Протокол анализа малахитового зеленого является простым и экономически эффективным методом обнаружения супрессоров белка теплового шока 90 (Hsp90), а также других соединений-ингибиторов против АТФ-зависимых ферментов.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
Протокол анализа малахитового зеленого является простым и экономически эффективным методом обнаружения супрессоров белка теплового шока 90 (Hsp90), а также других соединений-ингибиторов против АТФ-зависимых ферментов.
Белок теплового шока 90 (Hsp90) является многообещающей противоопухолевой мишенью из-за его сопровождающего действия на несколько онкогенных белков. Активность Hsp90 зависит от его способности гидролизовать аденозинтрифосфат (АТФ) до аденозиндифосфата (АДФ) и свободного фосфата. Активность АТФазы Hsp90 связана с ее сопровождающей функцией; АТФ связывается с N-концевым доменом Hsp90, и нарушение его связывания оказалось наиболее успешной стратегией подавления функции Hsp90. Активность АТФазы можно измерить с помощью колориметрического анализа малахитового зеленого, который определяет количество свободного фосфата, образующегося при гидролизе АТФ. Здесь описана процедура определения АТФазной активности дрожжей Hsp90 с использованием набора для анализа малахитового зеленого фосфата. Кроме того, приведены подробные инструкции по обнаружению ингибиторов Hsp90 путем приема гелданамицина в качестве аутентичного ингибитора. Наконец, обсуждается применение этого протокола анализа посредством высокопроизводительного скрининга (HTS) молекул ингибитора против дрожжей Hsp90.
Белок теплового шока 90 (Hsp90) является молекулярным шапероном, который поддерживает стабильность белков, ответственных за развитие и прогрессирование рака. Кроме того, белки, ответственные за развитие резистентности к противоопухолевым средствам, также являются клиентами Hsp901. Hsp90 повсеместно экспрессируется во всех типах раковых клеток (>90% клеточных белков) по сравнению с нормальными клетками, где он может составлять менее 2% от общего количества белков. Более того, Hsp90 раковых клеток находится в комплексе с кошаперонами, тогда как в нормальной клетке он присутствует преимущественно в свободном, некомплексном состоянии 2,3. В последние годы было продемонстрировано, что несколько ингибиторов Hsp90 обладают сенолитическим действием в исследованиях in vitro и in vivo, где они значительно улучшили продолжительность жизни мышей 4,5,6. Все вышеупомянутые результаты подтверждают тот факт, что ингибиторы Hsp90 могут быть эффективными при нескольких типах рака, с меньшими побочными эффектами и сниженными шансами развития резистентности. Сопровождающая функция Hsp90 осуществляется путем связывания АТФ в N-концевом домене Hsp90 и гидролиза его в АДФ и свободный фосфат7. Было обнаружено, что небольшие молекулы, которые конкурентно связываются с АТФ-связывающим карманом Hsp90, успешно подавляют сопровождающий эффект белка. На сегодняшний день это остается лучшей стратегией ингибирования Hsp90, что подтверждается тем фактом, что такие ингибиторы дошли до клинических испытаний8. Один из них, Pimitespib, был одобрен в Японии для лечения гастроинтестинальной стромальной опухоли (GIST) в июне 2022года 9. Это первый ингибитор Hsp90, одобренный с тех пор, как в 1994 году была установлена лекарственная способность шаперона10.
Анализ малахитового зеленого представляет собой простую, чувствительную, быструю и недорогую процедуру обнаружения неорганического фосфата, подходящую для автоматизации и высокопроизводительного скрининга (HTS) соединений по желаемой цели11. Анализ был успешно использован для скрининга ингибиторов Hsp90 в небольших лабораторных установках, а также в HTS 12,13,14,15,16,17. В анализе используется колориметрический метод, который определяет свободный неорганический фосфат, образующийся из-за активности АТФазы Hsp90. Основой этого количественного определения является образование фосфомолибдатного комплекса между свободным фосфатом и молибденом, который впоследствии вступает в реакцию с малахитовым зеленым цветом с образованием зеленого цвета (рис. 1). Это быстрое формирование цвета измеряется на спектрофотометре или на планшетном считывателе в диапазоне 600-660 нм18,19.
В настоящем протоколе описана процедура проведения анализа малахитового зеленого с дрожжами Hsp90 и последующей идентификации ингибиторов против шаперона. Молекула натурального продукта, гелданамицин (GA), с помощью которой впервые была установлена лекарственная способность Hsp90, была принята в качестве подлинного ингибитора10. HTS стала неотъемлемой частью текущей программы открытия лекарств из-за наличия большого количества молекул для тестирования. Этот метод приобрел большее значение в последние 2 года из-за острой необходимости перепрофилирования лекарств для лечения инфекции Covid-1920,21. Таким образом, представлена подробная схема HTS молекул против белка дрожжей Hsp90 с использованием метода анализа малахитового зеленого.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
1. Лабораторный анализ малахитового зеленого
2. Высокопроизводительный скрининг ингибиторов Hsp90 методом анализа малахитового зелени
ПРИМЕЧАНИЕ: Протокол высокопроизводительного скрининга аналогичен лабораторной методологии. Конечный объем лунки в каждом случае составляет 80 мкл. Однако есть небольшая разница в порядке добавления реагентов. В лабораторном методе существует пять стадий добавления раствора (34 мкл воды, 32 мкл буфера, 2 мкл соединения в ДМСО, 8 мкл Hsp90 и, наконец, 4 мкл раствора АТФ). Напротив, при ВТСП существует три стадии присоединения (40 мкл буферного раствора, содержащего дрожжи Hsp90, 2 мкл ДМСО в 18 мкл воды, содержащей соединения, и, наконец, 20 мкл АТФ, растворенного в воде). Минимальное количество раствора, которое можно точно пипетировать в установке HTS, составляет 20 мкл. Следовательно, наблюдается разница в пипетировании между лабораторными и HTS-весами.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Результаты анализа интерпретируются с точки зрения поглощения из-за концентрации свободных фосфат-ионов. Поглощение свободным фосфатом в результате гидролиза АТФ дрожжами Hsp90 при 620 нм считается 100% активностью АТФазы или нулевым процентным ингибированием белка. Ингибирование белка приводит к прекращению гидролиза АТФ (меньше свободного фосфата). что отражается на снижении поглощения при 620 нм.
Результаты лабораторного анализа малахитового зеленого
Стандартный график д...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Hsp90 является важной мишенью для открытия новых противоопухолевых молекул лекарств. С тех пор, как в 1994 году была установлена его лекарственная пригодность,10 молекул достигли клинических испытаний. В настоящее время семь молекул находятся в различных фазах клинических испытаний, как по отдельности, так и в комбинации22. Все такие малые молекулы являются N-концевыми ингибиторами связывания АТФ. Другие средства ингибирования шаперона (С-концевые ингибиторы, ингибиторы сре...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Нет конкурирующих финансовых интересов.
Это исследование было поддержано программой Korea Research Fellowship (KRF), постдокторантом Национального исследовательского фонда Кореи (NRF), финансируемой Министерством науки и ИКТ (NRF-2019H1D3A1A01102952). Авторы выражают благодарность внутреннему гранту KIST и гранту Министерства океанов и рыболовства No 2MRB130 за оказание финансовой помощи для этого проекта.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| 1М Раствор хлорида магния в воде | Sigma-Aldrich | 63069-100мл | |
| 1М Раствор хлорида калия в воде | Sigma-Aldrich | 60142-100мл | |
| 96-луночная пластина | SPL Науки о жизни | Не применимо | |
| Аденозин 5′-трифосфат динатрия соль | гидрат Sigma-Aldrich | A7699-5G | |
| Biomek FX лаборатория автоматизированная рабочая станция | Beckman Coulter | Не применимо | |
| Соединения 3-96 | Не применимо | Не применимо | Дрожжи, меченные гистидином Hsp90, были получены от доктора Хрисостомоса Продрому, Школа наук о жизни, Университет Сассекса, Великобритания, а белок был экспрессирован в Институте натуральных продуктов KIST Gangneung. Детали не могут быть раскрыты из-за проблем с нарушением патентных прав. |
| Диметилсульфоксид | Sigma-Aldrich | D8418 | |
| Geldanamycin, 99% (ВЭЖХ), порошок | AK Scientific, Inc. | V2064 | |
| Invitroge UltraPure ДНКаза/РНКаза Дистиллированная вода | ThermoFisher Scientific | 10977015 | |
| Малахитовый зеленый фосфат Набор для анализа | Sigma-Aldrich | MAK307-1KT | |
| Multi-Detection Microplate Reader Synergy HT | Biotek Instruments, Inc. | Не применимо | |
| Synergy HT многопланшетный считыватель | Biotek Instruments, Inc. | Не применимо | |
| Тризма гидрохлоридный буферный раствор, pH7.4 | Sigma-Aldrich | 93313-1L | |
| Дрожжи Hsp90 | Не применимо | Не применимо | Школа наук о жизни, Университет Сассекса, Великобритания, а белок был экспрессирован в KIST Gangneung Institute of Natural Products. Основной регистрационный номер: P02829 |
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.