פרוטוקול הבדיקה הירוק של מלכיט הוא שיטה פשוטה וחסכונית לגילוי מדכאי חלבון הלם חום 90 (Hsp90), כמו גם תרכובות מעכבות אחרות נגד אנזימים תלויי ATP.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
פרוטוקול הבדיקה הירוק של מלכיט הוא שיטה פשוטה וחסכונית לגילוי מדכאי חלבון הלם חום 90 (Hsp90), כמו גם תרכובות מעכבות אחרות נגד אנזימים תלויי ATP.
חלבון הלם חום 90 (Hsp90) הוא מטרה אנטי-סרטנית מבטיחה בגלל השפעתו הנלווית על חלבונים אונקוגניים מרובים. הפעילות של Hsp90 תלויה ביכולתו לבצע הידרוליזה של אדנוזין טריפוספט (ATP) לאדנוזין דיפוספט (ADP) ולפוספט חופשי. פעילות ATPase של Hsp90 קשורה לפונקציית הליווי שלו; ATP נקשר לתחום N-terminal של Hsp90, ושיבוש הקשירה שלו נמצא כאסטרטגיה המוצלחת ביותר בדיכוי פונקציית Hsp90. ניתן למדוד את פעילות ה-ATPase על ידי בדיקת מלכיט ירוק קולורימטרי, הקובעת את כמות הפוספט החופשי שנוצר על ידי הידרוליזה של ATP. כאן מתואר הליך לקביעת פעילות ATPase של שמרים Hsp90 באמצעות ערכת בדיקת פוספט ירוק מלכיט. יתר על כן, הוראות מפורטות לגילוי מעכבי Hsp90 על ידי נטילת geldanamycin כמעכב אותנטי מסופק. לבסוף, נדון היישום של פרוטוקול בדיקה זה באמצעות סינון בתפוקה גבוהה (HTS) של מולקולות מעכבות כנגד שמרים Hsp90.
חלבון הלם חום 90 (Hsp90) הוא מלווה מולקולרי השומר על יציבות החלבונים האחראים להתפתחות והתקדמות סרטן. בנוסף, חלבונים האחראים על התפתחות עמידות לחומרים אנטינאופלסטיים הם גם לקוחות של Hsp901. Hsp90 מתבטא יתר על המידה בכל סוגי התאים הסרטניים (>90% מהחלבונים התאיים), בהשוואה לתאים רגילים שבהם הוא עשוי להוות פחות מ-2% מכלל החלבונים. יתר על כן, Hsp90 של תאים סרטניים שוכן בקומפלקס עם מלווים משותפים, בעוד שבתא רגיל הוא נמצא בעיקר במצב חופשי, לא מורכב 2,3. בשנים האחרונות, מספר מעכבי Hsp90 הוכחו כבעלי השפעות סנוליטיות במחקרי in vitro ו-in vivo, שם הם שיפרו באופן משמעותי את תוחלת החיים של עכברים 4,5,6. כל הממצאים הנ"ל מאששים את העובדה שמעכבי Hsp90 יכולים להיות יעילים במספר סוגי סרטן, עם פחות תופעות לוואי וסיכויים מופחתים לפתח עמידות. פונקציית הליווי של Hsp90 מושגת על ידי קשירת ATP בתחום N-terminal של Hsp90 והידרוליזה שלו ל-ADP ולפוספט חופשי7. מולקולות קטנות שנקשרות באופן תחרותי לכיס קשירת ה-ATP של Hsp90 נמצאו כמדכאות בהצלחה את השפעת הליווי של החלבון. נכון להיום, זו נותרה האסטרטגיה הטובה ביותר עבור עיכוב Hsp90, אשר נתמך על ידי העובדה כי מעכבים כאלה הגיעו לניסויים קליניים8. אחד מהם, Pimitespib, אושר ביפן לטיפול בגידול סטרומה במערכת העיכול (GIST) ביוני 20229. זהו מעכב Hsp90 הראשון שאושר מאז הוקמה יכולת הטיפול התרופתי של המלווה בשנת 199410.
בדיקת מלכיט ירוק היא הליך פשוט, רגיש, מהיר וזול לאיתור פוספט אנאורגני, המתאים לאוטומציה ולסינון תפוקה גבוהה (HTS) של תרכובות כנגד היעד הרצוי11. הבדיקה שימשה בהצלחה לסינון מעכבי Hsp90 בתצורות מעבדה קטנות, כמו גם ב- HTS 12,13,14,15,16,17. הבדיקה משתמשת בשיטה קולורימטרית הקובעת את הפוספט האי-אורגני החופשי שנוצר עקב פעילות ATPase של Hsp90. הבסיס לכימות הזה הוא היווצרות קומפלקס פוספוהומוליבדט בין פוספט חופשי למוליבדן, אשר לאחר מכן מגיב עם ירוק מלכיט ליצירת צבע ירוק (איור 1). היווצרות צבע מהירה זו נמדדת על ספקטרופוטומטר, או על קורא לוחות, בין 600-660 ננומטר18,19.
בפרוטוקול הנוכחי מתואר ההליך לביצוע בדיקה ירוקה מלכיט עם שמרים Hsp90 וזיהוי עוקב של מעכבים נגד המלווה. מולקולת המוצר הטבעית, geldanamycin (GA), שבה נקבעה לראשונה יכולת התרופה של Hsp90, נלקחה כמעכב אותנטי10. HTS הפך לחלק בלתי נפרד מתוכנית גילוי התרופות הנוכחית, בשל זמינותן של מספר רב של מולקולות לבדיקה. טכניקה זו קיבלה משמעות רבה יותר בשנתיים האחרונות בגלל הצורך הדחוף בייעוד מחדש של תרופות לטיפול בזיהום Covid-1920,21. לכן, מוצג מתווה מפורט ל-HTS של מולקולות כנגד חלבון שמרים Hsp90 על ידי אימוץ שיטת הבדיקה הירוקה מלכיט.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
1. בדיקת מלכיט ירוק בקנה מידה מעבדתי
2. סינון בתפוקה גבוהה של מעכבי Hsp90 על ידי בדיקת מלכיט ירוק
הערה: הפרוטוקול לסינון בתפוקה גבוהה דומה למתודולוגיה בקנה מידה של מעבדה. נפח הבאר הסופי בכל מקרה הוא 80 μL. עם זאת, יש הבדל קל בסדר של תוספת של ריאגנטים. בשיטה המבוססת על קנה מידה מעבדתי, ישנם חמישה שלבים של חיבור תמיסה (34 μL מים, 32 μL של חיץ, 2 μL תרכובת DMSO, 8 μL של Hsp90, ולבסוף 4 μL של תמיסת ATP). לעומת זאת, עם HTS ישנם שלושה שלבים של חיבור (40 μL של תמיסת חיץ המכילה שמרים Hsp90, 2 μL של DMSO ב 18 μL של מים המכילים את התרכובות, ולבסוף 20 μL של ATP מומס במים). הכמות המינימלית של תמיסה שניתן pipeted במדויק בהגדרת HTS הוא 20 μL. לפיכך, נצפה הבדל בצנרת בין קשקשי מעבדה ו- HTS.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
תוצאות הבדיקה מפורשות במונחים של ספיגה עקב ריכוז יוני פוספט חופשי. ספיגה על ידי פוספט חופשי עקב הידרוליזה ATP על ידי שמרים Hsp90 ב 620 ננומטר נחשב 100% פעילות ATPase, או אפס אחוז עיכוב חלבון. עיכוב החלבון מוביל להפסקת הידרוליזה של ATP (פחות פוספט חופשי). אשר באה לידי ביטוי במונחים של ירידה בספיגה ב 620 ננומטר.
תוצאות בדיקת מלכיט ירוק בקנה מידה מעבדתי
הגרף הסטנדרטי של תקן הפוספט מתואר באיור 3. הפעילות של Hsp90 נמדדת במונחים של יכולתו הידרוליזה A...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
Hsp90 הוא יעד משמעותי לגילוי מולקולות תרופות אנטי-סרטניות חדשניות. מאז התבססה יכולת הטיפול התרופתי שלה בשנת 1994,10, 18 מולקולות הגיעו לניסויים קליניים. כיום, שבע מולקולות נמצאות בשלבים שונים של ניסויים קליניים, לבדן או בשילוב22. כל המולקולות הקטנות הללו הן מעכבי קשירת ATP N-terminal. האמצעים האחרים לעיכוב המלווה (מעכבי C-terminal, מעכבי תחום אמצעי) לא התקדמו מהר כמו מעכבי N-terminal. לפיכך, תרכובות מעכבי הקישור N-terminal ATP עדיין טומנות בחובן הבטחה להתקדמות למולקולה הנית...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
אין אינטרסים כלכליים מתחרים.
מחקר זה נתמך על ידי תוכנית מלגות המחקר של קוריאה (KRF), עמית פוסט-דוקטורט של קרן המחקר הלאומית של קוריאה (NRF), במימון משרד המדע והתקשוב (NRF-2019H1D3A1A01102952). המחברים מודים למענק KIST ולמענק משרד האוקיינוסים והדיג מספר 2MRB130 על מתן סיוע כספי לפרויקט זה.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| 1M תמיסת מגנזיום כלוריד במים | סיגמא-אולדריץ' | 63069-100 מ"ל | |
| 1M תמיסת אשלגן כלורי במים | סיגמא-אולדריץ' | 60142-100 מ"ל | |
| 96 בארות צלחת | SPL מדעי החיים | לא ישים | |
| אדנוזין 5&פריים;-טריפוספט דיסודיום מלח הידרט | סיגמא-אולדריץ' | A7699-5G | |
| Biomek FX מעבדה תחנת עבודה אוטומציה | בקמן קולטר | לא ישים | |
| תרכובות 3-96 | לא ישים | ישים | שמרים מתויגים Histidine Hsp90 הושג מד"ר כריסוסטומוס פרודרומו, בית הספר למדעי החיים, אוניברסיטת סאסקס, בריטניה, וחלבון התבטא במכון KIST Gangneung למוצרים טבעיים. לא ניתן לחשוף פרטים עקב בעיות הפרת פטנטים. |
| דימתיל סולפוקסיד | סיגמא-אולדריץ' | D8418 | |
| גלדנאמיצין, 99% (HPLC), אבקה | AK Scientific, Inc. | V2064 | |
| Invitroge UltraPure DNase/RNase מים מזוקקים ללא DNase/RNase | ThermoFisher Scientific | 10977015 | |
| בדיקת פוספט ירוק מלכיט ערכת בדיקה | Sigma-Aldrich | MAK307-1KT | |
| קורא מיקרו-פלטות רב זיהוי סינרגיה HT | Biotek Instruments, Inc. | לא ישים | |
| קורא ריבוי לוחות Synergy HT | Biotek Instruments, Inc. | לא ישים | |
| תמיסת חיץ Trizma hydrochloride, pH7.4 | Sigma-Aldrich | 93313-1L | |
| שמרים Hsp90 | לא | ישים לא ישים | בית הספר למדעי החיים, אוניברסיטת סאסקס, בריטניה וחלבון התבטא במכון KIST Gangneung למוצרים טבעיים. מספר רישוי ראשי: P02829 |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.