Bölünmüş Luciferase Assay Sistemi Kullanarak HBx-DDB1 Etkileşiminin Inhibitörlerinin Belirlenmesi
Summary
Burada, bölünmüş luciferase tsay sistemi kullanarak HBx-DDB1 etkileşimini inhibe eden anti-hepatit B viral ajanların taranması için bir yöntem salıyoruz. Bu sistem protein-protein etkileşimlerinin kolay algılanmasını sağlar ve bu etkileşimlerin inhibitörlerini belirlemek için uygundur.
Abstract
Hepatit B virüsü (HBV) enfeksiyonu için yeni terapötik ajanlara acil ihtiyaç vardır. Şu anda mevcut nükleos(t)ide analogları viral replikasyonu güçlü bir şekilde inhibe etseler de, viral kovalent olarak kapalı dairesel DNA’dan (cccDNA) transkripsiyonu yapılan viral proteinlerin ekspresyonu üzerinde doğrudan bir etkiye sahip değildirler. Yüksek viral antijen yükü bu kronik ve HBV ile ilişkili karsinogenezde rol oynayabileceğinden, HBV tedavisinin amacı viral proteinleri ortadan kaldırmaktır. HBV düzenleyici protein X (HBx) kromozomların yapısal bakımını bozacak şekilde konak DNA hasar bağlayıcı protein 1 (DDB1) proteinine bağlanır (Smc5/6), cccDNA’dan viral transkripsiyon aktivasyonu ile sonuçlanır. Burada, bölünmüş luciferase kompleman teşeleme sistemi kullanarak, HBx-DDB1 etkileşiminin inhibitörlerini belirlemek için kapsamlı bir bileşik tarama sistemi salıyoruz. Protokolümüz, etkileşim dinamiklerinin canlı hücreler içinde gerçek zamanlı olarak kolayca algılanmasını sağlar. Bu teknik HBV enfeksiyonutedavisi için yeni terapötik ajanlar keşfetmek için önemli bir tetki olabilir.
Introduction
Hepatit B virüsü (HBV) enfeksiyonu dünya çapında önemli bir halk sağlığı sorunudur, yıllık tahminlere göre 240 milyon kişi kronik HBV ile enfekte ve 90.000 ölüm enfeksiyon komplikasyonları nedeniyle, siroz ve hepatosellüler karsinom da dahil olmak üzere (HCC)1. Mevcut anti-HBV terapötik ajanlar, nükleos(t)ide analogları, yeterince viral ters transkripsiyon inhibe rağmen, nadiren viral proteinlerin ortadan kaldırılması elde, hangi uzun vadeli klinik hedeftir. Viral protein eliminasyonu üzerindeki kötü etkileri, hepatosit çekirdeğindeki epizomal viral kovalent kapalı dairesel DNA (cccDNA) minikromozomlarından viral transkripsiyon üzerinde doğrudan etki olmamasından kaynaklanmaktadır2.
HBV transkripsiyonu HBV düzenleyici X (HBx) protein3ile aktive edilir. Son çalışmalar HBx kromozomlar yapısal bakım bozunr ortaya 5/6 (Smc5/6), cccDNA HBV transkripsiyon blokları bir konak kısıtlama faktörü, bir DDB1-CUL4-ROC1 E3 ubiquitin ligaz kompleksi kaçırma yoluyla4,5,6. Bu nedenle, cccDNA viral transkripsiyon teşvik önemli bir adım HBx-DDB1 etkileşimi olduğu düşünülmektedir. HBx ve DDB1 arasındaki bağlanmayı inhibe edebilen bileşikler viral transkripsiyonengelleyebilir, ve gerçekten nitazoxanide bizim laboratuvar da geliştirilen bir tarama sistemi ile HBx-DDB1 etkileşiminin bir inhibitörü olarak tespit edilmiştir7.
Burada, hbx-DDB1 etkileşiminin inhibitörlerini tanımlamak için kullanılan uygun tarama sistemimizi sıyoruz, bu da 7,8’likbölünmüş luciferase tamamlayıcıbirteşp. Split luciferase alt birimleri HBx ve DDB1’e kaynaştırılır ve HBx-DDB1 etkileşimi alt birimleri yakınbir yere getirerek parlak parlak bir sinyal üreten işlevsel bir enzim oluşturur. Alt birimler arasındaki etkileşim tersine çevrilebildiği için, bu sistem hbx-DDB1 proteinlerinin hızla ayrıştırıcı olduğunu algılayabilir(Şekil 1). Bu sistemi kullanarak, büyük bir bileşik kitaplığı kolayca taranabilir, hangi verimli HBx-DDB1 etkileşimini inhibe yeteneğine sahip yeni bileşiklerin keşfi neden olabilir.
Protocol
Representative Results
Discussion
HBx-DDB1 bağlayıcı inhibitörlerini bulmak için split luciferase tsay kullanarak uygun bir tarama yöntemi geliştirdik. Hücre lisisine gerek kalmadan canlı hücrelerde etkileşim dinamiği gerçek zamanlı olarak saptanabilir. HBx-DDB1 etkileşiminin inhibisyonu Smc5/6’nın restorasyonuna yol açar, bu da viral transkripsiyon, protein ekspresyonu ve cccDNA üretiminin bastırılmasıyla sonuçlanır7. Antiviral eylem bu yeni mekanizma mevcut HBV tedavilerin yetersizlikleri üstesinden geleb…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu çalışma, Milli Eğitim Bakanlığı’nın hibe-in-Aid tarafından desteklenmiştir, Kültür, Spor, Bilim ve Teknoloji, Japonya (#19H03430 ve #17K09405 M.O.’ya, #19J11829,#JP19fk0310102 #JP19fk021005 #18H05024,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, Japonya Uygulamalı Enzymoloji Vakfı ve Kobayashi Kanser Araştırmaları Vakfı’ndan (M.O.’ya), GSK Japan Research Grant 2018 (K.S.’ye) ve Miyakawa Memorial Research Foundation’ın (K.S.)’den aldığı bir bağışla.
Materials
| Cell culture microplate, 96 well, PS, F-BOTTOM | Greiner-Bio-One GmbH | 655098 | |
| DMEM | Sigma Aldrich | D6046 | |
| DMSO | Tocris Bioscience | 3176 | |
| Effectene transfection reagent | Qiagen | 301425 | Includes DNA-condensation buffer, enhancer solution and transfection reagent |
| FBS | Nichirei | 175012 | |
| GloMax 96 microplate luminometer | Promega | E6521 | |
| HBx–LgBit expressing DNA plasmid | Our laboratory | Available upon request | |
| HEK293T cells | American Type Culture Collection | CRL-11268 | |
| NanoBiT PPI starter systems | Promega | N2015 | Includes Nano-Glo Live Cell Reagent |
| Opti-MEM | Thermo Fisher Scientific | 11058021 | Described as "buffered cell culture medium" in the manuscript |
| PBS | Takara | T900 | |
| Penicillin-Streptomycin | Sigma Aldrich | P0781 | |
| Screen-Well FDA-approved drug library V2 version 1.0 | Enzo Life Sciences | BML-2841 | Compounds used here were as follows: mequinol, mercaptopurine hydrate, mesna, mestranol, metaproterenol hemisulfate, metaraminol bitartrate, metaxalone, methacholine chloride, methazolamide, methenamine hippurate, methocarbamol, methotrexate, methoxsalen, methscopolamine bromide, methsuximide, methyclothiazide, methyl aminolevulinate·HCl, methylergonovine maleate, metolazone, metyrapone, mexiletine·HCl, micafungin, miconazole, midodrine·HCl, miglitol, milnacipran·HCl, mirtazapine, mitotane, moexipril·HCl, mometasone furoate, mupirocin, nadolol, nafcillin·Na, naftifine·HCl, naratriptan·HCl, natamycin, nebivolol·HCl, nelarabine, nepafenac, nevirapine, niacin, nicotine, nilotinib, nilutamide, nitazoxanide, nitisinone, nitrofurantoin, nizatidine, nortriptyline·HCl, olsalazine·Na, orlistat, oxaprozin, oxtriphylline, oxybutynin Chloride, oxytetracycline·HCl, paliperidone, palonosetron·HCl, paromomycin sulfate, pazopanib·HCl, pemetrexed disodium, pemirolast potassium, penicillamine, penicillin G potassium, pentamidine isethionate, pentostatin, perindopril erbumine, permethrin, perphenazine, phenelzine sulfate, phenylephrine, phytonadione, pimecrolimus, pitavastatin calcium, and podofilox |
| SmBit–DDB1 expressing DNA plasmid | Our laboratory | Available upon request | |
| Trypsin-EDTA | Sigma Aldrich | T4049 |
References
- Tang, L. S. Y., Covert, E., Wilson, E., Kottilil, S. Chronic hepatitis B infection: a review. The Journal of the American Medical Association. 319, 1802-1813 (2018).
- Sekiba, K., et al. Hepatitis B virus pathogenesis: Fresh insights into hepatitis B virus RNA. World Journal of Gastroenterology. 24, 2261-2268 (2018).
- Slagle, B. L., Bouchard, M. J. Hepatitis B virus X and regulation of viral gene expression. Cold Spring Harbor Perspectives in Medicine. 6, a021402 (2016).
- Murphy, C. M., et al. Hepatitis B Virus X Protein Promotes Degradation of SMC5/6 to Enhance HBV Replication. Cell Reports. 16, 2846-2854 (2016).
- Decorsière, A., et al. Hepatitis B virus X protein identifies the Smc5/6 complex as a host restriction factor. Nature. 531, 386-389 (2016).
- Niu, C., et al. The Smc5/6 complex restricts HBV when localized to ND10 without inducing an innate immune response and is counteracted by the HBV X protein shortly after infection. PLoS One. 12, e0169648 (2017).
- Sekiba, K., et al. Inhibition of HBV Transcription From cccDNA With Nitazoxanide by Targeting the HBx-DDB1 Interaction. Cellular and Molecular Gastroenterology and Hepatology. 7, 297-312 (2019).
- Eggers, C. T., et al. NanoLuc Complementation Reporter Optimized for Accurate Measurement of Protein Interactions in Cells. ACS Chemical Biology. 11, 400-408 (2015).
- Zhang, J. H., Chung, T. D. Y., Oldenburg, K. R. A simple statistical parameter for use in evaluation and validation of high throughput screening assays. Journal of Biomolecular Screening. 4, 67-73 (1999).
- Rao, V. S., Srinivas, K., Sujini, G. N., Kumar, G. N. Protein-protein interaction detection: Methods and analysis. International Journal of Proteomics. 2014. 2014, 147648 (2014).
- Michael, S., et al. A Robotic Platform for Quantitative High-Throughput Screening. ASSAY and Drug Development Technologies. 6, 637-657 (2008).
- Skwarczynska, M., Ottmann, C. Protein-protein interactions as drug targets. Future Medicinal Chemistry. 7, 2195-2219 (2015).
- de Chassey, B., Meyniel-Schicklin, L., Vonderscher, J., André, P., Lotteau, V. Virus-host interactomics: New insights and opportunities for antiviral drug discovery. Genome Medicine. 6, 115 (2014).
- Prasad, M., et al. Virus-Host Interactions: New Insights and Advances in Drug Development Against Viral Pathogens. Current Drug Metabolism. 18, 942-970 (2017).
