualisieren und Wasserstoffbrücken, hydrophobe Wechselwirkungen, Van-der-Waals-Interaktionen und potenzielle Bindungsstellen zu bewerten.
10. Statistische Analyse
Alle statistischen Analysen wurden mit der Software GraphPad Prism 5.0 durchgeführt. Die Daten werden als Mittelwert ± Standardfehler des Mittelwerts (SEM) aus drei unabhängigen Experimenten präsentiert. Die statistische Signifikanz wurde mittels einer Einweg-Varianzanalyse (ANOVA) bewertet, gefolgt von Dunnetts Post-hoc-Test. Ein Wert von p < 0,05 galt als statistisch signifikant.