طريقة فحص لتحديد العقاقير المعززة للهيتروكروماتين باستخدام دروسوفيلا
Summary
Drosophila هو نموذج تجريبي يستخدم على نطاق واسع ومناسب لفحص الأدوية مع التطبيقات المحتملة لعلاج السرطان. هنا، ونحن نصف استخدام الأنماط الظاهرية لون العين المتنوعة Drosophila كوسيلة لفحص مركبات الجزيئات الصغيرة التي تعزز تشكيل الهيتروكروماتين.
Abstract
Drosophila هو كائن نموذجي ممتاز يمكن استخدامه لفحص المركبات التي قد تكون مفيدة لعلاج السرطان. الطريقة الموصوفة هنا هي فعالة من حيث التكلفة في طريقة الجسم الحي لتحديد المركبات المعززة للتغاير باستخدام Drosophila. سلالة DX1 في Drosophila ، وجود نمط ظاهري لون العين المتنوعة التي تعكس مدى تكوين الهيتروكروماتين ، وبالتالي توفير أداة لشاشة المخدرات تعزيز التغاير. في طريقة الفحص هذه ، يتم قياس تنوع العين على أساس مساحة سطح التصبغ الأحمر الذي يشغل أجزاء من العين ويتم تسجيله على مقياس من 1 إلى 5. طريقة الفحص واضحة وحساسة وتسمح باختبار المركبات في الجسم الحي. فحص المخدرات باستخدام هذه الطريقة يوفر وسيلة سريعة وغير مكلفة لتحديد الأدوية المعززة للتغاير التي يمكن أن يكون لها آثار مفيدة في علاجات السرطان. تحديد المركبات التي تعزز تشكيل الهيتروكروماتين يمكن أن يؤدي أيضا إلى اكتشاف آليات اللاجينية لتطوير السرطان.
Introduction
هيتروكروماتين هو شكل مكثف من الحمض النووي الذي يلعب دورا مركزيا في التعبير الجيني، في تنظيم الفصل الكروموسوم أثناء انقسام الخلايا، وفي الحماية من عدم استقرار الجينوم1. وقد اعتبر Heterochromatin أن يكون منظم قمع الجينات وحماية سلامة الكروموسوم خلال الانقسام الخلية2،3. ويرتبط مع دي- وثلاثي ميثيلمن الهيستون H3 ليسين 9 (H3K9me) خلال التزام النسب4،,5. وعلاوة على ذلك، يعتبر أيضا تجنيد البروتين اتيروكروماتين 1 (HP1) البروتينات اللونية لتكون مرتبطة مع التغايرية وقمع اللاجينية للتعبير الجيني6. هذه البروتينات هي المكونات الأساسية وعلامات تشكيل الهيتيروكروماتين.
منذ عدم الاستقرار الجينومي تمكن الخلايا من الحصول على التعديلات الوراثية التي تعزز التسرطن، الهيتيروكروماتين أصبحت أكثر المعترف بها في تطور السرطان، ويمكن أن تكون مستهدفة لعلاج السرطان7،,8. حاليا، لا توجد أدوية راسخة في مساعدة تكوين الهيتروكروماتين. هنا، نقدم طريقة بسيطة وسريعة ولكنها فعالة لفحص مركبات الجزيئات الصغيرة التي تعزز تكوين الهيتروكروماتين. يتم الفحص عن طريق علاج Drosophila مع مكتبة من الأدوية ذات الجزيئات الصغيرة. هذه الطريقة تستفيد من النمط الظاهري لون العين المتنوعة في سلالةDROSophila DX1التي تتأثر مستويات الهيتيروكروماتين. يحتوي ذباب DX1 على صفيف ة مترادفة من سبعة جينات من نوع P [lac-w] ، والتي لها التعبير / الاكتئاب المتنوع اعتمادًا على تغاير اللون ، وبالتالي ، فإن مدى التنوع في لون العين يعكس مستوى التغاير. على وجه التحديد، يمكن الكشف عن زيادة التغاير كروماتين من قبل ارتفاع نسبة لون العين المتنوعة (العين البيضاء). على العكس من ذلك ، سيتم الكشف عن انخفاض الهيتروكروماتين من قبل ارتفاع نسبة التعبير P [lac-w] transgene (العين الحمراء)9،10،11،12.
ولذلك، فإننا نستفيد من هذا النظام ترانسجين Drosophila التي تنتج نمط الظاهري لون العين المتنوعة منذ التعبير يرتبط مباشرة إلى كمية من الهيتروكروماتين الحالي. عند اكتشاف المركبات التي يشتبه في تعزيز تشكيل الهيتروكروماتين، قد نؤكد هذا الشك باستخدام أساليب أخرى مثل لطخة الغربية. ويمكن تطوير هذه المواد تعزيز التغاير للتجارب السريرية في المرضى في المستقبل.
Protocol
Representative Results
Discussion
الهيتروكروماتين هو شكل مكثف من الحمض النووي الذي يلعب دورا مركزيا في تنظيم التعبير الجيني. هو أصبح بدرجة متزايدة أكثر يميّز في سرطان ويمكن كنت بمثابة هدف محتملة للسرطان علاج15,,16,,17,,18. وتستخدم عادة مركبات الجزيئات الصغي?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
نشكر J. Birchler, E. باخ ومركز بلومينغتون دروسوفيلا للمخزون لسلالات Drosophila المختلفة; المعهد الوطني للسرطان (NCI) برنامج العلاجات التنموية لمكتبة الأدوية الصغيرة الجزيئات الصغيرة الأورام؛ طلاب جامعة كاليفورنيا في لوس أنج بما في ذلك إيمي تشانغ، Taesik أنت، جيسيكا سينغ بانغا، راشيل ميزا، وأليكس شافيز. تم دعم الأبحاث الواردة في هذا المنشور من خلال منحة بحثية من جمعية الصدر الأمريكية إلى J.L. والتمويل من المعاهد القومية للصحة: R01GM131044 إلى 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. 암 연구학. 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. 유전학. 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).
