세포 기반 에스트로겐 수용체를 사용하여 식물에스트로겐에 대한 검사 β 리포터 분석
Summary
우리는 에스트로겐 활성에 대한 인간 및 비 인간 영장류 식품을 선별하기위한 기자 분석 β 시판 가능한 에스트로겐 수용체를 최적화했습니다. 우리는 알려진 에스트로겐 성 인간 음식 콩 높은 등록 을 보여 줌으로써이 분석 확인, 다른 식품은 활동을 표시 하지 않는 동안.
Abstract
식물은 많은 동물을위한 음식의 원천이며 수천 개의 화학 물질을 생산할 수 있습니다. 이러한 화합물 중 일부는 내 분 비 기능 등 그들을 소비 하는 척추 동물에 생리 적 과정에 영향을. 가장 잘 연구된 내분비 활성 식물화학 물질인 식물성 물질은 척추동물 내분비 시스템의 시상라모-뇌하수체 골나달 축과 직접 상호 작용합니다. 여기서 우리는 에스트로겐성 생물학적 활성을 갖는 화합물의 존재를 위해 식물 추출물을 선별하기 위해 세포 기반 분석의 새로운 사용을 제시합니다. 이 분석체는 고도의 발현 에스트로겐 수용체 베타 (ERβ)로 설계된 포유류 세포를 사용하고 루시파아제 유전자로 감염되었습니다. 에스트로겐 활성 화합물에 노출 빛을 생산 하는 세포 결과. 이 분석은 생물학적 에스트로겐 성 활동을 테스트하는 신뢰할 수 있고 간단한 방법입니다. 그것은 일시적인 과도 분석, 특히, 사용의 용이성, 세포의 안정성 및 분석의 감도에 대한 몇 가지 개선이 있습니다.
Introduction
식물은 생존, 번식, 성장, 발달 및 행동1에중요한 칼로리와 영양소를 제공하는 많은 동물에게 필요한 식량 공급원입니다. 식물은 수천 개의 화학 물질을 생산하며, 많은 화학 물질은 자체 성장, 금식 유지 보수 및 재생을 위한 적응으로 많은 것을 생산합니다. 다른 화합물, 간주 식물 이차 대사 산물 (PSM), 덜 명확한 기능을 가지고, 일부는 독성과 가능성이 약초 및 기생에 대한 방어로 사용하지만 (예를 들어, 알칼로이드, 탄닌)2,3. 이러한 화학 물질 중 일부는 내분비 기능과 같은 동물의 장기 생리 적 과정에 영향을 미칠 수있는 능력을 가지고 있지만, 이러한 내분비 활성 식물화학 물질이 척추 동물 내분비 시스템과 상호 작용하는 이유는 여전히 불분명2,4.
가장 잘 연구된 내분비 활성 식물화학 물질인 식물성 내스트로겐은 구조적으로 나기능적으로 에스트로겐을 모방하여 척추동물 내분비 시스템5의hypothalomo-뇌하수체 고나달 축과 직접 상호 작용하는 폴리페놀식 PSM입니다. 인간 규정식에 있는 식물성 에스트로겐의 섭취는 몇몇 암, 심장병 및 갱년기 현상에 대하여 보호와 연관됩니다, 그밖 효력은 불임 문제를 포함하더라도. 사실, 이러한 화합물의 생리적 효과는 1940년대에 양에서 불임이 식물에스트로겐이 풍부한 클로버(Trifolium지하)에방목된 것으로 인해발견되었습니다. 섭취 할 때, 식물성 에스트로겐은 세포로 전달하고 에스트로겐의 효과를 모방 할 수 있습니다. 식물성 에스트로겐은 양 불임에 부정적인 영향을 주었지만, 식물성 에스트로겐과 생리학 사이의 관계는 간단하지 않습니다. 양처럼, 남부 흰 코뿔소는 대두와 알팔파의 다량에서 파생 된 사료에 에스트로겐 화합물에 감도를 표시합니다. 임신 중이 다이어트를 먹이 여성의 딸은7을재현 할 가능성이 적습니다. 그러나, 다른 연구는 식물성 에스트로겐뿐만 아니라 긍정적 인 효과를 가질 수 있음을 보여 주었다, 이전 마우스에서 난소 여포의 성숙을 포함8,특정 암의 예방, 항산화 활성, 및 항증식 효과9.
식물성 에스트로겐의 효과의 폭은 에스트로겐이 생식 및 중추 신경계의 성장, 발달 및 조절을 포함한 다양한 생물학적 기능에 영향을 미친다는 점을 감안할 때 놀라운 일이 아니다10. 행동의 많은 메커니즘이 있지만, 식물에스트로겐은 종종 수정 하는 능력을 가지고, 강화, 또는 핵 내 에스트로겐 수용 체 알파 와 베타에 대 한 리간드로 작동 하는 그들의 능력을 통해 에스트로겐 신호를 방해 (ERα 및 ERβ). 많은 식물성 에스트로겐은 에스트로겐 수용체를 결합 할 수 있도록 에스트로겐과 유사한 페놀 링 구조를 가지고 있습니다. 에스트로겐과 같은 고뇌에 탄성 적 활성 기능을 가진 사람들은 에스트로겐 반응 요소 (ERE)에 이질하고 결합할 수 있는 활성화된 ER-리간드 복합체를 형성하고 유전자 전사를 유발한다11. 따라서, 에스트로겐과 식물성 에스트로겐은 전사 요인으로 그들의 행동을 통해 세포 활동 및 시스템 기능을 조절합니다.
여기서 우리는 에스트로겐성 생물학적 활성을 갖는 화합물의 존재를 위해 식물 추출물을 선별하기 위해 세포 기반 분석의 새로운 사용을 제시합니다. 이 분석은 ERE프로모터(12)에연결된 반딧불(Photinuspyralis)루시파라제 유전자로 전염된 ERβ를 높게 발현하도록 설계된 중국 햄스터 난소 CHO 세포를 사용한다. 에스트로겐 화합물이 존재할 때, 그들은 ER에 결합, 이질, 그리고 ERE에 결합, 루시 파 제 유전자의 전사로 이어지는. 기판 용액을 추가하면, 루시파라제는 광자 방출로 이어지는 반응을 촉매합니다. 따라서 양수 샘플은 빛을 생성하고 음의 샘플은 생성하지 않습니다.
이러한 시판상 분석은 항성 및 용이성에서 불안정하고 가변적이었던 리포터 유전자 및 에스트로겐수용체(13,14)로포유류 세포를 이식할 실험실의 필요성을 제거한다. 분석법은 식물이 수용체 결합을 통해 에스트로겐 활성을 가지고 있는지 여부를 신속하고 간단하게 결정할 수있는 안정적인 트랜스펙트 플랫폼을 제공합니다.
우리는 콩이 현지 식료품에서 인간의 음식을 사용하여 에스트로겐 이소플라본15의 알려진 농도주어진 다른 모든 식품보다 더 높은 에스트로겐 활성을 가지고 가설을 테스트합니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
개별적으로 검사하는 의약품 제제에 개발된 ERβ 리포터 분석체는 ERβ를 통해 생물학적으로 활성된 식물성 에스트로겐을 위한 식물성 식품을 선별하는 데도 적합하다. 프로토콜에서 중요한 고려 사항은 식물 샘플을 신중하게 치료하는 것을 포함합니다 : 신선한 식물 재료는 성형 또는 기타 생물학적 저하를 방지하기 위해 신속하게 건조되어야하며 화합물(18)의광분해를 방지하기…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
저자는 영장류 식물 성 식품의 에스트로겐 활동을 결정하기 위해 일시적인 과실 작용 작용의 사용에 초기 교육에 대한 데일 라이트먼에 감사드립니다. 브래드포드 웨스트리치와 C. 에릭 존슨 덕분에 실험실 장비를 설치하고 학생들을 추출 방법으로 교육하는 데 도움을 주었습니다. 마지막으로, 이 연구에 자금을 지원해 주신 인디애나 대학교에 감사드립니다.
Materials
| 1000 µL pipette | |||
| 20 µL pipette | |||
| 200 µL pipette | |||
| 37 ℃ water bath | |||
| 37 ℃, humidified 5% CO2 incubator | |||
| 70% ethanol | |||
| analytical balance | |||
| cell culture-rated laminar flow hood | |||
| dimethyl sulfoxide | |||
| disposable media basin, sterile | |||
| drip filtration system | |||
| Erlenmeyer flasks | 125 mL and 250 mL | ||
| HPLC grade methanol | |||
| Human ERβ Reporter Assay System, 1 x 96-well format assays | Indigo Biosciences | IB00411 | Assay kit – analyzes 24 samples plus standard curve |
| lyophilizer | |||
| multi-channel pipette | |||
| orbital shaker | |||
| plate-reading luminometer | ex. Bioteck Synergy HTX | ||
| rotory evaporator | |||
| round bottom flasks | 50 mL and 300 mL | ||
| sterile microcentrifuge tubes or sterile multi-channel media basins | |||
| sterile tips | 200 µL and 1000 µL | ||
| Whatman grade 1 paper | |||
| whirl-pak bags | sterile polyethylene bags |
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