Reverse lievito sistema Two-ibrida per identificare mammiferi Nuclear Receptor residui che interagiscono con leganti e / o antagonisti
Summary
Ketoconazolo lega e antagonizza Pregnane X Receptor (PXR) attivazione. Di lievito di alta schermi di throughput di mutanti PXR definiscono una regione unica per l'associazione ketoconazolo. Questo metodo genetico a base di lievito scopre interazioni recettore nucleare nuovi con leganti che associano con siti di legame di superficie.
Abstract
Come regolatore critico del metabolismo dei farmaci e infiammazione, Pregnane X Receptor (PXR), svolge un ruolo importante nella patofisiologia collegamento metabolismo e infiammazione (es. steatosi epatica) 1,2. C'è stato molto progresso per l'identificazione di ligandi agonisti a PXR, tuttavia, ci sono le descrizioni limitate di antagonisti drug-like e dei loro siti di legame su PXR 3,4,5. Una barriera critica è l'incapacità di purificare efficientemente proteina intera per studi strutturali con antagonisti nonostante PXR è stato clonato e caratterizzato nel 1998. Il nostro laboratorio ha sviluppato un romanzo di lievito ad alta velocità basata saggio del doppio ibrido per definire un antagonista, ketoconazolo di residui vincolante per PXR 6. Il nostro metodo prevede la creazione di librerie mutazionali che salvare l'effetto delle singole mutazioni sulla superficie AF-2 di PXR previsto per interagire con ketoconazolo. Rescue o seco "guadagno di funzione"nd mutazioni possono essere fatte in modo tale che le conclusioni riguardanti l'interazione genetica di ketoconazolo e il residuo di superficie (s) on PXR sono fattibili. Così, abbiamo sviluppato un elevato throughput two-hybrid schermo lievito di mutanti PXR che interagiscono con il suo coactivator, SRC-1. Usando questo approccio, in cui il lievito è stato modificato per accogliere lo studio del farmaco antifungino, ketoconazolo, potremmo dimostrare mutazioni specifiche su PXR arricchiti in cloni incapaci di legarsi al ketoconazolo. Con logica inversa, possiamo concludere che i residui originali siano residui interazione diretta con ketoconazolo. Questo test rappresenta un romanzo, test genetico trattabili allo schermo per antagonista siti di legame sulle superfici del recettore nucleare. Questa analisi può essere applicata a qualsiasi farmaco indipendentemente dal suo potenziale citotossico di lievito e di proteina cellulare (s) che non può essere studiata utilizzando biologia strutturale standard o metodi basati proteomica. Potenziali insidie comprendono l'interpretazione dei dati (metodi complementari utile), relizione sul metodo unico Y2H, esperienza nella gestione di lievito o l'esecuzione di lievito saggi di due ibridi, e l'ottimizzazione del dosaggio.
Introduction
Il lievito due ibridi (Y2H) saggio è ampiamente utilizzato per rilevare le interazioni proteina-proteina e più recentemente per la scoperta di nuove piccole molecole che interrompono proteina-proteina complessi di interazione 7, 8, 9, 10, 11. Tuttavia, gli approcci convenzionali di questo test, utilizzato per la scoperta di nuovi farmaci o di "hits", non consentono per il rilevamento di residui di interazione allosterici di prodotti chimici composti all'interno di superfici proteina-proteina, che, quando alterati ancora interagire e consentire l'interrogatorio dei residui alterati 11 . Infatti, tale metodo (s), se possibile sviluppare, consentirebbe un sistema di lievito trattabili per la valutazione ad alta velocità di residui di interazione allosterici critiche per l'interazione proteina-proteina perturbazione. Nel contesto di scoperta di farmaci, il modo più diretto per stabilire l'interazione dei composti con proteine comporterebbe determinazione strutturale (es cristallizzazione del complesso proteina-inibitore). Questi metodi sono cumbersome, utilizzare le risorse elaborate e non è tecnicamente possibile effettuare studi strutturali su tutte le proteine.
Sistemi di screening di stupefacenti genetica trattabili sono state stabilite nei batteri 1, 2 e altri sistemi modello, come mammiferi two-hybrid. Tuttavia, questi sistemi devono ottimizzazione e sistemi alternativi come Y2H sono ancora i più testato nella scoperta di farmaci. Esistono limitazioni che includono scarsa sensibilità e affidabilità delle interazioni con metodi singolari 13, tuttavia, un singolo test Y2H può essere modificato per rispondere a domande specifiche relative ai residui di interazione. Nel campo della ricerca recettore nucleare, Y2H è stato usato per definire proteine interagenti 14, tuttavia, queste interazioni proteina sono state raramente utilizzata per definire la natura in cui ligandi / antagonisti interagiscono con complessi recettore-proteine nucleari. Così, il nostro laboratorio concentrato sforzi sulla definizione di un metodo, in particolare per le proteine recettori che non sonofacilmente suscettibili di proteomica metodi basati, che sarebbe dissotterrare romanzo ligando / antagonista interagire residui utilizzando un Y2H basato piattaforma di scoperta inverso.
Sulla base della nostra precedente scoperta che il ketoconazolo interrompe PXR e il suo attivatore SRC-1, abbiamo sviluppato un nuovo sistema Y2H che ci permettono di definire e interrogare ketoconazolo interagire residui sulla PXR 6 inversa. Il nostro metodo si basa sulle proprietà della proteina GAL4 lievito che consiste di domini separabili responsabili dell'attivazione di legame al DNA e trascrizionale. La proteina PXR LBD è espressa come una fusione al dominio LexA DNA-binding (DNA-BD), mentre le lunghe co-attivatori SRC-1 (coactivator recettore steroide 1) proteine sono espresse come fusioni al dominio di attivazione GAL4 (AD ). Interazione tra PXR e SRC-1 proteine di fusione porta all'attivazione trascrizionale di GAL4 siti di legame contenenti gene reporter β-Lac Z che viene integrato nel genom lievitoe. Ketoconazolo, un antagonista PXR, interrompe PXR e SRC-1 interazione 15, 16, 17 e si può rilevare l'interazione di PXR e SRC-1 in presenza o assenza di ketoconazolo dopo colorazione colonie su filtri per l'attività X-gal. Il principio di Y2H è illustrato in Figura 1 e la procedura sperimentale è riassunto in Figura 2.
Protocol
Representative Results
Discussion
Nel nostro test Y2H modificata, abbiamo identificato residui importanti per le interazioni ketoconazolo su PXR 6. Dal SRC-1 è un coactivator (ed è stato clonato nel vettore pGADNot), abbiamo provato anche se SRC-1 potrebbe attivare l'espressione lacZ quando clonato nel sistema vettore PSH e se questo cambierebbe il profilo di attivazione e / o influenzare il leakiness di il lievito saggio del doppio ibrido. Utilizzando i nostri plasmidi ridisegnati abbiamo effettuato test di due ibride in ERG3 …
Divulgaciones
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Questo lavoro è stato sostenuto dal National Institutes of Health (NIH) concede CA127231 e The Damon Runyon Premio Fondazione Clinical Investigator (CI 1502) (SM). Vorremmo ringraziare il professor Zdenek Dvorak da Palacky Università di Olomouc, Repubblica Ceca per i suoi utili intuizioni che parlano di portabilità di questa tecnica per la loro istituzione e la standardizzazione del protocollo.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Yeast Strain CTY10-5d erg3Δ/erg11Δ | Our lab | CTY10-5d yeast was double knocked out ERG3 and ERG11 (erg3Δ/erg11Δ) genes6 . | |
| YPD Growth Medium | BD Biosciences | 630409 | |
| Difco Yeast Nitrogen Base (YNB) w/o Amino Acids and Ammonium Sulfate | BD Biosciences | 233520 | |
| Bacto Agar | BD Biosciences | 214010 | |
| CSM-His/-Leu Complete Supplement Mixture | MP Biomedicals | 4250-412 | |
| ONPG (o-Nitrophenyl Β-D- Galactopyranoside). | Sigma-Aldrich | N1127 | |
| 2-Mercaptoethanol | Sigma-Aldrich | M6250 | |
| Luria Broth (LB) | Sigma-Aldrich | L3022 | |
| X-Gal | Fisher | BP-1615 | |
| Sonicated Salmon Sperm DNA boiled (10 mg/ml) | Life Technology | 156-017 | |
| Ampicillin | Acros Organics | 61177 | |
| Ketoconazole | Sigma-Aldrich | K1003 | |
| N,N-Dimethylformamide | Acros Organics | 326871000 | |
| Lithium Acetate | Sigma-Aldrich | L4158 | |
| 50% PEG-3350 solution, filter-sterilized | Sigma-Aldrich | P-3640 | |
| Nitrocellulose Membrane | Whatman | 10402091 | |
| 10 cm Petri Dish | Fisher | 875712 | |
| 5'-ACCGGATCCCGATGAAGA AGGAGATGATCATGTCC-3' | our lab | PXR LBD forward primer for pSH2-1 | |
| 5'-AGAGTCGACTCAGCTA CCTGTGATGCC -3' | our lab | PXR LBD reverse primer for pSH2-1 | |
| 5'-TATAGC GGCCGCATGAGTG GCCTCGGGGACAGTTCATCC -3' | our lab | SRC-1 forward primer for pGADNOT | |
| 5'-GCGGTCGACTTATTCAGTCA GTAGCTG -3' | our lab | SRC-1 reverse primer for pGADNOT | |
| Platinum PCR Supermix | Invitrogen | 11306-016 | |
| BamHI | our lab | R0136 | |
| SalI | our lab | R0138 | |
| NotI | our lab | R0189 |
Referencias
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