Ce protocole décrit un test biochimique par déplacement de gel pour mesurer l’activité de FEN1 (Flap Endonuclease 1) et le développement d’inhibiteurs.
Article de méthode
* These authors contributed equally
Ce protocole décrit un test biochimique par déplacement de gel pour mesurer l’activité de FEN1 (Flap Endonuclease 1) et le développement d’inhibiteurs.
FEN1 (Flap Endonuclease 1) est une nucléase d’ADN clé impliquée dans la réplication de l’ADN et la réparation des dommages, jouant un rôle crucial dans le maintien de la stabilité génomique. Des niveaux élevés d’activité de FEN1 sont étroitement associés au développement de divers cancers, ce qui fait de FEN1 un biomarqueur reconnu et une cible médicamenteuse pour les cancers du poumon, du sein et de la prostate. Les méthodes conventionnelles de marquage radio-isotopique pour détecter l’activité des nucléases FEN1 présentent des défis en termes de commodité et de sécurité. Dans cette étude, un substrat de fragment d’ADN avec une structure en lambeau a été synthétisé in vitro. Ce substrat est marqué avec un fluorophore à l’extrémité 5' du volet, ce qui permet à la nucléase FEN1 de reconnaître et de cliver spécifiquement le site désigné. L’activité de FEN1 a ensuite été déterminée en détectant le signal fluorophore après électrophorèse sur gel. Cette méthode permet une évaluation rapide et efficace de l’activité des nucléases de FEN1 et le criblage de ses inhibiteurs. Il fournit une approche sensible et spécifique pour analyser l’activité de FEN1 et évaluer l’efficacité des inhibiteurs à petites molécules. De plus, il contribue de manière significative à la recherche sur la réparation des dommages à l’ADN et le développement du cancer, en proposant une nouvelle stratégie de recherche clinique sur les mécanismes de la maladie et la détection des substances génotoxiques.
La réplication de l’ADN n’est pas toujours parfaite et peut être perturbée par des facteurs internes et externes. Par conséquent, les mécanismes de réplication de l’ADN et de réparation des dommages sont essentiels à la survie cellulaire et à la stabilité du génome. Dans ce processus, l’endonucléase spécifique à la structure ramifiée humaine FEN1 (Flap Endonuclease 1), une nucléase de l’ADN central, joue un rôle crucial 1,2,3.
FEN1 est principalement impliqué dans la réplication de l’ADN et est indispensable à la maturation des fragments d’Okazaki sur le brin retardé 4,5. Cela garantit la progression efficace de la réplication de l’ADN et la réparation précise de l’ADN endommagé. Cependant, des augmentations anormales des niveaux de FEN1 ont été étroitement liées au développement de divers cancers 6,7, tels que le cancer du poumon et du sein7. Ainsi, FEN1 est non seulement essentiel à la réplication et à la réparation de l’ADN, mais a également suscité une attention considérable en tant que biomarqueur pour le diagnostic du cancer et une cible thérapeutique potentielle 8,9. La détection de l’activité de FEN1 est essentielle pour le diagnostic précoce des cancers et pour faire progresser la recherche sur les thérapies ciblées.
Compte tenu de l’importance de FEN1 et de la nécessité d’étudier son activité pour le diagnostic précoce du cancer et le développement de thérapies ciblées, l’objectif principal de la méthode développée dans cette expérience était de mesurer avec précision et efficacité l’activité des nucléases de FEN1. Cette méthode vise à fournir une plateforme fiable pour le criblage de petites molécules inhibitrices ciblant FEN1. En atteignant ces objectifs, l’étude cherche à contribuer à une meilleure compréhension du rôle de FEN1 dans le cancer et à faciliter la découverte de nouvelles stratégies thérapeutiques.
Il existe de nombreuses techniques pour détecter l’activité des nucléases FEN1, chacune ayant des caractéristiques, des principes, des avantages, des limites et des scénarios applicables distincts. Par exemple, l’électrophorèse sur gel et les méthodes de séparation de substrat basées sur HPLC fournissent des résultats intuitifs mais impliquent des procédures lourdes et un faible débit10,11. Les tests de polarisation de fluorescence (FP) sont confrontés à des défis pour évaluer l’activité de FEN1 en raison de l’interférence de l’autofluorescence composée ou de la diffusion de la lumière, qui affecte les signaux FP. Bien que les stratégies de contre-dépistage puissent exclure partiellement les faux positifs, environ 15 % des composés actifs primaires sont encore mal identifiés en raison d’interférences techniques12. L’utilisation combinée de paires donneur/quencher de fluorescence (par exemple, TAMRA/BHQ-2) et de la chimiluminescence AlphaScreen présente des inconvénients, tels que le coût de synthèse élevé des substrats fluorescents complexes à triple volet, limitant particulièrement leur utilité dans le criblage à grande échelle. De plus, la structure à double lambeau des substrats peut entraver une liaison optimale avec FEN1, réduisant l’efficacité du clivage enzymatique et compromettant la sensibilité de détection. De plus, cette approche s’appuie fortement sur des instruments spécialisés (par exemple, ViewLux, EnVision), ce qui limite son adoption dans les laboratoires aux ressources limitées 13,14,15. Les méthodes de détection fluorescente basées sur des nanosondes d’ADN en forme d’haltère à double rabat fonctionnalisées avec des nanoclusters d’argent (DNA-AgNCs) souffrent d’une variabilité d’un lot à l’autre en raison de leur dépendance à l’égard d’étapes de recuit précis et de nucléation in situ, ce qui entrave la reproductibilité et l’évolutivité. Des coûts élevés et des procédures longues limitent encore leur application pratique16.
Dans cet article, un test basé sur le marquage par fluorescence est développé pour répondre aux limites techniques actuelles et répondre à la demande croissante de méthodes plus sûres et accessibles à l’utilisateur pour étudier l’activité de FEN1. Cette technique tire parti de la spécificité et de la haute sensibilité de la détection par fluorescence, ainsi que de la capacité de concevoir des substrats d’ADN avec des structures définies qui peuvent être reconnues et clivées par FEN1 (Figure 1). Cette méthode simplifie les procédures expérimentales tout en maintenant une grande précision dans l’évaluation de l’activité des nucléases FEN1. Par rapport aux techniques traditionnelles d’électrophorèse sur gel et de HPLC, il offre un fonctionnement simplifié et un délai d’exécution plus rapide. Contrairement aux tests de polarisation de fluorescence, cette approche permet un criblage qualitatif rapide des composés, établissant ainsi une stratégie efficace d’évaluation enzymatique préliminaire.
Cette méthode convient à l’étude de l’activité des nucléases FEN1 en laboratoire où l’accès aux matières radioactives est limité. Il est également bien adapté au criblage d’un grand nombre d’inhibiteurs à petites molécules dans un délai relativement court, en particulier lorsqu’une sensibilité et une spécificité élevées sont requises. Cependant, il n’est pas idéal pour les études nécessitant une quantification absolue avec une très grande précision ou pour les laboratoires manquant d’équipement de détection de fluorescence de base et d’expertise dans l’analyse du signal de fluorescence. Pour les études axées sur des applications in vivo , où le comportement de FEN1 peut être influencé par des facteurs biologiques complexes non reproduits dans les conceptions d’essais in vitro actuelles, des améliorations supplémentaires ou des méthodes alternatives peuvent être nécessaires.
Ce test de fluorescence est très sensible et spécifique, fournissant un outil sûr, pratique et efficace pour étudier l’activité de FEN1 et développer ses inhibiteurs.
Accès restreint. Veuillez vous connecter ou commencer un essai pour afficher ce contenu.
Les réactifs et l’équipement utilisés dans cette étude sont énumérés dans la table des matériaux.
1. Purification de l’expression de la protéine FEN1
2. Préparation du substrat d’ADN marqué FEN1 TAMRA
3. Dosage de l’activité des nucléases FEN1
4. Criblage de petites molécules inhibitrices de la nucléase FEN1
5. Évaluation du pouvoir inhibiteur de la petite molécule inhibitrice de FEN1--IN-4
Accès restreint. Veuillez vous connecter ou commencer un essai pour afficher ce contenu.
Comme le montre la figure 2A, le réactif de coloration se lie à la protéine, ce qui fait apparaître la protéine comme une bande bleue sur le gel. La première voie contient la protéine marquée utilisée comme référence de poids moléculaire, dans laquelle la bande protéique standard BSA correspond à une masse moléculaire de 70 kDa, et la bande protéique d’acide nucléique FEN1 correspond à une masse moléculaire de 45 kDa. Les résultats expérimentaux ont montré que la nucléase FEN1 apparaissait s...
Accès restreint. Veuillez vous connecter ou commencer un essai pour afficher ce contenu.
Le test d’activité des nucléases FEN1 et le criblage des inhibiteurs de petites molécules sont au cœur de la recherche sur la réparation des dommages à l’ADN et le développement du cancer. Par rapport aux techniques de radiomarquage traditionnelles, la méthode actuelle offre une alternative rentable, efficace, facile à utiliser et plus sûre. De plus, contrairement aux tests FEN1 basés sur l’éclatement de fluorescence, cette approche offre une visualisation plus intuitive du clivage du su...
Accès restreint. Veuillez vous connecter ou commencer un essai pour afficher ce contenu.
Les auteurs n’ont aucun conflit d’intérêts à divulguer.
Ce travail a été soutenu par l’équipe de recherche innovante de l’établissement d’enseignement supérieur du Jiangsu pour la science et la technologie (2021), le programme du centre de recherche sur la technologie de l’ingénierie du collège professionnel du Jiangsu (2023), le programme technologique clé des projets technologiques de subsistance du peuple de Suzhou (SYWD2024099), le projet du laboratoire clé d’État de médecine et de protection contre les radiations, l’Université Soochow (GZK12023013), les programmes du collège de santé professionnelle de Suzhou (SZWZYTD202201, SZWZYTD202205), et le projet Qing-Lan de la province du Jiangsu en Chine (2021, 2022).
Accès restreint. Veuillez vous connecter ou commencer un essai pour afficher ce contenu.
| Nom | Entreprise | Numéro de catalogue | Commentaires |
|---|---|---|---|
| 1 M Tris-HCL | Beyotime | ST774 | |
| 30 % Acr-Bis (29:1) | Beyotime | ST003-500ml | |
| 5M Nacl | Beyotime | ST347 | |
| BeyoBlue Plus | Beyotime | P0003S | |
| BL21(DE3)-FEN1 | Vazyme | Réf. C504-F1 | |
| BSA | Beyotime | Réf. P0007 | |
| Shaker décolorant | Kylin-Bell | Le TS-100 | |
| DL-Dithiothreitol | Beyotime | ST041 | |
| Incubateur à bain sec | RUICHENG | DH200 | |
| Appareil d’électrophorèse | Bei jing Liuyi Biotechnologie | DDY-6D | |
| FEN1-EN-4 | TargetMOL | Réf. T8545 | |
| L’IPTG | Takaba | 9030 | |
| Slufate de Kanamycine | Biosharp | Norme BS152 | |
| Centrifugeuse de laboratoire | Thermo | SL 16R | |
| Bouillon LB | Solarbio | N° L8291 | |
| Ni-NTA Sa Résine De Liaison | 7SE Biotech | PANF001-001C | |
| Odyssey FC | ODYSSÉE | LI-COR | |
| PAGE DE DONNÉES DE SÉCURITÉ | Beyotime | P0015L | |
| Trition-x-100 | Shyuanye | Réf. S15022 |
Accès restreint. Veuillez vous connecter ou commencer un essai pour afficher ce contenu.
Demander l’autorisation de réutiliser le texte ou les figures de cet article JoVE
Demander une autorisation