تحديد مثبطات التفاعل HBx-DDB1 باستخدام نظام الفحص التحليلي المنقسم
Summary
هنا ، نقدم طريقه لفحص العوامل الفيروسية المضادة للتهاب الكبد B التي تمنع تفاعل HBx-DDB1 باستخدام نظام المقايسة الخاص بالانقسام. هذا النظام يسمح بسهوله الكشف عن تفاعلات البروتين والبروتين وهو مناسب لتحديد مثبطات مثل هذه التفاعلات.
Abstract
هناك حاجه ماسه للعوامل العلاجية الجديدة للعدوى بفيروس التهاب الكبد B (HBV). علي الرغم من ان النظائر المتوفرة حاليا النيونوس (t) ide تمنع النسخ المتماثل الفيروسية ، فانها ليس لها تاثير مباشر علي التعبير عن البروتينات الفيروسية المنقولة من الحمض النووي الفيروسي الدائري المغلق (cccDNA). كما تحميل مستضد الفيروسية عاليه قد تلعب دورا في هذا السرطان المزمنة وذات الصلة HBV, الهدف من العلاج HBV هو القضاء علي البروتينات الفيروسية. HBV البروتين التنظيمية X (HBx) بربط البروتين الحمض النووي المضيف الضرر الملزمة 1 (DDB1) البروتين لتتحلل الصيانة الهيكلية لكروموسومات 5/6 (Smc5/6) ، مما ادي إلى تفعيل النسخ الفيروسي من cccDNA. هنا ، باستخدام نظام الفحص المتكامل لمسح البيانات ، نقدم نظاما شاملا للفحص المركب للتعرف علي مثبطات تفاعل HBx-DDB1. بروتوكولنا يتيح الكشف السهل لديناميكيات التفاعل في الوقت الحقيقي داخل الخلايا الحية. قد تصبح هذه التقنية فحصا رئيسيا لاكتشاف العوامل العلاجية الجديدة لعلاج عدوي HBV.
Introduction
فيروس التهاب الكبد B (HBV) العدوى هي مصدر قلق رئيسي في مجال الصحة العامة في جميع انحاء العالم ، مع التقديرات السنوية 240,000,000 الأشخاص المصابين بامراض مزمنة مع HBV و 90,000 الوفاات بسبب مضاعفات العدوى ، بما في ذلك تليف الكبد وسرطان الخلايا الكبدية (اتش سي سي)1. علي الرغم من ان العوامل العلاجية المضادة لHBV الحالية, النيونوس (ر) نظائرها ide, تمنع بما فيه الكفاية النسخ العكسي الفيروسية, انها نادرا ما تحقيق القضاء علي البروتينات الفيروسية, وهو الهدف السريري علي المدى الطويل. تاثيرها الفقراء علي القضاء علي البروتين الفيروسي ويرجع ذلك إلى عدم وجود تاثير مباشر علي النسخ الفيروسية من الفيروسات الفيروسية بشكل دائري مغلقه الحمض النووي (cccDNA) minichromosomes في نواه الخلايا الكبدية2.
يتم تنشيط النسخ HBV من قبل HBV التنظيمية X (HBx) البروتين3. وكشفت الدراسات الحديثة ان hbx يحط من الصيانة الهيكلية لكروموسومات 5/6 (Smc5/6) ، وهو عامل تقييد المضيف الذي يمنع HBV النسخ من cccdna ، عن طريق اختطاف DDB1-CUL4-ROC1 E3 اوبيكويتين يغاز مجمع4،5،6. ولذلك ، ويعتقد ان خطوه حاسمه في تعزيز النسخ الفيروسي من cccDNA هو التفاعل HBx-DDB1. المركبات القادرة علي تثبيط الربط بين hbx و DDB1 قد منع النسخ الفيروسية ، وفي الواقع تم تحديد نيتازوكسانيد كمثبط للتفاعل hbx-DDB1 عن طريق نظام الفرز المتقدمة في المختبر لدينا7.
هنا ، ونحن نقدم نظام الفرز لدينا مريحه تستخدم لتحديد مثبطات التفاعل hbx-DDB1 ، والتي تستخدم المقايسة التكميلية الانقسام لوسيفيراز7،8. وتنصهر وحدات الوحدات الفرعية لتقسيم لوسيفيراز إلى hbx و DDB1 ، ويجلب تفاعل hbx-DDB1 الوحدات الفرعية إلى القرب القريب لتشكيل انزيم وظيفي يولد اشاره مضيئه ساطعه. وبما ان التفاعل بين الوحدات الفرعية قابل للعكس ، فان هذا النظام يمكنه الكشف بسرعة عن البروتينات DDB1 (الشكل 1). وباستخدام هذا النظام ، يمكن فحص مكتبه مجمعه كبيره بسهوله ، مما قد يؤدي إلى اكتشاف مركبات جديده قادره علي تثبيط تفاعل DDB1 بكفاءة.
Protocol
Representative Results
Discussion
قمنا بتطوير طريقه فحص مريحه باستخدام اختبار المسح الذي تم تقسيمه للعثور علي مثبطات DDB1 الملزمة من HBx. ويمكن الكشف عن ديناميات التفاعل في الوقت الحقيقي في الخلايا الحية دون الحاجة إلى تحلل الخلية. تثبيط التفاعل HBx-DDB1 يؤدي إلى استعاده Smc5/6 ، مما يؤدي إلى قمع النسخ الفيروسية ، والتعبير عن البروت…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
وقد حظي هذا العمل بدعم من المنح المساعدة المقدمة من وزاره التعليم والثقافة والرياضة والعلوم والتكنولوجيا واليابان (#19H03430 و #17K09405 إلى الأسلوب الذي و#19J11829 إلى K.S.) ، من خلال منحه المعونة للبحوث العلمية في مجالات مبتكره (#18H05024 إلى الأسلوب) ، من قبل برنامج البحوث المتعلقة بالتهاب الكبد من الوكالة اليابانية للبحوث الطبية والتنمية ، AMED (إلى الأسلوب ، #JP19fk021005) ، من خلال برنامج التنمية المبتكرة وتطبيق الادويه الجديدة للتهاب الكبد #JP19fk0310102 المؤسسة اليابانية لانزيمات التطبيقية ومن مؤسسه كوباياشي لأبحاث السرطان (إلى الأسلوب) ، من قبل GSK اليابان منحه البحوث 2018 (إلى K.S.) ، ومنحه من مؤسسه ميياكاوا للبحوث التذكارية (إلى K.S.).
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).
