Identificación de reguladores de factores de transcripción mediante la proyección de rendimiento medio de bibliotecas de matriz y un reportero basado en la doble luciferasa
Summary
Para identificar nuevos reguladores de los factores de transcripción, desarrollamos un enfoque para las bibliotecas de ARN lentivirales o retrovirales arrayed utilizando un ensayo de reportero transcripcional basado en doble luciferasa. Este enfoque ofrece una forma rápida y relativamente económica de examinar a cientos de candidatos en un solo experimento.
Abstract
Los factores de transcripción pueden alterar la expresión de numerosos genes diana que influyen en una variedad de procesos posteriores, por lo que son buenos objetivos para las terapias contra el cáncer. Sin embargo, apuntar directamente a los factores de transcripción es a menudo difícil y puede causar efectos secundarios adversos si el factor de transcripción es necesario en uno o más tejidos adultos. La identificación de reguladores ascendentes que activan aberrantemente los factores de transcripción en las células cancerosas ofrece una alternativa más factible, especialmente si estas proteínas son fáciles de drogar. Aquí, describimos un protocolo que se puede utilizar para combinar bibliotecas lentivirales a escala media y un ensayo de reportero transcripcional basado en doble luciferasa para identificar nuevos reguladores de factores de transcripción en las células cancerosas. Nuestro enfoque ofrece una manera rápida, fácil y económica de probar cientos de genes en un solo experimento. Para demostrar el uso de este enfoque, realizamos una pantalla de una biblioteca de ARN lentiviral esampliatizada que contiene varios reguladores de proteína asociada al Sí (YAP) y coactivadora transcripcional con motivo de unión a PDZ (TAZ), dos coactivadores transcripcionales que son los efectores descendentes de la vía Hippo. Sin embargo, este enfoque podría modificarse para detectar a los reguladores de prácticamente cualquier factor de transcripción o cofactor y también podría utilizarse para examinar las bibliotecas CRISPR/CAS9, cDNA u ORF.
Introduction
El propósito de este ensayo es utilizar bibliotecas virales para identificar reguladores de los factores de transcripción de una manera relativamente rápida y económica. La actividad transcripcional aberrante se asocia con el cáncer y la metástasis1,2,3,4,5,6, por lo que la orientación a los factores de transcripción en las células cancerosas es un enfoque terapéutico prometedor. Sin embargo, los factores de transcripción son a menudo difíciles de atacar farmacológicamente7 y muchos son necesarios para la función celular normal en los tejidos adultos8,9,10. Dirigirse a las vías asociadas al cáncer que activan aberrantemente los factores de transcripción para impulsar la enfermedad es un enfoque más factible con el potencial de tener efectos secundarios menos graves. La disponibilidad comercial de las bibliotecas arrayed lentiviral y retroviral RNAi, CRISPR/CAS9, cDNA o ORF permite a los investigadores probar la importancia de numerosos genes en un solo experimento. Sin embargo, se requiere una lectura confiable para la actividad transcripcional alterada.
Aquí, describimos el uso de un ensayo de reportero transcripcional basado en doble luciferasa y bibliotecas lentivirales arrayed para identificar proteínas que regulan los factores de transcripción en las células cancerosas. En este ensayo, los shRNA que se dirigen a los genes asociados al cáncer se entregan a las células cancerosas de los mamíferos a través de la transducción lentiviral y las células se seleccionan para una integración estable mediante puromicina. Las células se transtroculan a continuación con una construcción de reportero que expresa luciferasa de luciérnaga impulsada por un promotor específico para el factor de transcripción que se está investigando y una construcción de control que expresa Renilla luciferasse de un promotor constitutivamente activo que no responde al factor de transcripción que se está investigando. Demostramos este enfoque con una pantalla de prueba de concepto para reguladores de YAP y TAZ, los efectores descendentes críticos de la vía Hippo8,10,11. La actividad anormal de YAP y TAZ promueve varios pasos de la cascada metastásica11 y se observa en muchos cánceres11,,12,13. Sin embargo, aún no se entiende completamente cómo YAP y TAZ se activan aberrantemente en algunas células cancerosas. YAP y TAZ no unen EL ADN, sino que son reclutados a promotores por otros factores de transcripción. Los miembros de la familia de factores de transcripción del dominio TEA (TEAD) son los principales socios vinculantes para YAP y TAZ, y son críticos para la mayoría de las funciones dependientes de YAP y TAZ. Nuestra construcción de reportero expresa la luciferasa de la luciosel de un promotor yAP/TAZ-TEAD-responsive y estudios anteriores han demostrado que detecta fielmente los cambios en la actividad transcripcional YAP-TEAD y TAZ-TEAD2,14,15.
Nuestro enfoque es rápido, de rendimiento medio, y no requiere instalaciones de cribado, robots automatizados o secuenciación profunda de bibliotecas agrupadas. Los costos son relativamente bajos y hay numerosas bibliotecas disponibles comercialmente para elegir. Los equipos y reactivos requeridos también son relativamente estándar en la mayoría de los laboratorios. Se puede utilizar para detectar reguladores de prácticamente cualquier factor de transcripción si existe o se genera un reportero basado en luciferasa. Utilizamos este enfoque para examinar los shRNA en las células cancerosas, pero cualquier línea celular que pueda ser transllenada con una eficiencia razonable podría ser utilizada con cualquier tipo de biblioteca de matriz.
Protocol
Representative Results
Discussion
En este estudio, demostramos un enfoque para la detección de rendimiento medio de bibliotecas virales en conjunto con un ensayo de reportero transcripcional basado en doble luciferasa que se puede utilizar para identificar y probar nuevos reguladores de factores de transcripción. Es fundamental caracterizar y optimizar el sistema de reportero para cada línea celular antes de cualquier pantalla. Se deben realizar experimentos para confirmar que el reportero responde a la actividad alterada del factor de transcripción …
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Nos gustaría dar las gracias a Emily Norton y Mikaelan Cucciarre-Stuligross por ayudar en la preparación de vectores de ARNH. Este trabajo fue apoyado en parte por una beca Susan G. Komen Career Catalyst que otorgó a J.M.L. (#CCR17477184).
Materials
| 2.0 ml 96-well deep well polypropylene plate | USA Scientific | 1896-2000 | For bacterial mini-prep |
| Trypsin – 2.50% | Gibco | 15090-046 | Component of trypsin-EDTA |
| 96 well flat bottom white assay plate | Corning | 3922 | For dual-luciferase assay |
| Ampicillin – 100 mg/ml | Sigma-Aldrich | 45-10835242001-EA | For bacterial mini-prep |
| Bacto-tryptone – powder | Sigma-Aldrich | 95039 | Component of LB broth |
| Dual-luciferase reporter assay system, which include LAR II reagent (reagent A), Stop & Glo substrate (reagent B substrate) and Stop & Glo buffer (reagent B buffer) – Kit | Promega | E1960 | For dual-luciferase assay |
| Dulbecco's phosphate buffered saline w/o calcium, magnesium and phenol red – 9.6 g/L | Himedia | TS1006 | For PBS |
| EDTA – 0.5 M | VWR | 97061-406 | Component of trypsin-EDTA |
| Ethanol – 100% | Pharmco-AAPER | 111000200 | For bacterial mini-prep |
| Foetal Bovine Serum – 100% | VWR | 97068-085 | Component of complete growth media |
| Hexadimethrine bromide (Polybrene) – 8 mg/ml | Sigma-Aldrich | 45-H9268 | For virus infection |
| HyClone DMEM/High glucose – 4 mM L-Glutamine; 4500 mg/L glucose; sodium pyruvate | GE Healthcare life sciences | SH30243.01 | Component of complete growth media |
| I3-P/i3 Multi-Mode Microplate/EA | Molecular devices | For dual-luciferase assay | |
| L-Glutamine – 200 mM | Gibco | 25030-081 | Component of complete growth media |
| Lipofectamine 3000 (Transfection Reagent 2) – 100% | Life technologies | L3000008 | For transfections |
| Molecular Biology Water – 100% | VWR | 02-0201-0500 | For dilution of shRNA vector for virus packaging |
| NaCl – powder | BDH | BDH9286 | Component of LB broth |
| NanoDrop One Microvolume UV-Vis Spectrophotometer | Thermo scientific | For measuring vector DNA concentration | |
| Opti-MEM (Transfection Buffer) – 100% | Gibco | 31985-062 | For transfections |
| Penicillin Streptomycin – 10,000 Unit/ml (Penicillin); 10,000 µg/ml (Streptomycin) | Gibco | 15140-122 | Component of complete growth media |
| PureLink Quick Plasmid Miniprep Kit – Kit | Thermo Fisher Scientific | K210010 | For bacterial mini-prep |
| Puromycin – 2.5 mg/ml | Sigma-Aldrich | 45-P7255 | For antibiotic selection after infection |
| TC20 automated cell counter | Bio-Rad | For cell counting | |
| X-tremeGENE 9 DNA transfection reagent (Transfection Reagent 1) – 100% | Roche | 6365787001 | For virus packaging |
| Yeast extract – powder | VWR | J850 | Component of LB broth |
| P3000 (Transfection Reagent 3) – 100% | Life technologies | L3000008 | For transfections |
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