שיטת הקרנה לזיהוי הטרוכרומטין-קידום תרופות באמצעות דרוזוהילה
Summary
דרוזופילה הוא מודל ניסיוני נפוץ המתאים לסינון תרופות עם יישומים פוטנציאליים לטיפול בסרטן. כאן, אנו מתארים את השימוש של דרוזוהילה מגוונים העין פנוטיפים כשיטה להקרנה תרכובות קטנות מולקולה לקדם את היווצרות הטרוכרומטין.
Abstract
Drosophila ילה היא אורגניזם מודל מעולה כי ניתן להשתמש כדי המסך תרכובות שעשוי להיות שימושי עבור טיפול בסרטן. השיטה המתוארת כאן היא חסכונית בשיטה vivo כדי לזהות הטרוכרוטין-קידום תרכובות באמצעות Drosophila ילה. המאמץ הDX1 של דרוזוההילה , לאחר שצבע עיניים מגוון המשקף את האקסון של היווצרות הטרוכרומטין, ובכך מספק כלי עבור הטרוכרומטין לקידום התרופה. בשיטת ההקרנה הזאת, מגוון העין מבוסס על השטח של פיגמנטציה אדומה הכובשת חלקים של העין, והוא הבקיע בקנה מידה של 1 עד 5. שיטת ההקרנה פשוטה ורגישה ומאפשרת בדיקת תרכובות בvivo. הקרנת סמים בשיטה זו מספקת דרך מהירה וזולה לזיהוי הטרוכרומטין-קידום תרופות שיכולות להיות השפעות מועילות בtherapeutics הסרטן. זיהוי תרכובות לקדם את היווצרות של הטרוכרומטין יכול גם להוביל לגילוי של מנגנונים אפיגנטיים של התפתחות הסרטן.
Introduction
הטרוכרומטין היא צורה מרוכזת של דנ א אשר ממלאת תפקיד מרכזי בביטוי הגנים, בוויסות הפרדה של כרומוזום במהלך חלוקת התא, ובהגנה מפני אי-יציבות הגנום1. הטרוכרומטין נחשב הרגולטור הדיכוי הגנטי כדי להגן על שלמות כרומוזום במהלך מיטוזיס תא2,3. הוא משויך ל-di ו tri-מתילציה של היסטון H3 ליזין 9 (H3K9me) במהלך מחויבות השושלת4,5. יתר על כן, הגיוס של חלבון הטרוכרומטין 1 (HP1) חלבונים chromodomain נחשב גם להיות משויך עם הטרוכרומטין ודיכוי אפיגנטי של ביטוי גנים6. חלבונים אלה הם רכיבים חיוניים וסמנים של היווצרות הטרוכרומטין.
מאז אי-יציבות גנומית מאפשר לתאים לרכוש שינויים גנטיים לקדם קרצינובגנזה, הטרוכרומטין הוא הופך להיות מוכר יותר בפיתוח סרטן יכול להיות מיועד לטיפול בסרטן7,8. כיום, אין תרופות שהוקמו היטב בסיוע להיווצרות הטרוכרומטין. כאן, אנו מציגים שיטה פשוטה ומהירה אך יעילה להקרנה תרכובות קטנות-מולקולה לקדם את היווצרות הטרוכרומטין. ההקרנה נעשית על ידי הטיפול בדרוסופילה עם ספרייה של תרופות מולקולות קטנות. שיטה זו מנצלת צבע עיניים מגוונים העין בתוך DX1drosophila ילה זן המושפע על ידי רמות הטרוכרומטין. DX1 זבובים מכילים מערך דו-מושביים של שבעה מפלסים [lac-w] transgenes, אשר יש ביטוי מגוון/דיכאון בהתאם הטרוכרוהמלחה, ולכן, היקף המגוון בצבע העיניים משקף את רמת הטרוכרומטין. באופן ספציפי, הטרוכרוטין יכול להתגלות על ידי היחס העולה של צבע עיניים מגוונים (עין לבנה). להיפך, הטרוכרומטין היורדת יזוהו על ידי שיעור העלייה של P [lac-w] הביטוי (עין אדומה)9,10,11,12.
לכן, אנו מנצלים את המערכת הזאת של דרוזולה טרנסגנטית המפיקה מגוון מגוונים של צבע עיניים מאחר והביטוי שלה מתואם ישירות לכמות הטרוכרומטין הנוכחית. עם גילוי תרכובות החשודות לקדם את היווצרות הטרוכרומטין, אנו עשויים לאשר חשד זה באמצעות שיטות אחרות כגון אבן חשופה מערבית. אלה הטרוכרוטין-קידום חומרים עשויים להתפתח עוד לניסויים קליניים בחולים בעתיד.
Protocol
Representative Results
Discussion
הטרוכרוטין היא צורה מרוכזת של דנ א אשר ממלאת תפקיד מרכזי בוויסות הביטוי הגנטי. זה הופך יותר ויותר מוכר בסרטן עשוי לשמש יעד פוטנציאלי לטיפול בסרטן15,16,17,18. תרכובות קטנות מולקולה משמשות בדרך כלל בפיתוח התרופה בשל יתרונות ב…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
אנו מודים לג בירכדלר, א. באך ומרכז המלאי של בלומינגטון דרוסופילה עבור זנים דרוזופילה שונים; המכון הלאומי לסרטן (NCI) תוכנית Therapeutics התפתחותית עבור האונקולוגיה להגדיר מולקולה קטנה בספרייה סמים; UCSD סטודנטים לתואר ראשון כולל איימי צ ‘ אנג, טאסיק אתה, ג’סיקה סינג-באנג, רחל Meza, ו אלכס צ’אבז. מחקר שדווח בפרסום זה נתמך על ידי מענק מחקר של האגודה האמריקנית לבית החזה לJ.L. ומימון מ-NIH: R01GM131044 כדי W.X.L.
Materials
| Drosophila | DX1 strain | DX1 flies were kindly provided by James Birchler (University of Missouri) | |
| Drosophila food media | UCSD fly kitchen | ||
| Methotrexate | NCI drug library | ||
| Dimethyl sulfoxide (DMSO) | Sigma | D2650 | |
| Ethyl alcohol | Sigma | E7023-500ML |
References
- Morgan, M. A., Shilatifard, A. Chromatin signatures of cancer. Genes Development. 29 (3), 238-249 (2015).
- Saksouk, N., Simboeck, E., Dejardin, J. Constitutive heterochromatin formation and transcription in mammals. Epigenetics Chromatin. 8, 3 (2015).
- Allshire, R. C., Madhani, H. D. Ten principles of heterochromatin formation and function. Nature Reviews Molecular Cell Biology. 19 (4), 229-244 (2018).
- Jenuwein, T., Allis, C. D. Translating the histone code. Science. 293 (5532), 1074-1080 (2001).
- Grewal, S. I., Moazed, D. Heterochromatin and epigenetic control of gene expression. Science. 301 (5634), 798-802 (2003).
- Heard, E. Delving into the diversity of facultative heterochromatin: the epigenetics of the inactive X chromosome. Current Opinion in Genetics & Development. 15 (5), 482-489 (2005).
- Ci, X., et al. Heterochromatin Protein 1alpha Mediates Development and Aggressiveness of Neuroendocrine Prostate Cancer. Cancer Research. 78 (10), 2691-2704 (2018).
- Zhu, Q., et al. Heterochromatin-Encoded Satellite RNAs Induce Breast Cancer. Molecular Cell. 70 (5), 842-853 (2018).
- Dorer, D. R., Henikoff, S. Expansions of transgene repeats cause heterochromatin formation and gene silencing in Drosophila. Cell. 77 (7), 993-1002 (1994).
- Fanti, L., Dorer, D. R., Berloco, M., Henikoff, S., Pimpinelli, S. Heterochromatin protein 1 binds transgene arrays. Chromosoma. 107 (5), 286-292 (1998).
- Shi, S., et al. JAK signaling globally counteracts heterochromatic gene silencing. Nature Genetics. 38 (9), 1071-1076 (2006).
- Shi, S., et al. Drosophila STAT is required for directly maintaining HP1 localization and heterochromatin stability. Nature Cell Biology. 10 (4), 489-496 (2008).
- Ronsseray, S., Boivin, A., Anxolabehere, D. P-Element repression in Drosophila melanogaster by variegating clusters of P-lacZ-white transgenes. Genetics. 159 (4), 1631-1642 (2001).
- Loyola, A. C., et al. Identification of methotrexate as a heterochromatin-promoting drug. Scientific Reports. 9 (1), 11673 (2019).
- Dialynas, G. K., Vitalini, M. W., Wallrath, L. L. Linking Heterochromatin Protein 1 (HP1) to cancer progression. Mutation Research. 647 (1-2), 13-20 (2008).
- Janssen, A., Colmenares, S. U., Karpen, G. H. Heterochromatin: Guardian of the Genome. Annual Review of Cell and Developmental Biology. 34, 265-288 (2018).
- Zhu, Q., et al. BRCA1 tumour suppression occurs via heterochromatin-mediated silencing. Nature. 477 (7363), 179-184 (2011).
- Hu, X., et al. Unphosphorylated STAT5A stabilizes heterochromatin and suppresses tumor growth. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 110 (25), 10213-10218 (2013).
