Caenorhabditis elegans를 사용하여 EGFR 및 RAS 억제제의 식별
Summary
유전적으로 통할 수 있는 선충성 Caenorhabditis elegans는 약물 발견을 위한 간단하고 저렴한 모델로 사용될 수 있습니다. 여기에 설명된 RAS 및 EGFR 단백질의 하류 신호를 억제하는 항암 치료제를 식별하는 프로토콜이 있다.
Abstract
표피 성장 인자 수용체(EGFR)와 다운스트림 이펙터 RAS의 혈장 막 국소화의 변화는 암을 포함한 여러 질병에 연루되어 있다. 자유 살아있는 선충 C. elegans는 외음부의 발달을 위한 중심인 진화적이고 기능적으로 보존된 EGFR-RAS-ERK MAP 신호 폭포를 가지고 있습니다. RAS homolog LET-60 및 EGFR homolog LET-23에서 기능 돌연변이의 이득은 이러한 웜의 복부 바디 월을 따라 눈에 보이는 비기능성 외투 성 의사 물음부의 생성을 유도한다. 이전에는 이러한 웜에서 다발성(Muv) 표현형이 작은 화학 분자에 의해 억제되는 것으로 나타났다. 여기서 우리는 EGFR 및 RAS 단백질의 활동을 폐지하는 억제제를 확인하기 위해 액체 기반 분석에서 웜을 사용하기위한 프로토콜을 설명합니다. 이 분석법을 사용하여, 우리는 R-fendiline, K-RAS의 간접 억제제를 보여주고, let-60 (n1046) 및 let-23 (sa62) 돌연변이 벌레에 표현된 Muv 표현형을 억제합니다. 분석은 간단하고 저렴하며 설정에 시간이 많이 걸리지 않으며 항암 치료제의 발견을위한 초기 플랫폼으로 사용할 수 있습니다.
Introduction
유기체 내의 발달 사건을 통제하는 세포 통로는 모든 메타조인 사이에서 높게 보존됩니다. 이러한 경로 중 하나는 EGFR-RAS-ERK 미토겐 활성화 단백질 키나아제(MAPK) 신호 캐스케이드이며 세포 증식, 분화, 이주 및 생존1,2를제어하는 중요한 통로이다. 이 신호 통로에 있는 결점은 암과 같은 병리학 또는 질병 국가로 이끌어 낼 수 있습니다. 표피 성장 인자 수용체(EGFR)는 구강 편평상피 세포 암종의 50%를 포함하여 인간 종양에서 높게 발현되는 것으로 나타났으며, 악성 종양3,4,5의발달에 기여한다. 3개의 RAS 동위상체에 있는 돌연변이는 H-, K-및 N-RAS는 다중 인간적인 암에 있는 악성 변환을 위한 중요한 동인인 인 반면. 이 세 가지 RAS 동소 형태 중, K-RAS의 종양 발생 돌연변이는가장널리 퍼진6,7,8. EGFR과 RAS가 작동하려면 플라즈마 멤브레인(PM)으로 국한되어야 합니다. PM에 이러한 분자의 국소화를 방지하면 이 신호 경로9,10의생물학적 활성을 완전히 부정할 수 있다. 따라서 PM에 이러한 단백질의 국소화의 억제는 다운스트림 신호 및 결과 불리 한 결과 차단 하는 치료 전략. 고함량 스크리닝 분석법을 사용하여 L형 칼슘 채널 차단제인 펜딜린(fendiline)은 K-RAS활동(11)의억제제로 확인되었다. K-RAS의 나노 클러스터링은 펜딜린의 존재에서 PM의 내부 전단지에 크게 감소된다. 더욱이, K-RAS는 혈장 막에서 내피성 망상(ER), 골기 장치, 내시경 및 사이토솔로 재분배된다. 더 중요한 것은, 종양유발 돌연변이 K-RAS를 발현하는 췌장, 결장, 폐 및 자궁내막암 세포주의의 증식은펜딜린(11)에의한 하류 신호의 억제에 의해 차단된다. 이러한 데이터는 PM에 RAS 단백질의 잘못된 국소화를 일으키는 특정 K-RAS 항암 치료제로서 펜딜린 기능을 제안합니다.
선충 케노르하비티스 엘레간은 개발의 맥락에서 광범위하게 연구되었습니다. 웜의 발달을 지배하는 많은 신호 경로는 진화적이고 기능적으로 보존됩니다. 예를 들어, EGFR은 RAS의 활성화를 중재하고 ERK MAPK 신호 캐스케이드의 후속 활성화는웜(12)에보존된다. 폭포는 다음과 같은 단백질에 의해 표현된다: LET-23 > LET-60 > LIN-45 > MEK-2 > MPK-1. LET-60은 RAS에 동종이며 LET-23은 EGFR에 동종입니다. 웜에서, 이 통로는외음부(13)의발달을 조절한다. 외음부는 수정란을 낳을 수 있도록 벌레의 복부 바디 월의 상피 조리개입니다. 웜내외음부의 형성은 EGFR-RAS-MAPK 신호 캐스케이드의 활성화의 그라데이션에 대한 저속 전구체 세포(VPC)의 노출에 의존한다. 정상 발달 동안 근위 VP는 고나달 앵커 셀로부터 강력한 신호를 수신하여 기능성외음부(12)를야기하는 1° 및 2° 세포 운명으로 분화한다. 탈매 한 VPCs는 피하 싱크티움에 융합하고 고갈 된 신호로 인해 외음부를 형성하지 않는 3 ° 세포 운명으로 분화하는 반면. 신호가 없는 경우 모든 VP는 3° 셀 운명으로 분화하여 외음부가 형성되지 않습니다. 그러나, 구성 신호는 1° 및 2° 세포 운명을 가정하기 위해 모든 VP의 유도로 인해 하나 이상의 비기능 외음부 형성으로 이어집니다.
결함이 있거나 과도한 저속 유도를 일으키는 돌연변이는 이 통로를 나타내는 단백질을 위해 인코딩하는 많은 유전자를 위해 확인되었습니다. 결함이 있는 저속 유도는 외음부(Vul) 표현형을 초래하며, 과도한 저속 유도는 복부 바디 월 전체에 걸쳐 수많은 비기능성 외투성 의사 외음부의 발달로 표현되는 다발음부(Muv) 표현형을 초래한다. let-60(n1046) 균주에 의해 발현된 Muv 표현형은 RAS에서 기능 돌연변이의 이득에 기인하며, let-23(sa62) 균주에서는 EGFR14,15에서돌연변이를 활성화하기 때문이다. 이러한 돌연변이 균주에서 의 강한 Muv 표현형은 MEK-1 억제제 U012616,17을가진 let-60(n1046) 웜의 치료에 의해 입증된 바와 같이 약리학적 개입에 의해 교반되는 것으로 나타났다. 흥미롭게도, 우리는 스핑크고미엘린 대사에 영향을 미치는 R-펜딜린 및 억제제가벌레(18)의Muv 표현형을 억제한다는 것을 보여주었다. 이러한 억제제 블록 let-60 을 RAS 수준에서 시그널링하는 것을 입증하기 위해 lin-1 null 균주는17을활용하였다. Lin-1은외음부(19)의발달에서 억압자로 기능하는 Ets와 같은 억제 전사 인자이다. let-60(n1046) 웜에서 Muv 표현형의 강력한 복귀와 lin-1 null 웜에 미치는 영향은 이러한 억제가 RAS 수준에서 발생한다는 것을 시사한다.
이 프로토콜에서, 우리는 RAS와 EGFR 단백질의 억제제를 확인하기 위한 모형으로 C. elegans의 사용을 보여줍니다. 액체 계 분석법을 이용하여, 우리는 Let-60(n1046) 및 Let-23(sa62) C. elegans의돌연변이 균주에서 Muv 표현형을 억제함으로써 R-fendiline의 억제 효과를 입증한다. 이 분석은 항암 치료제에 대한 약물 발견의 초기 단계에서 도구로 C. elegans의 사용을 검증합니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
우리가 벌레를 사용하여 설명하는 소사는 EGFR 및 RAS 기능의 억제제를 확인하기 위하여 간단하고 저렴합니다. C. elegans는 짧은 수명 주기(20°C에서 3일)와 많은 수의 애벌레를 생성하는 능력으로 인해 실험실에서 쉽게 성장할 수 있기 때문에 약물 발견을 위한 매력적인 모델이다. 더 중요한 것은, EGFR-RAS-ERK MAPK 통로는 EGFR 및 RAS 억제제의 효력을 분석하기 위하여 유전으로 기관시스템을 제공하?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Let-60(n1046)을제공한 와티 아루르 박사(MD 앤더슨 암 센터)에게 감사드립니다. 우리는 또한 린 -1 균주에 대한 박사 데이비드 라이너 (휴스턴의 생명 과학 및 기술의 텍사스 A&M 건강 과학 센터 연구소)에 감사드립니다. 마지막으로, 우리는 시약의 일부를 제공 에 대한 박사 다니엘 Garsin과 그녀의 실험실 (텍사스 대학, 맥거번 의과 대학)에 감사드립니다. 일부 웜 균주는 연구 인프라 프로그램의 NIH 사무소 (P40 OD010440)에 의해 투자되는 CGC에 의해 제공되었다. 이 연구는 JF 핸콕에 RP200047을 부여 텍사스의 암 예방 및 연구소 (CPRIT)에 의해 지원되었다.
Materials
| Media and chemicals | |||
| Agarose | Millipore Sigma | A9539-50G | |
| Bacto Peptone | Fisher Scientific | DF0118-17-0 | |
| BD Difco Agar | Fisher Scientific | DF0145-17-0 | |
| BD Difco LB Broth | Fisher Scientific | DF0446-17-3 | |
| Calcium Chloride | Fisher Scientific | BP510-500 | |
| Cholesterol | Fisher Scientific | ICN10138201 | |
| Magnesium Sulfate | Fisher Scientific | BP213-1 | |
| Nystatin | Acros organics | AC455500050 | |
| Potassium Phosphate Dibasic | Fisher Scientific | BP363-500 | |
| Potassium pPhosphate Monobasic | Fisher Scientific | BP362-500 | |
| R-Fendiline | Commercially Synthesized (Pharmaceutical grade) | ||
| Sodium Azide | Millipore Sigma | S2002-25G | |
| Sodium chloride | Fisher Scientific | BP358-1 | |
| Sodium Hydroxide | Fisher Scientific | SS266-1 | |
| 8.25% Sodium Hypochlorite | Bleach | ||
| Sodium Phosphate Dibasic | Fisher Scientific | BP332-500 | |
| Streptomycin Sulfate | Fisher Scientific | BP910-50 | |
| (−)-Tetramisole Hydrochloride | Millipore Sigma | L9756 | |
| UO126 (MEK inhibitor) | Millipore Sigma | 19-147 | |
| Consumables | |||
| 15mL Conical Sterile Polypropylene Centrifuge Tubes | Fisher Scientific | 12-565-269 | |
| 50mL Conical Sterile Polypropylene Centrifuge Tubes | Fisher Scientific | 12-565-271 | |
| Disposable Polystyrene Serological Pipettes 10mL | Fisher Scientific | 07-200-574 | |
| Disposable Polystyrene Serological Pipettes 25mL | Fisher Scientific | 07-200-575 | |
| No. 1.5 18 mm X 18 mm Cover Slips | Fisher Scientific | 12-541A | |
| Petri Dish with Clear Lid (60 x 15 mm) | Fisher Scientific | FB0875713A | |
| Petri Dishes with Clear Lid (100X15mm) | Fisher Scientific | FB0875712 | |
| Plain Glass Microscope Slides (75 x 25 mm) | Fisher Scientific | 12-544-4 | |
| 12- Well Tissue Culture Plates | Fisher Scientific | 50-197-4804 | |
| Software | |||
| Prism | Graphpad | ||
| Bacterial Strains | |||
| E. coli OP50 | |||
| Worm Strains | |||
| Strain | Genotype | Transgene | Source |
| MT2124 | let-60(n1046) IV. | CGC | |
| MT7567 | lin-1(sy254) IV. | CGC | |
| PS1839 | let-23(sa62) II. | CGC |
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