Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Biology

Hochdurchsatz-Screening für Chemische Modulatoren der Post-transkriptionell regulierten Genen

Published: March 3, 2015 doi: 10.3791/52568

Abstract

Sowohl der Transkription und post-transkriptionelle Regulation haben einen großen Einfluss auf Gene Expression. Jedoch konzentrieren sich allgemein angenommen zellbasierten Screening-Assays auf der transkriptionellen Regulation, wobei im wesentlichen auf die Identifizierung von Promotor-Targeting-Moleküle ab. Dadurch werden posttranskriptionale Mechanismen weitgehend durch Genexpression gezielte Medikamentenentwicklung aufgedeckt. Hier beschreiben wir ein Assay auf Zellbasis bei der Untersuchung der Rolle von der 3'-untranslatierten Region (3 'UTR) in der Modulation des Schicksal der mRNA ist, sowie für die Identifizierung von Verbindungen in der Lage, ihn zu ändern. Der Test basiert auf der Verwendung eines Luziferase-Reporterkonstrukt, das die 3'-UTR des Gens von Interesse stabil in einer krankheitsrelevanten Zelllinie integriert basiert. Das Protokoll wird in zwei Teile aufgeteilt, wobei die anfängliche Konzentration auf der primären Screening auf die Identifizierung von Molekülen beeinflussen Luciferase-Aktivität nach 24 Stunden der Behandlung ab. Der zweite Teil des Protokollbeschreibt die Gegen Screening notwendig, Verbindungen modulieren Luciferase-Aktivität spezifisch durch die 3'-UTR diskriminieren. Neben dem detaillierten Protokoll und repräsentative Ergebnisse stellen wir wichtige Überlegungen über die Assay-Entwicklung und bei der Validierung des Treffers (en) des endogenen Ziel. Die beschriebene zellbasierten Reportergentest ermöglicht es den Wissenschaftlern, um Moleküle zu modulieren Protein-Ebene über posttranskriptionale Mechanismen abhängig von einer 3'-UTR identifizieren.

Introduction

Für eine lange Zeit der Transkriptionsregulation der Genexpression wurde gedacht, eine wichtige, wenn nicht ausschließliche Rolle bei der Kontrolle der Proteinproduktion zu spielen. Immer mehr deutet jedoch an, dass nach der Transkriptionsregulation trägt so viel, wenn nicht mehr als, Transkriptionsregulation, zelluläre Proteinmenge 1,2 zu bestimmen. Post-Transkriptionskontrolle der Genexpression ist viel komplexer und aufwendiger, als es auf den ersten Gedanken. In der Tat, alle verschiedenen Phasen der Post-Transkriptionskontrolle sind entstanden, um zu regeln, einschließlich mRNA-Prozessierung, Lokalisierung, Umsatz, Übersetzung 3 sowie die neu beschriebene reversible RNA-Methylierung 4. Aus einer Reihe von post-transkriptionale Regulationsprozesse potenziell betroffenen nachfolgend beschriebene Test konzentriert sich auf solche, die 'untranslatierten Region (3'-mRNA 3 UTR). 3'UTR breit wirkt mRNA Schicksal hauptsächlich über spezifische Wechselwirkung von RNA-bindenden proteins und nicht-kodierenden RNAs seine regulatorischen Sequenzen und / oder Sekundärstrukturen 5. Daher werden kleine Moleküle, die diese Interaktionen zu verändern oder beeinträchtigen aufwärts Signaltransduktionswege die Balance, die Proteinmenge reguliert verschieben. Dieser Therapieansatz ist für den menschlichen Krankheiten, für die Beweise vorliegen, die zeigen, dass krankheitsrelevante Gene zu posttranskriptionale Verordnung, die somit eine potenzielles Ziel für pharmakologische Intervention ausgesetzt besonderer Bedeutung. Daher können Systeme erlauben zum Screenen von mRNA-Niveaus "Modulatoren durch Beeinträchtigung posttranskriptionalen Kontrollmechanismen in einem Hochdurchsatzformat wertvolle Hilfsmittel bei der Identifizierung von potentiellen neuen Medikamenten zu werden.

Die beschriebenen zellbasierten Reportergentest erlaubt die Identifizierung von Verbindungen, die mRNA Schicksal über Mechanismen abhängig von seinem 3 'UTR modulieren. Es besteht aus mehreren Haupt cBAUTEILE (Abbildung 1) und erfordert einige vorbereitende Schritte, um die Durchführbarkeit des Assays zu überprüfen. Zunächst wird das Reporterkonstrukt entworfen, um das 3'-UTR von einem Gen in der Nähe sind. Die 3'-UTR an das Ende eines Reportergens wie Luciferase (1) verschmolzen ist. Alle Änderungen, die in der posttranskriptionellen Kontrolle Mechanismen, durch die eingelegte 3'UTR ausgeübt wird, die Stabilität und / oder Translationseffizienz dieses chimären Transkript zu verändern, was zu vielfältigen Luciferase Ebenen. Daher ändert der Luciferaseaktivität dienen als indirektes Maß der betroffenen posttranskriptionale Regulation des Gens von Interesse. Die zweite Komponente des Systems ist ein Steuerreporterkonstrukt eine identische Expressionsplasmid, das das gleiche Reportergen exprimiert, jedoch keine 3'-UTR enthalten. Die beiden Reporter Plasmide können im Labor konzipiert mit konventionellen Molekularbiologie Protokolle werden oder von kommerziellen Quellen bezogen.

Die Auswahl einer geeigneten Zelllinie ist für den Assay Konstruktion. Welche Zelllinie ist die optimale Modell hängt von zahlreichen Faktoren, die von klinischen Anforderungen wie maximale Ähnlichkeit mit Pathologie, nur praktische Fragen wie Verfügbarkeit, Transfizierbarkeit und Wachstumseigenschaften. Wichtig ist, dass vor gehen sollte man sicherstellen, dass die Fusion des 3'-UTR an den Reporter-Gen einen erwarteten Einfluß auf die Höhe des chimären Transkript. Das Fehlen signifikanter Unterschied in Luciferase-Signal von dem 3'-UTR-Lager und Steuerreporterkonstrukte transient in den ausgewählten Zellen transfiziert würde, dass der 3'-UTR ist nicht funktionsfähig in diesem zellulären Modell, woraufhin zur Suche von anderen vorge. Für die Hochdurchsatz-Format, müssen die 3 'UTR-Lager und Steuer Luciferase-Reporter-Konstrukte stabil in der gewählten Zelllinie integriert werden. Mit einem stabil über transient transfiziert integriertZelllinie ist bevorzugt aus mehreren Gründen. Dadurch wird die Auswahl einer zellulären Modell inklusive schwer zu transfizierenden Zelllinien zu erweitern, verringern die Variabilität in den Daten, die aus Schwankungen der Transfektionseffizienz, sinken die Kosten. Außerdem, auf transiente Transfektion Zellen werden sehr oft mit einem DNA-Plasmid, die zur Sättigung des Systems überlastet. In diesen Einstellungen eine weitere Erhöhung der Reporterexpression könnte eine Herausforderung sein, was zu einer verminderten Empfindlichkeit gegenüber potenziellen upregulating Verbindungen.

Schließlich, wenn alle Testkomponenten eingerichtet sind, ist es kritisch, bevor er in die Hochdurchsatz-Format, um die Durchführbarkeit des Tests bestimmen, dh, ob die Luciferase-Aktivität kann in der Tat nach oben und nach unten reguliert und zwar über dem eingesetzten 3 'sein UTR. Die besten Kontrollen wären kleine Moleküle berichtet, dass die Stabilität oder die Übersetzbarkeit der mRNA durch die 3'-UTR von Interesse zu modulieren. Wenn mit diesen istnicht möglich ist, werden Ersatzkontrollen imitieren die gewünschte Wirkung angenommen. Diese könnten miRNAs oder RNA-Bindungsproteine ​​bekannt, ihre Wirkung über die Bindung an der 3'-UTR von Interesse auszuüben. Auswertung solcher Kontrollen vor dem primären Screening zeigt nicht nur die Funktionalität des entwickelten Assays, sondern ermöglicht auch eine Schätzung seiner Dynamikbereich, die Empfindlichkeit und Leistung in der Hochdurchsatz-Format.

Mit dem beschriebenen Protokoll wir abgeschirmte eine 2.000-Substanzbibliothek 6. Neuroblastom, die häufigste extrakranielle solide Tumor des Kindesalters, wurde als biologisches Modell verwendet und die 3'-UTR des MYCN Onkogen, dessen Verstärkung stark prognostiziert negativen Ergebnis von Neuroblastom, als Zielgen 7. Abbildung 2 skizziert die Versuchsanordnung. Das Screening wurde in drei Durchgängen mit der Chargengröße von 27 Platten in einem Arbeitsgang abgeschirmt unterteilt. Die Charge von 27 Platten enthalten Spectrum Kollektion BibliothekPlatten n.1-n.8 + n.25 (zum ersten Mal ausgeführt), n.9-n.16 + n.25 (zweiten Lauf) und n.16-n.24 + n.25 (dritte Piste), jeweils Platte dreifach abgeschirmt. Auf diese Weise wurde eine Bibliothek Platte (n.25) in allen drei Läufen die Ermöglichung interLauf Vergleich untersucht. Das Protokoll beschreibt eine einzige Serie von 9 dreifach getestet Bibliotheksplatten.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

HINWEIS: Der Durchsatz solcher Testsysteme hängt von der verfügbaren HTS Laborausrüstung. Dieses Protokoll wird von einem Tecan Freedom EVO 200 Roboter, der Liquid-Handling in 96-Well-Format führt erleichtert. Miniaturisierung zu 384-Well-Format ist ebenfalls möglich. Die Roboter-Liquid-Handling-System wird unter einer Steril um aseptischen Bedingungen in allen experimentellen Schritte halten positioniert. Wenn kein Liquid-Handling-Automatisierung zur Verfügung steht, kann das Protokoll leicht in Niedrigdurchsatzformat angepasst werden.

Primär Screening

1. Tag 1: Bereiten Sie und Samenzellen

HINWEIS: Saatgutzellen zu 80% Zusammenfluss zum Zeitpunkt des Luciferase-Aktivität, dh 48 Stunden nach der Aussaat zu ergeben.

  1. Resuspendieren trypsiniert CHP134-mycn3UTR Neuroblastomzellen zu einer Konzentration von 2 × 10 5 Zellen / ml in RPMI, enthaltend 10% FBS und 1% L-Glutamin. Für 27-Platten werden mindestens 250 ml Zellsuspension unter Berücksichtigung Liquid Handling, Mulden Totvolumen und wiederholte Pipettierschritte. Gießen Sie die Zellsuspension in sterile Behälter und legen Sie es auf den Roboter Schreibtisch.
  2. Zeigen 9 Barcode-weiß mit flachem Boden 96-well Platten und eine Schachtel mit 200 ul steriler Pipettenspitzen am Roboter Schreibtisch. Mischen Sie die Zellsuspension durch Pipettieren vor jeder Dispensation Schritt, um Zellen zu vermeiden Absetzen unter Schwerkraft. Verzichtet werden 75 ul der Zellen in jede Vertiefung der Platten 9, um eine endgültige Dichte von 1,5 × 10 4 Zellen pro Vertiefung erhalten.
  3. Umfassen die Platten mit den Deckel und sie außerhalb des Inkubators für 30 min, damit sich die Zellen an den Boden der Vertiefung zu sedimentieren. Dies wird Randeffekte zu minimieren.
  4. Wiederholen Sie die Schritte 1.2 und 1.3 zweimal wiederholt, um eine Gesamtzahl von 27 Platten herzustellen.
  5. Legen Sie die Platten bei 37 ° C und 5% CO 2 und Inkubation für 24 Stunden.

2. Tag 2: Behandeln Sie die Zellen mit Bibliothek Verbindungen

ntent "> HINWEIS: Der Spectrum Sammlung kleinen Molekülbibliothek besteht aus 2000 Verbindungen in 8 Reihen und 10 Spalten in 25 Platten mit 96 Vertiefungen bei einer Konzentration von 10 mM in DMSO angeordnet Die Vertiefungen auf der ersten und letzten Spalten sind steuerungs leer. . Compound Screening-Tests werden typischerweise bei 1-10 uM Konzentration der Verbindung 8 durchgeführt. Die hier beschriebene Screening-Protokoll behebt 2 uM als Arbeitskonzentration und 24 Stunden nach dem Test Endpunkt.

  1. Auftauen 9 Substanzbibliothek Platten bei Raumtemperatur.
  2. Bereiten Sie zwei Tröge mit sterilem PBS und PBS-0,5% DMSO-Lösungen und legen Sie sie auf dem Roboter Schreibtisch. Für jeden Bibliotheksplatte, vorbereitet und kennzeichnen ein Verdünnungsplatte - eine Polypropylen-U-Boden-Platte mit 96 Vertiefungen mit einem Arbeitsvolumen von mindestens 400 ul. Füllen Sie jede auch der Spalten 2-11 des Verdünnungsplatten mit 398 ul sterilem PBS mit festen Spitzen der Flüssigkeit absetzen. Füllen Spalten 1 und 12 mit 50 & mgr; l steriler PBSmit 0,5% DMSO, um die Fahrzeugkonzentration in den Kontrollvertiefungen (0,02%) zu reproduzieren.
  3. Legen Sie zwei Bibliotheksplatten, die entsprechend gekennzeichnet Verdünnungsplatten, zwei Kisten von 50 ul sterile Pipettenspitzen und sechs Zellen Platten auf dem Roboter Schreibtisch. Entdecken Zellen Platten.
  4. Pipette 2 ul der 10 mM Stammlösung aus einer von zwei Bibliotheksplatten in der entsprechenden Verdünnungsplatte und gut mischen. Dies wird in einem Zwischenverbindungen Konzentration von 50 uM führen. Mit dem gleichen Satz Spitzen, verzichten 3 ul der 50 uM Verdünnung in 3 Barcode-weiß 96-well Platten mit Zellen. Diese Verdünnungsschema führt zu 2 uM Arbeits Konzentration jeder getesteten Verbindung.
    HINWEIS: Um unnötige Manipulationen mit den Spitzen zu vermeiden, einen vollständigen Satz von 96 Spitzen von Anfang an, auch wenn die Bibliotheksplatten enthalten nur 80 Verbindungen. Dies ist möglich, da die erste und die letzte Spalte der Bibliotheksplatten leer sind.
  5. Setzen Sie die Pipettenspitzen und wiederholen Step 2.4 für die zweite Bibliothek Platte.
  6. Decken Sie die Zellen Platten und bringt sie in den Inkubator für 24 Stunden.
  7. Die Schritte 2,3-2,6 zwei weitere Male für die verbleibenden Bibliotheksplatten.

3. Tag 3: Führen Luciferase Assay

Hinweis: Vor der Durchführung des Luciferase Assay ist es möglich, es mit einer Lebensfähigkeit der Zellen-Assay auf Basis von Reduktion von Resazurin, um eine Zelllebensfähigkeit-Index von jeder Vertiefung 9 erhalten zu multiplexen. Multiplexing Luciferase und Lebensfähigkeitstest Assays führt zu einer Verringerung der Luciferase-Signal, kann jedoch vernachlässigt werden, wenn die Zellen eine hohe genug Niveau der Luciferase-Aktivität. Luciferase-Aktivität kann durch eine Vielzahl von kommerziellen und selbst 10,11 Luciferase Assay-Reagenzien mit stabilen Lumineszenzsignals nachgewiesen werden.

  1. Äquilibrieren Sie die wiederhergestellten Luciferase-Reagens der Wahl auf Raumtemperatur. Achten Sie darauf, das Volumen ist ausreichend für alle getesteten Platten. Für 27 Tellers 170 ml Luciferase-Reagens erforderlich unter Berücksichtigung von Liquid Handling werden, Mulden Totvolumen und wiederholte Pipettierschritte. Gießen Sie die Luciferase-Reagens in einen Vorratsbehälter und legen Sie es auf den Roboter Schreibtisch.
  2. Entfernen Sie 9 Platten mit Zellen aus dem Inkubator, legen Sie sie auf dem Roboter Schreibtisch, aufzudecken und zu warten, bis auf Raumtemperatur ins Gleichgewicht gebracht. Dann werden 50 ul des Luciferase-Reagens pro Well-Platte durch die Platte. Zwischen den Platten, eine Verzögerung gleich der Lumineszenz Lesezeit von einer Platte. Dies stellt sicher, dass alle Platten innerhalb gleicher Zeitintervall von der Zugabe von Reagenzien gemessen.
  3. Nach einer 30-minütigen Inkubation, legen Sie die erste Platte in dem Luminometer und messen Lumineszenz nach einem kurzen Schütteln Schritt. Wiederholen Sie dies für alle Platten. Notieren Sie sich den Barcode jeder Platte und ordnen Sie auf die entsprechende Datendatei, um Fehler, die sich aus einer großen Zahl von Platten behandelt zu vermeiden.
  4. Wiederholen Sie die Schritte 3,2-3,3 zweimal für die restlichen 18 Platten mit Zellen. Sammeln Sie die übrigen Luciferase-Reagens und bewahren Sie sie bei -20 ° C.

4. Tag 4: Datenanalyse

  1. Prozess experimentellen Daten nach Normierung aller Proben zu dem Mittelwert der auf-Platte mit Träger behandelten Kontrollen. Für jede Bibliothek Verbindung, berechnen Sie den Mittelwert x und SD über dreifach.
  2. Wähle bis regulierend und Herunterregulierung Treffern, wenn ein Schwellenwert von x ± k × SD, wo der Mittelwert X und SD werden über alle Test verarbeiteten Werte berechnet, und k ist eine definierte Konstante ist.
  3. Wählen Sie eine beliebige Schwelle Abschaltung <20% der mit Träger behandelten Kontrollen, wenn eine Reduktion der Luciferase-Signal wird wahrscheinlich mit der Verbindung Toxizität verbunden. Verwerfen der Zugriffe unterhalb dieser Schwelle wird deutlich verringern eine Reihe von falsch-positive Treffer in der Gegenüberprüfungen.
    HINWEIS: Anstelle von Steuerbasis Normalisierung, können experimentelle Daten Anwendung Z-Score oder die robuste analoge B s verarbeitet werdenKern 12. Darüber hinaus müssen alternative statistische Ansätze zur Treffer Auswahl stehen 12.

5. Counter-Screening

HINWEIS: Verbindungen im primären Screen identifiziert (mit der Bezeichnung "Hits") bestätigt und für die Spezifität durch eine Gegenüberprüfungen bewertet.

  1. Kirsche holen die ausgewählten Hits aus den in einzelnen 2D-Röhrchen mit Barcode gespeicherten Teilmengen und neue "Hit-Platten", spart das entsprechende Layout. Vergessen Sie nicht, freie Stellen für die Kontrollen zu verlassen.
    HINWEIS: In Ermangelung eines effizienten Rosinenpickerei System, könnte man sowohl die Steuerung und 3'-UTR-tragende Zellen parallel im Primärscreening zu testen. In diesem Fall spezifische Auswahl von Verbindungen mit Wirkungen hängt nur von der eingebrachten 3'UTR nach dem primären Screening wodurch die Notwendigkeit von Gegenscreening möglich wird. Jedoch wird die Screening parallel in zwei Zelllinien, die den Assay verdoppelnKosten.
  2. Nach dem Protokoll für das Primärscreening (Abschnitt "Tag 1: Bereiten Sie und Samenzellen"), für jeden "Treffer Platte" vorzubereiten drei 96-Well-Platten mit je CHP134-mycn3UTR und CHP134-CTRL stabile Zellen.
  3. Nach dem Protokoll für das Primärscreening (Abschnitt "Tag 2: Behandeln Sie die Zellen mit Bibliothek Compounds") Setzen Sie jede Hit Platte zu drei CHP134-mycn3UTR und drei CHP134-CTRL-Platten mit 2 & mgr; Arbeitskonzentration zu behandeln.
    Anmerkung: Während der Gegenanzeige, die hier beschrieben wird, in dreifacher Ausführung im einzelnen Dosis von 2 & mgr; M durchgeführt wird, kann es vorteilhaft sein, die Standard-Replikaten ersetzen und Testen der Treffer in 3 Konzentrationen von 10-fachen Verdünnungen im Bereich von 2 & mgr; M bis 20 nM betragen. Die Anwendung dieses Ansatzes würde nicht nur die Daten von dem primären Screen zu bestätigen, sondern auch um vorläufige Dosis-Antwort-Daten auf den primären Zugriffe zu erhalten, minimiert Fehlalarmquote. In diesem Fall sollte eine andere Analyse Pipeline Anwen seined, um die experimentellen Daten bearbeiten und bestätigen die Hits.
  4. Nach dem Protokoll für das Primärscreening (Abschnitt "Tag 3: Führen Luciferase Assay"), messen die Luciferase-Aktivität in allen CHP134-mycn3UTR und CHP134-CTRL-Platten.
  5. Nach dem Protokoll für die Primärscreening (Abschnitt "Tag 4: Data Analysis"), Normalisieren experimentellen Daten von behandelten Vertiefungen zum Durchschnitt auf-Platte mit Träger behandelten Kontrollen und berechnet den Mittelwert und SD über Replikaten. Für jede getestete Verbindung, berechnen Sie die fache Änderung der Luciferase-Aktivität in CHP134-mycn3UTR vs. CHP134-CTRL-Zellen. Wählen Sie beliebige fache Veränderung Abschaltungen von> 1,5 und Bedeutung p-Werte von <0,01.
    HINWEIS: Bei den beschriebenen Testeinstellungen der bestimmende Parameter zur Treffer Spezifität ist ein bedeutender fache Änderung der Luciferase-Aktivität in CHP134-mycn3UTR vs. CHP134-CTRL-Zellen. Bei Bedarf könnte man auch prüfen, Verbindung Toxizität, indem gleichzeitig eine Zelllebensfähigkeitstest auf dem SEwählten Verbindungen. Dies kann besonders vorteilhaft sein, wenn die primäre Treffer werden in einer Dosis-Wirkungs-Analyse Gegen abgeschirmt. Für eine Einzeldosis, unsere Erfahrung zeigt eine starke Korrelation reduziert Luciferaseaktivität mit verringerter Lebensfähigkeit der Zellen 6. Daher verringerte die Luciferase-Aktivität in den Zielzellen als auch die Kontrollzellen als Indikator der Toxizität der Verbindung bei der getesteten Konzentration zu berücksichtigen.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Mit dem beschriebenen Ansatz, abgeschirmt wir eine 2.000-Substanzbibliothek für potentielle Modulatoren der posttranskriptionellen Kontrollmechanismen durch die 3'-UTR des Gens MYCN ausgeübt wird. Abbildung 3 zeigt die Ergebnisse des primären Screening von einer einzigen Bibliotheksplatte veranschaulicht. Luciferase-Signal in Prozent der mit Träger behandelten Kontrollen angezeigt, wurde bestimmt, indem die Luciferase-Aktivität in dreifacher Platten CHP134-mycn3UTR Zellen mit Verbindungen eines einzelnen Bibliotheksplatte behandelt worden sind. Wie erwartet ist die Mehrheit der Verbindungen hatten keine Wirkung auf die Luciferase-Aktivität, die durch Werte in der Nähe von 100% Ausgangswert angegeben. Die Treffer (klar Quadrate) wurden ein Schwellenwert von x ± 2 SD, wo der Mittelwert x und SD werden über alle Testwerte berechnet ausgewählt. Verbindungen verringern die Luciferase-Aktivität unter 20% (die mit Sternchen markierten) deshalb vor, die entfernt werden, da die festgestellte Hemmung resultiert wahrscheinlich aus pronounced zelluläre Toxizität der Verbindung.

4 zeigt einige repräsentative Beispiele von Daten in dem Zähler-Screening von etwa 100 Verbindungen erhalten. Wie aus normalisierte Luciferase-Signal in CHP134-CTRL-Zellen beurteilt werden, Verbindung W bei 2 uM Konzentration hat keine Auswirkungen auf die Lebensfähigkeit der Zellen, während die Verbindung X eine zytotoxische Aktivität zeigt. Beide Verbindungen W und X, verursachen jedoch MYCN 3'-UTR-spezifischen Hochregulation der Luciferase-Aktivität, wie durch Faltung Änderungsdifferenz und t-Test zeigte. Verbindung Y in 2 uM Konzentration scheint Lebensfähigkeit der Zellen CHP134 gefährden; in Bezug auf die Spezifität gibt es keinen Unterschied in Luciferaseaktivität in CHP134-mycn3UTR und CHP134-CTRL-Zellen. Schließlich ist die Zunahme der Luciferaseaktivität im primären Screening Verbindung Z erfaßt nicht wirklich abhängig MYCN 3'UTR, da eine äquivalente Hochregulierung in CHP134-CTRL-Zellen beobachtet. Wir fanden keine Treffer was M erkennenYCN 3'-UTR-spezifische Herunterregulierung der Luciferase-Aktivität.

Figur 1
Abb. 1: Die Komponenten der zellbasierten Reportergentest Das obere Feld zeigt schematisches Diagramm des MYCN Gens. Die MYCN Transkript (NM_005378.4) ist maßstabsgetreu. Kästen stellen die Exons mit schattierten Bereiche, die den CDS, Linien repräsentieren Introns. Die Reporterkonstrukte Luc-CTRL und Luc-3UTR-MYCN sind nachstehend schematisch dargestellt. CMV, Cytomegalovirus; SV40, Simian Virus 40. Die CHP134 Neuroblastom-Zelllinie wurde gewählt, um stabil transfizierten Zellen mit den oben genannten Plasmiden herzustellen. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieses Bild anzuzeigen.

Abbildung 2 Abb. 2: Überblick über die Primärscreening Jede einzelne Verbindung Bibliotheksplatte wurde verwendet, um Dreifachplatten CHP134-mycn3UTR Zellen zu behandeln. Die Luciferase-Aktivität wurde nach 24 Stunden der Behandlung gemessen.

Figur 3
Abb. 3: Die Blatt auch Streudiagramm der normierten Werte, die eine einzelne Platte mit 96 Vertiefungen aus dem Primärscreening CHP134-mycn3UTR wachsenden Zellen in 96-Well-Platten wurden mit Bibliotheksverbindungen in 2 uM Konzentration behandelt. Jeder Punkt entspricht Luciferaseaktivität für eine einzelne Verbindung nach 24 Stunden der Behandlung und, normiert auf die bei mit Träger behandelten Kontrollen innerhalb der gleichen Platte gemessene mittlere Luciferase-Signal detektiert. Datenpunkte werden folgende Verbindungen der Position innerhalb eines 96-Well-Platte (10 Verbindungen in den Spalten 2-10 aus rohem A darzustellendenG). Mittel über drei Wiederholungen ± SD gezeigt. Die Treffer werden so klar Quadrate angezeigt. Ein Treffer gekennzeichnet durch reduzierte die Luciferase-Aktivität unter 20% ist mit * gekennzeichnet.

4
Abb. 4: Repräsentative Beispiele für Gegenprüfungen CHP134-mycn3UTR und CHP134-CTRL stabile Zellen wurden parallel Verbindungen im Primärscreening vorselektiert behandelt. Die Luciferase-Assay wurde nach 24 Stunden der Behandlung mit 2 & mgr; M-Konzentration durchgeführt. Der Graph zeigt repräsentative Ergebnisse für vier bezeichneten W, X, Y und Z. Jede Stange entspricht Luciferaseaktivität für eine einzelne Verbindung und normiert auf die mittlere Luciferase-Signal des Träger-behandelten Kontrollen in der angegebenen stabilen Zellen nachgewiesen ausgewählten Verbindungen. Falten Änderungsdifferenz und die statistische Signifikanz in der zweiseitigen t-Tests angezeigt werden, ** p <0,01;*** P <0.001.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Culture plate 96-well White PerkinElmer 6005688
StorPlate 96-well U bottom (dilution plate) PerkinElmer 6008190
100 ml disposable trough for reagents Tecan 10 613 048
300 ml disposable robotic reservoir VWR PB12001301
Robot tips DITI 50 μl Sterile Tecan 30038607
Robot tips DITI 200 μl Sterile Tecan 30038617
Matrix 1.4 ml 2D Barcoded w, Flat Bottom Tubes Thermo Scientific 3711
ONE-Glo Luciferase Assay System  Promega E6120
RPMI Lonza BE12-918F
PBS-1x, w/o Ca2+, Mg2+ Lonza BE17-516F
L-Glutamine 200 mM Lonza BE17-605E
FBS Lonza DE14-801F
DMSO Sigma-Aldrich D8418
The Spectrum collection (compound library) MicroSource Discovery Systems N/A
Tecan Freedom EVO200 robot  Tecan N/A
Tecan F200 multiplate reader  Tecan N/A

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Schwanhäusser, B., et al. Global quantification of mammalian gene expression control. Nature. 473 (7347), 337-342 (2011).
  2. Tebaldi, T., et al. Widespread uncoupling between transcriptome and translatome variations after a stimulus in mammalian cells. BMC Genomics. 13 (1), 220 (2012).
  3. Mitchell, S. F., Parker, R. Principles and properties of eukaryotic mRNPs. Mol. Cell. 54 (4), 547-558 (2014).
  4. Fu, Y., Dominissini, D., Rechavi, G., He, C. Gene expression regulation mediated through reversible m6A RNA methylation. Nat. Rev. Genet. 15 (5), 293-306 (2014).
  5. Matoulkova, E., Michalova, E., Vojtesek, B., Hrstka, R. The role of the 3’ untranslated region in post-transcriptional regulation of protein expression in mammalian cells. RNA Biol. 9 (5), 563-576 (2012).
  6. Sidarovich, V., Adami, V., Quattrone, A. A Cell-Based High-Throughput Screen Addressing 3’ UTR-Dependent Regulation of the MYCN Gene. Mol. Biotechnol. 56 (7), 631-643 (2014).
  7. Cheung, N. -K. V., Dyer, M. A. Neuroblastoma: developmental biology, cancer genomics and immunotherapy. Nat. Rev. Cancer. 13 (6), 397-411 (2013).
  8. Hughes, J. P., Rees, S., Kalindjian, S. B., Philpott, K. L. Principles of early drug discovery. Br. J. Pharmacol. 162 (6), 1239-1249 (2011).
  9. Herbst, J., et al. Multiplexing a high-throughput liability assay to leverage efficiencies. Assay Drug Dev. Techn. 7 (3), 294-303 (2009).
  10. van Olst, E. S. iebring-, et al. Affordable luciferase reporter assay for cell-based high-throughput screening. J. Biomol. Screen. 18 (4), 453-461 (2013).
  11. Baker, J. M., Boyce, F. M. High-throughput functional screening using a homemade dual-glow luciferase assay. J. Vis. Exp. (88), (2014).
  12. Malo, N., Hanley, J. A., Cerquozzi, S., Pelletier, J., Nadon, R. Statistical practice in high-throughput screening data analysis. Nat. Biotechnol. 24 (2), 167-175 (2006).
  13. Hitti, E., et al. A versatile ribosomal protein promoter-based reporter system for selective assessment of RNA stability and post-transcriptional control. RNA. 16 (6), 1245-1255 (2010).
  14. Oikonomou, P., Goodarzi, H., Tavazoie, S. Systematic identification of regulatory elements in conserved 3’ UTRs of human transcripts. Cell Rep. 7 (1), 281-292 (2014).
  15. Gandin, V., et al. Polysome fractionation and analysis of mammalian translatomes on a genome-wide scale. J. Vis. Exp. (87), (2014).
  16. Conne, B., Stutz, A., Vassalli, J. D. The 3’ untranslated region of messenger RNA: A molecular “hotspot” for pathology. Nat. Med. 6 (6), 637-641 (2000).
  17. Cheneval, D., Kastelic, T., Fuerst, P., Parker, C. N. A review of methods to monitor the modulation of mRNA stability: a novel approach to drug discovery and therapeutic intervention. J. Biomol. Screen. 15 (6), 609-622 (2010).
  18. Pascale, A., Govoni, S. The complex world of post-transcriptional mechanisms: is their deregulation a common link for diseases? Focus on ELAV-like RNA-binding proteins. Cell. Mol. Life Sci. 69 (4), 501-517 (2012).
  19. Michalova, E., Vojtesek, B., Hrstka, R. Impaired pre-mRNA processing and altered architecture of 3’ untranslated regions contribute to the development of human disorders. Int. J. Mol. Sci. 14 (8), 15681-15694 (2013).
  20. Bhattacharyya, A., Trotta, C. R., Peltz, S. W. Mining the GEMS--a novel platform technology targeting post-transcriptional control mechanisms. Drug Discov. Today. 12 (13-14), 553-560 (2007).
  21. Peltz, S. W., Welch, E. M., Trotta, C. R., Davis, T., Jacobson, A. Targeting post-transcriptional control for drug discovery. RNA Biol. 6 (3), 329-334 (2009).

Tags

Cellular Biology Post-Transkriptionskontrolle 3 'UTR Hochdurchsatz-Screening auf Zellen basierender Test Reporter Luciferase kleine Moleküle
Hochdurchsatz-Screening für Chemische Modulatoren der Post-transkriptionell regulierten Genen
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Sidarovich, V., Adami, V.,More

Sidarovich, V., Adami, V., Quattrone, A. High-throughput Screening for Chemical Modulators of Post-transcriptionally Regulated Genes. J. Vis. Exp. (97), e52568, doi:10.3791/52568 (2015).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter