Het malachiet green assay protocol is een eenvoudige en kosteneffectieve methode om heat shock protein 90 (Hsp90) suppressors te ontdekken, evenals andere remmers tegen ATP-afhankelijke enzymen.
Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.
Methodenartikel
Het malachiet green assay protocol is een eenvoudige en kosteneffectieve methode om heat shock protein 90 (Hsp90) suppressors te ontdekken, evenals andere remmers tegen ATP-afhankelijke enzymen.
Heat shock protein 90 (Hsp90) is een veelbelovend doelwit tegen kanker vanwege het chaperonerende effect op meerdere oncogene eiwitten. De activiteit van Hsp90 is afhankelijk van het vermogen om adenosinetrifosfaat (ATP) te hydrolyseren tot adenosinedifosfaat (ADP) en vrij fosfaat. De ATPase-activiteit van Hsp90 is gekoppeld aan zijn chaperoningfunctie; ATP bindt aan het N-terminale domein van de Hsp90 en het verstoren van de binding bleek de meest succesvolle strategie te zijn in het onderdrukken van de Hsp90-functie. De ATPase-activiteit kan worden gemeten met een colorimetrische malachietgroene assay, die de hoeveelheid vrij fosfaat bepaalt die wordt gevormd door ATP-hydrolyse. Hier wordt een procedure beschreven voor het bepalen van de ATPase-activiteit van gist Hsp90 met behulp van de malachietgroene fosfaattestkit. Verder worden gedetailleerde instructies gegeven voor de ontdekking van Hsp90-remmers door geldanamycine als een authentieke remmer te nemen. Tot slot wordt de toepassing van dit assay protocol door middel van de high-throughput screening (HTS) van remmermoleculen tegen gist Hsp90 besproken.
Heat shock protein 90 (Hsp90) is een moleculaire chaperonne die de stabiliteit van eiwitten die verantwoordelijk zijn voor de ontwikkeling en progressie van kanker handhaaft. Daarnaast zijn eiwitten die verantwoordelijk zijn voor de ontwikkeling van resistentie tegen antineoplastische middelen ook klanten van Hsp901. Hsp90 wordt alomtegenwoordig overexpressie gegeven in alle soorten kankercellen (>90% van de cellulaire eiwitten), vergeleken met normale cellen waar het minder dan 2% van de totale eiwitten kan vormen. Bovendien bevindt de Hsp90 van kankercellen zich in een complex met co-chaperones, terwijl het in een normale cel voornamelijk aanwezig is in een vrije, niet-gecomplexeerde toestand 2,3. In de afgelopen jaren is aangetoond dat verschillende Hsp90-remmers senolytische effecten hebben in in vitro en in vivo studies, waar ze de levensduur van muizen aanzienlijk hebben verbeterd 4,5,6. Alle bovengenoemde bevindingen onderbouwen het feit dat Hsp90-remmers effectief kunnen zijn bij meerdere soorten kanker, met minder bijwerkingen en verminderde kans op het ontwikkelen van resistentie. De chaperoningfunctie van Hsp90 wordt bereikt door ATP te binden aan het N-terminale domein van Hsp90 en het te hydrolyseren tot ADP en vrij fosfaat7. Kleine moleculen die competitief binden aan de ATP-bindingspocket van Hsp90 bleken met succes het chaperoning-effect van het eiwit te onderdrukken. Tot op heden blijft dit de beste strategie voor Hsp90-remming, wat wordt ondersteund door het feit dat dergelijke remmers klinische onderzoeken hebben bereikt8. Een daarvan, Pimitespib, werd in juni 2022 in Japan goedgekeurd voor de behandeling van gastro-intestinale stromale tumor (GIST)9. Dit is de eerste Hsp90-remmer die is goedgekeurd sinds de druggability van de chaperonne werd vastgesteld in 199410.
De malachietgroene test is een eenvoudige, gevoelige, snelle en goedkope procedure voor de detectie van anorganisch fosfaat, geschikt voor automatisering en high-throughput screening (HTS) van verbindingen tegen het gewenste doel11. De test is met succes gebruikt voor de screening van Hsp90-remmers in kleine laboratoriumopstellingen, evenals in een HTS 12,13,14,15,16,17. De test maakt gebruik van een colorimetrische methode die het vrije anorganische fosfaat bepaalt dat wordt gevormd door de ATPase-activiteit van Hsp90. De basis van deze kwantificering is de vorming van een fosfolybdaatcomplex tussen vrij fosfaat en molybdeen, dat vervolgens reageert met malachietgroen om een groene kleur te genereren (figuur 1). Deze snelle kleurvorming wordt gemeten op een spectrofotometer, of op een plaatlezer, tussen 600-660 nm18,19.
In dit protocol wordt de procedure beschreven voor het uitvoeren van een malachietgroene test met gist Hsp90 en de daaropvolgende identificatie van remmers tegen de chaperonne. Het natuurlijke productmolecuul, geldanamycine (GA), waarmee de druggability van Hsp90 voor het eerst werd vastgesteld, werd als een authentieke remmer10 genomen. HTS is een integraal onderdeel geworden van het huidige programma voor het ontdekken van geneesmiddelen, vanwege de beschikbaarheid van een groot aantal moleculen voor testen. Deze techniek heeft de afgelopen 2 jaar meer betekenis gekregen vanwege de dringende behoefte aan herbestemming van geneesmiddelen voor de behandeling van Covid-19-infectie20,21. Daarom wordt een gedetailleerd overzicht gepresenteerd voor de HTS van moleculen tegen gist Hsp90-eiwit door de malachietgroene testmethode toe te passen.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
1. Malachiet groene test op laboratoriumschaal
2. High-throughput screening van Hsp90-remmers door malachiet groene assay
OPMERKING: Het protocol voor screening met hoge doorvoer is vergelijkbaar met de methodologie op laboratoriumschaal. Het uiteindelijke putvolume is in elk geval 80 μL. Er is echter een klein verschil in de volgorde van de toevoeging van reagentia. In de op laboratoriumschaal gebaseerde methode zijn er vijf stadia van toevoeging van de oplossing (34 μL water, 32 μL buffer, 2 μL-verbinding in DMSO, 8 μL Hsp90 en ten slotte 4 μL ATP-oplossing). Bij HTS daarentegen zijn er drie stadia van toevoeging (40 μL bufferoplossing met gist Hsp90, 2 μL DMSO in 18 μL water dat de verbindingen bevat, en ten slotte 20 μL ATP opgelost in water). De minimale hoeveelheid oplossing die nauwkeurig kan worden gepipetteerd in de HTS-opstelling is 20 μL. Vandaar dat een verschil in pipetteren tussen laboratorium- en HTS-schalen wordt waargenomen.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
De resultaten van de test worden geïnterpreteerd in termen van absorptie als gevolg van vrije fosfaationenconcentratie. De absorptie door vrij fosfaat als gevolg van ATP-hydrolyse door de gist Hsp90 bij 620 nm wordt beschouwd als 100% ATPase-activiteit, of nul percentage eiwitremming. De remming van eiwit leidt tot het stoppen van ATP-hydrolyse (minder vrij fosfaat). wat tot uiting komt in een verminderde absorptie bij 620 nm.
Resultaten van malachiet groene assay op laboratoriumschaal...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Hsp90 is een belangrijk doelwit voor de ontdekking van nieuwe moleculen tegen kanker. Sinds de druggability werd vastgesteld in 199410, 18 moleculen hebben klinische proeven bereikt. Op dit moment bevinden zeven moleculen zich in verschillende fasen van klinische onderzoeken, alleen of in combinatie22. Al deze kleine moleculen zijn N-terminale ATP-bindingsremmers. De andere middelen om de chaperonne te remmen (C-terminale remmers, middendomeinremmers) zijn niet zo snel gega...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Er zijn geen concurrerende financiële belangen.
Deze studie werd ondersteund door het Korea Research Fellowship (KRF) -programma, postdoctoraal fellow van de National Research Foundation of Korea (NRF), gefinancierd door het ministerie van wetenschap en ICT (NRF-2019H1D3A1A01102952). De auteurs zijn KIST intramurale subsidie en ministerie van Oceanen en Visserij subsidienummer 2MRB130 dankbaar voor het verstrekken van financiële steun voor dit project.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| 1M Magnesium chloride solution in water | Sigma-Aldrich | 63069-100ml | |
| 1M Potassium chloride solution in water | Sigma-Aldrich | 60142-100ml | |
| 96-well plate | SPL Life Sciences | Niet van toepassing | |
| Adenosine 5′-trifosfaat dinatriumzouthydraat | Sigma-Aldrich | A7699-5G | |
| Biomek FX laboratoriumautomatiseringswerkstation | Beckman Coulter | Niet van toepassing | |
| Verbindingen 3-96 | Niet van toepassing | Niet van toepassing | Histidine-gelabelde gist Hsp90 werd verkregen van Dr. Chrisostomos Prodromou, School of Life Sciences, University of Sussex, Verenigd Koninkrijk, en het eiwit werd geëxpresseerd in KIST Gangneung Institute of Natural Products. Details kunnen niet worden vrijgegeven vanwege octrooi-inbreuk. |
| Dimethylsulfoxide | Sigma-Aldrich | D8418 | |
| Geldanamycine, 99% (HPLC), poeder | AK Scientific, Inc. | V2064 | |
| Invitroge UltraPure DNase/RNase-vrij gedistilleerd water | ThermoFisher Scientific | 10977015 | |
| Malachitoen Groen Fosfaat Assay Assay kit | Sigma-Aldrich | MAK307-1KT | |
| Multi-detectie microplaatlezer Synergy HT | Biotek Instruments, Inc. | Niet van toepassing | |
| Synergy HT multi-plaatlezer | Biotek Instruments, Inc. | Niet van toepassing | |
| Trizma-hydrochloridebufferoplossing, pH7.4 | Sigma-Aldrich | 93313-1L | |
| Gist Hsp90 | Niet van toepassing | Niet van toepassing | School of Life Sciences, University of Sussex, Verenigd Koninkrijk en het eiwit werd geëxpresseerd in KIST Gangneung Institute of Natural Products. Primair toegangsnummer: P02829 |
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.