ヒストンアセチルトランスビシ酵素(HAT、リジンアセチルトランスビセラーゼとも呼ばれる)の阻害剤は、CBP/p300などの、癌を治療するための潜在的な治療薬です。しかし、これらの阻害剤を検証するための厳格な方法が必要です。検証のための3つのin vitro方法には、組換えアセチルトランスファー酵素によるHATアッセイ、細胞培養におけるヒストンアセチル化のための免疫ブロット法、およびChIP-qPCRが含まれる。
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ヒストンアセチルトランスビシ酵素(HAT、リジンアセチルトランスビセラーゼとも呼ばれる)の阻害剤は、CBP/p300などの、癌を治療するための潜在的な治療薬です。しかし、これらの阻害剤を検証するための厳格な方法が必要です。検証のための3つのin vitro方法には、組換えアセチルトランスファー酵素によるHATアッセイ、細胞培養におけるヒストンアセチル化のための免疫ブロット法、およびChIP-qPCRが含まれる。
リジンアセチルトランスビセラーゼ(KATs)は、ヒストンや他のタンパク質上のリジン残基のアセチル化を触媒し、クロマチンのダイナミクスと遺伝子発現を調節します。CBP/p300などのKATは、多様な癌の腫瘍形成における重要な役割のために、治療標的として激しい調査を受けている。KASのヒストンアセチルトランスビセラーゼ(HAT)機能を標的とした新しい低分子阻害剤の開発は困難であり、潜在的な阻害剤の特異性および効力を検証できる堅牢なアッセイが必要である。
この記事では、新しい HAT 阻害剤 (HATi) に対して厳密な in vitro 検証を提供する 3 つのメソッドのパイプラインについて概説します。これらの方法には、試験管HATアッセイ、クロマチンハイアセチル化阻害(ChHAI)アッセイ、クロマチン免疫沈降定量PCR(ChIP-qPCR)が含まれる。HATアッセイでは、組換えHATは試験管反応でヒストンでインキュベートされ、ヒストンテール上の特定のリジン残基のアセチル化を可能にする。この反応はHATiによってブロックすることができ、部位特異的ヒストンアセチル化の相対的なレベルは、免疫ブロット法を介して測定することができる。HATアッセイで同定された阻害剤は、細胞環境で確認する必要があります。
ChHAIアッセイは、ヒストンデアセチラーゼ阻害剤(HDACi)によって誘発されるヒストンの堅牢な過アセチル化を減衰させる新しいHATiをスクリーニングするために免疫ブロッティングを使用します。ヒストンアセチル化の基底レベルは免疫ブロッティングを介して検出することが困難であり得るので、HDACiの添加は有用である。
HATおよびChHAIアッセイはヒストンアセチル化の世界的な変化を測定するが、特定のゲノム領域におけるアセチル化に関する情報は提供しない。したがって、ChIP-qPCRは、遺伝子調節要素におけるヒストンアセチル化レベルに対するHATiの影響を調べるのに使用される。これはヒストンDNA複合体の選択的免疫沈降とqPCRを介した精製されたDNAの分析によって達成される。これら3つのアッセイは、一緒に、新しいHATiの特異性、効力、および作用機序を慎重に検証することを可能にする。
リジンアセチルトランスバシラーゼ(KATs)は、ヒストンタンパク質および非ヒストンタンパク質1、2、3、42,の両方にリジン残基1のアセチル化を触媒する。3,4最近の研究では、KATとそのアセチルトランスファーゼ機能が固形腫瘍の成長を促進できることを明らかに4、5、6、7、8、9 。,5,6,7,8,9例えば、CREB結合タンパク質(CBP)/p300は、癌2,33における多数のシグナル伝達経路を調節する2つのパラパスKAである。CBP/p300はヒストンアセチルトランスファー酵素(HAT)機能をよく特徴付け、ヒストン3リシン27アセチル化(H3K27ac)2、4、5、10、11、活性エンハンサー、プロモーター領域および活性遺伝子転写2,4,5,10,1112、13、1413,の重要12なマーカーを有する。14CBP/p300は、ヒストンおよび他の転写,因子,44、9、15、16、17、189,のアセチル化を介して腫瘍遺伝子の転写を活性化することによって16、17固形腫瘍における増殖促進シグナル伝達経路の重要な共活性化因子として機能する。1518腫瘍の進行におけるその役割のために、CBP/p300および他のKATは、発癌機能,,,,,,4、5、6、7、8、9、18、19、205,6を遮断する新規阻害剤の開発のために調査中である。4789181920A-485とGNE-049は、CBP/p30044,99に対する強力かつ特異的な阻害剤の開発に成功した2つの試みを表しています。CBP/p300および他のKATに対して現在、追加の阻害剤が調査中である。
先に説明したKAT阻害剤(KATi)の品質が問われ、多くの阻害剤が標的効果と悪い特性評価21を示している。そのため、高品質な化学プローブの開発には、新しい薬剤候補の厳密な特性評価と検証が不可欠です。ここでは、新しいKATiの効力と特異性をスクリーニングし、厳密に検証するためのパイプラインを形成する3つのプロトコルがあり、KATsのHAT機能(HATi)を阻害することに特に焦点を当てています。CBP/p300とその阻害剤が例として使用されていますが、これらのプロトコルは、HAT関数7を持つ他のKATに適応することができます。
第1のプロトコルは、精製された組換えp300およびヒストンを制御試験管反応に利用するインビトロヒストンアセチルトランスファー酵素(HAT)アッセイである。このアッセイは、実行が簡単で、費用対効果が高く、低スループット設定で化合物をスクリーニングするために使用することができ、放射性物質を必要としません。このプロトコルでは、組換えp300は、短いインキュベーション期間中にヒストン尾部のリジンアセチル化を触媒し、ヒストンアセチル化のレベルを標準的な免疫ブロッティング手順を使用して測定する。酵素反応は、ヒストンアセチル化を減少させる化合物をスクリーニングするCBP/p300阻害剤の存在または不在で行うことができる。さらに、HATアッセイは、PCAFなどの他の精製KATに対する活性を評価することによって、新規化合物がCBP/p300に選択的であるかどうかを検証するために使用することができる。HATアッセイは、そのシンプルさ、低コスト、および阻害剤の効力/選択性を決定する能力のために、新しい阻害剤を調査するための優れた出発点です。実際、このプロトコルは、多くの場合、in vitroスクリーン55、1010として文献で使用されています。しかしながら、HATアッセイで同定された阻害剤は、試験管反応が生細胞系よりはるかに単純であるため、細胞培養において必ずしも有効であるとは限らない。したがって、細胞培養実験22,23,23において阻害剤をさらに特徴付ける必要がある。
パイプラインの第2のプロトコルは、クロマチンハイパーアセチル化阻害(ChHAI)アッセイである。この細胞ベースアッセイは、ヒストンデアセチラーゼ阻害剤(HDACi)をHATi24と共培養する前にクロマチン中のヒストンを高アセチレートするツールとして利用する。基底ヒストンアセチル化は細胞培養において低く、アセチル化を増加させるためにHDACiを添加せずに免疫ブロット法を介してプローブすることが困難になる。ChHAIアッセイの目的は、HDAC阻害によって引き起こされるヒストンアセチル化の増加を減衰させることができる新しいHATiを同定することです。このアッセイの利点は、その低コスト、実行する比較的容易さ、および試験管HATアッセイよりも生理学的関連性を提供する培養中の細胞の使用を含む。HATアッセイと同様に、このプロトコルはデータ収集に標準免疫ブロット法を使用します。
HATおよびChHAIアッセイは、グローバルヒストンアセチル化を阻害するための新規化合物の効力に関するデータを提供するが、これらの化合物が特定のゲノム領域における修飾にどのような影響を与えるかについての洞察を提供しない。そこで、最終プロトコルであるクロマチン免疫沈降定量ポリメラーゼ連鎖反応(ChIP-qPCR)は、ゲノムの特定の領域におけるDNAタンパク質相互作用を調べる細胞培養実験である。ChIP プロトコルでは、クロマチンは、DNA とタンパク質の相互作用を維持するために架橋されます。次いで、クロマチンを細胞から抽出し、DNA-タンパク質複合体は目的のタンパク質に対して選択的な免疫沈降を受ける(例えば、H3K27acに特異的な抗体を使用)。次いで、dnaを精製し、qPCRを用いて分析します。例えば、ChIP-qPCRは、Cyclin D125のような個々の腫瘍遺伝子におけるヒストンアセチル化を新規HATiがダウンリデンスするかどうかを判断するために使用することができる。ChIP-qPCR はフィールドで使用される一般的な手法ですが、4、10、26を最適化することは困難な場合があります。このプロトコルは、ChIP-qPCR 手順の実行中に発生する可能性のある落とし穴を回避するためのヒントを提供し、データに対して実行する必要がある品質管理チェックを含んでいます。
これら3つのプロトコルを併用すると、新しいHATiの厳密な特性評価と検証が可能になります。さらに、これらの方法は、実行が簡単で、比較的安価であり、グローバルおよび地域ヒストンアセチル化に関するデータを提供するため、多くの利点を提供します。
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1. インビトロ HAT アッセイ
2. ChHAIアッセイ
3. ChIP-qPCR
注: p300 の阻害剤については、以下のプロトコルを例に説明します。
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インビトロヒストンアセチルトランスファーゼ(HAT)アッセイは、ヒストン基質に対するp300 HAT活性を阻害する化合物をプローブするために使用することができる。図1Aは、HATアッセイの実験用回路図を提供する。アナカルディン酸は、公知のHATi33,3838であり、12.5〜100μMの濃度範囲でこのアッセイに利用された。100 μMでは、アナカルディン酸はヒストン3でp300を触媒し、リジン9および18は対照DMSO処理に対して(図1B、レーン5対レーン1)を触媒した。このアッセイでは、低用量の薬物投与量がp300 HAT活性を大きく阻害しない可能性があるため、濃度範囲が利用された(図1B、レーン2-4対レーン1)。レーン6では、アセチルCoAは反応に添加されず、p300触媒および組換えH3.1上のヒストンアセチル化の基底レベルに対する陰性...
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リジンアセチルトランスビセラーゼ(KATs)は、ヒストンの尾部および転写因子上のリジン残基を数個アセチル化して、遺伝子転写22,33を調節する。過去20年間の作業は、CBP / p300、PCAFおよびGCN5のようなKATが発癌性転写因子と相互作用し、いくつかの固形腫瘍タイプ44、5、9、15、16、17、185,9,15,16,17,18で腫瘍の成長を促進することを明らかにした。腫瘍の成長を促進する上での彼らの新たな役割のために、KATsは癌治療の新しい標的...
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著者は、利益相反や開示を行う必要はありません。
この研究は、ジェームズとエステルキング生物医学研究プログラム(6JK03と20K07)、バンクヘッドコーリーがん研究プログラム(4BF02と6BC03)、フロリダ州保健省、フロリダ乳がん財団、UF健康がんセンターからの助成金によって支えられました。また、公開プロセス中のザカリー・オスキング博士とアンドレア・リン博士のサポートに感謝します。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| 1.5 mlチューブ | フィッシャーサイエンティフィック | 05-408-129 | すべての方法に対応 |
| 10 cmディッシュ | Sarstedt AG & Co. | 83.3902 | MCF-7細胞の細胞培養用 |
| 10 ul チップ | フィッシャーサイエンティフィック | 02-707-454 | すべてのメソッド |
| 1000 ul チップ | コーニング | 4846 | すべてのメソッド |
| 10X グリシンバッファー | メソッド 3.レシピについては、表 1 を参照してください。 | ||
| 10倍ランニングバッファ | 。レシピについては、表 1 を参照してください。 | ||
| 10倍TBST | 。レシピについては、表 1 を参照してください。 | ||
| 12ウェルプレート | Corning | 3513 | メソッド2 |
| 15 cmディッシュ | Sarstedt AG&Co. | 83.3903 | メソッド 3 |
| 15 ml コニカル チューブ | サンタ クルス バイオテクノロジー | sc-200249 | メソッド 2 および 3 の |
| 1X TBST と 5% ミルクと 0.02% アジ化 | メソッド 1 および 2 の場合。複数回使用する一次抗体の希釈に使用できます。一次抗体の希釈液を短期間保存することができます。二次抗体希釈には使用しないでください。注意:アジ化ナトリウムは有毒です。 | ||
| TBSTと5%ミルク | PVDFメンブレンのブロッキングや抗体の拡張に使用されます。レシピについては、表 1 を参照してください。 | ||
| 200 ul tips | Corning | 4844 | For all Methods |
| 2-mercaptoethanol | Sigma-Aldrich | M3148 | for SDS sample buffer preparation |
| 4-20% polyacrylamide gel | Thermo Fisher: Invitrogen | XP04205BOX | For Methods 1 and 2 |
| 5X Assay buffer | For Method 1.レシピについては、表 1 を参照してください。 | ||
| 5Xパッシブ溶解バッファー | 。レシピについては、表 1 を参照してください。 | ||
| 6X ドデシル硫酸ナトリウム (SDS) | 方法 1 および 2。レシピについては、表 1 を参照してください。 | ||
| A-485 | MedChemExpress | HY-107455 | CBP/p300 Inhbitor メソッド 2 および 3 で使用します。DMSOに溶解した。 |
| アセチル-CBP(K1535)/p300(K1499) 抗体 | 細胞シグナル伝達技術 | 4771 | メソッド1 |
| アセチル-CoA | Sigma-Aldrich | A2056 | 1で使用するため |
| アセチルヒストンH3 (Lys 27) 抗体 (H3K27ac) | 細胞シグナル伝達技術 | CST 8173 | イムノブロット用H3K27acおよびChIP |
| 用アンチボディ アセチルヒストンH3 (Lys18) 抗体 (H3K18ac) | 細胞シグナル伝達技術 | イムノブロット用のH3K18ac用の | CST 9675 |
| ChIPαチューブリン抗体 | ミリポアシグマ | T5168 | 。希釈 1:20,000 |
| アナカルジン酸 | ケイマンケミカル | 13144 | メソッド 1 |
| 抗マウス IgG HRP リンク二次抗体 | Cell Signaling Technology | 7076 | メソッド 1 および 2.1:10,000 |
| 抗ウサギ IgG 二次抗体 | Jackson ImmunoResearch | 711-035-152 | を方法1および2に希釈します。1:10,000 から 1:20,000 |
| オートラジオグラフィーフィルム | MIDSCI | BX810 | メソッド 1 および 2 |
| ベリーダンサー 回転プラットフォーム | Stovall Life Science Incorporated | は利用できません | メソッド 1 および 2 |
| ウシ 子牛血清 (BCS) | HyClone | SH30072.03 | 細胞培養培地 |
| ウシ血清アルブミン (BSA) | Sigma-Aldrich | A2153 | 調製用 |
| ブロモフェノールブルー | シグマ-アルドリッチ | B0126 | SDSサンプルバッファー調製用 |
| CDTA | スペクトラムケミカル | 125572-95-4 | バッファー調製用 |
| 細胞スクレーパー | ミリポアシグ | マCLS3010 | メソッド3用 |
| ChIP希釈バッファー | メソッド3用。レシピについては、表 1 を参照してください。 | ||
| ChIP溶出バッファー | 。レシピについては、表 1 を参照してください。 | ||
| MCF-7細胞 | 。レシピについては、表 1 を参照してください。 | ||
| コバリス 130 & マイクロ;l microTUBE | Covaris | 520045 | Covaris S220 メソッド 3 |
| Covaris S220 フォーカス超音波処理 | Covaris | S220 | DNA 超音波処理 メソッド |
| ジメチルスルホキシド (DMSO) | Sigma-Aldrich | 41639 | 薬物希釈およびビヒクル制御治療用 |
| DL-ジチオスレイトール (DTT) | Sigma-Aldrich | 43815 | SDS サンプルバッファー用調製 |
| DMEM | Corning | 10-013-CV | 細胞培養培地 |
| EDTA | フィッシャーサイエンティフィック | BP120-1 | バッファー調製用 |
| 例 移送タンクおよび移送装置 | バイオ・ラッド | 1704070 メソッド 1 および 2 | |
| の場合 EZ-Magna ChIP A/G クロマチン免疫沈降キット | ミリポア シグマ | 17-10086 | メソッド |
| 3 FK228 (ロミデプシン) | ケイマンケミカル | 128517-07-7 | HDAC阻害剤 方法2で使用するための |
| ホルムアルデヒド溶液 | Sigma-Aldrich | F8775 | 細胞固定 |
| 用 グリセロール | フィッシャーサイエンティフィック | BP229-1 | 緩衝液 |
| 用 グリシン | Sigma-Aldrich | G7126 | 緩衝液 |
| HEPES | Sigma-Aldrich | 54457 | バッファー調製 |
| 高塩洗浄バッファー | メソッド3 | ||
| IGEPAL (NP-40) | Sigma-Aldrich | I3021 | バッファー調製用 |
| イモビロン 化学発光性HRP基質 | ミリポア シグマ | WBKLS0500 | メソッド1および2用 |
| KCl | フィッシャーサイエンティフィック | BP366-500 | バッファー調製用 |
| LiCl | Sigma-Aldrich | L9650 | バッファー調製用 |
| LiCl 洗浄バッファー | メソッド 3.レシピについては、表 1 を参照してください。 | ||
| 低塩ウォッシュバッファー | メソッド3の場合。レシピについては、表 1 を参照してください。 | ||
| マグネティックセパレーター | Promega | Z5341 | メソッド3で使用するため |
| メタノール | Sigma-Aldrich | 494437 | バッファー調製用 |
| ミニゲルタンク | Invitrogen | A25977 | メソッド1および2の場合 |
| MS-275 (Entinostat) | ケイマンケミカル | 209783-80-2 | HDAC阻害剤 メソッド2で使用するため。DMSOに溶解した。 |
| NaCl | フィッシャーサイエンティフィック | 7647-14-5 | バッファー調製用 |
| NaOH | フィッシャーサイエンティフィック | S318-100 | メソッド1および2のバッファー調製用 |
| ノーマルウサギIgG | ベチルラボラトリーズ | P120-101 | メソッド3で使用するためのコントロールウサギ抗体 |
| 核膨潤緩衝液 | メソッド3用。レシピについては、表 1 を参照してください。 | ||
| PCRクリーンアップキット | Qiagen | 28104 | メソッド3で使用するため |
| ペニシリン/ストレプトマイシン 100X | コーニング | 30-002-CI | 細胞培養培地 |
| リン酸緩衝生理食塩水 (PBS) | コーニング | 21-040-CV | メソッド2および3用 |
| パイプ | シグマ・アルドリッチ | 80635 | 緩衝液調製用 |
| 粉ミルク | ネスレカーネーション | 方法 1 および 2 | |
| Power Pac 200 (ウェスタンブロット転写用 | Bio-rad | (メソッド 1 および 2 | |
| Power Pac 3000 (SDS ゲル用 | Bio-rad (バイオラッド | メソッド 1 および 2 | |
| Prestained Protein Ladder | Thermo Fisher | 26616 | (メソッド 1 および 2 用 |
| プロテアーゼ阻害剤 | Sigma-Aldrich | PI8340 | メソッド 3 |
| テイン A マゼンティックビーズ用) | New England BioLabs | S1425S | メソッド |
| プロテイナーゼK | New England BioLabs | P8107S | メソッド3で使用するため |
| PTC-100 プログラマブルサーマルコントローラー | MJ Research Inc. | PTC-100 | メソッド 1 |
| PVDF トランスファー メンブレン | ミリポア シグ | マ IEVH00005 | メソッド 1 および 2 |
| 組換え H3.1 | ニューイングランド バイオラボ | M2503S | メソッド 1 |
| 組換え p300 | ENZO ライフサイエンス | BML-SE451-0100 | メソッド |
| 1 SAHA (ボリノスタット) | ケイマン ケミカル | 149647-78-9 | HDAC 阻害剤 メソッド 2 で使用 |
| SDS溶解バッファー | 。レシピについては、表 1 を参照してください。 | ||
| アジ化ナトリウム | フィッシャーサイエンティフィック | 26628-22-8 | メソッド1および2の場合。注意:アジ化ナトリウムは有毒です。適切な取り扱いについては、SDS を参照してください。 |
| 重炭酸ナトリウム | フィッシャーサイエンティフィック | S233-500 | バッファー調製用 |
| デオキシコール酸ナトリウム | Sigma-Aldrich | D6750 | バッファー調製用 |
| ドデシル硫酸ナトリウム (SDS) | Sigma-Aldrich | 71725 | SDSサンプル調製用 |
| 標準ヒートブロック | VWR サイエンティフィック製品 | MPN:949030 | メソッド1および2用 |
| テーブルトップ遠心分離機 | Eppendorf | 5417R | すべてのメソッド用 |
| TEバッファー | メソッド3用。レシピについては、表 1 を参照してください。 | ||
| 転送バッファー | 。レシピについては、表 1 を参照してください。 | ||
| トリコスタチン A | ケイマン ケミカル | 58880-19-6 | HDAC 阻害剤 メソッド 2 |
| トリス | フィッシャー サイエンティフィック | BP152-5 | バッファー調製用 |
| トリトン X-100 | シグマ-アルドリッチ | T8787 | バッファー調製用 |
| Tween 20 | シグマ-アルドリッチ | 9005-64-5 | メソッド 1 および 2 |
| X 線フィルム プロセッサ | のバッファー調製用コニカミノルタメディカル&株式会社グラフィック | SRX-101A | (方法1および2) |
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