Summary

만성 CDK9 억제의 뮤린 세포주 기반 모델은 암에서 광범위한 비 유전 적 전사 신장 결점 (TE확실히)을연구합니다.

Published: September 26, 2019
doi:

Summary

프로토콜은 비 유전적 결함 전사 신장의 시험관 내 뮤린 암종 모델을 자세히 설명합니다. 여기서, CDK9의 만성 억제는 모든 암 유형의 약 20%에서 존재하는 임상적으로 과용된TE 를 모방하고 연구하기 위해 프로-염증 반응 유전자를 따라 RNA Pol II의 생산적인 신장을 억압하는 데 사용된다.

Abstract

우리는 이전에 암의 부분 집합이 mRNA 전사 신장 (TE)에 있는 광범위한 결핍을 가진 글로벌 전사 deregulations에 의해 정의된다는 것을 보고했습니다- 우리는 TE와 같은 암을확실히칭합니다. 특히, TE확실히 암은 그들의 억압으로 이끌어 내는 인터페론/JAK/STAT 및 TNF/NF-θB 통로와 같은 유전자의 큰 세트에서 가짜 전사 및 결함이 있는 mRNA 처리를 특징으로 합니다. TE는 신장 세포 암및 전이성 흑색종 환자에 있는 종양의확실히 특수형은 면역 요법에 있는 나쁜 반응 및 결과와 유의하게상관합니다. 면역 요법에 대한 중요한 장애물을 포팅으로 -이 프로토콜의 목표는 이러한 광범위하고 비 유전적 연구를 위해 체외 TE확실히 마우스 모델을 확립하는 것입니다. 암에 있는 전사 이상 및 새로운 통찰력, 기존 약에 대한 새로운 용도를 얻거나, 그 같은 암에 대하여 새로운 전략을 찾아내십시오. 우리는 RNA 폴리머라제 II(RNA Pol II)의 C 말단 반복 도메인(CTD)에 세린 2 잔기의 인산화를 폐지하기 위해 만성 플라보피리돌 중재 CDK9 억제를 상세히 설명하며, RNA Pol II의 방출을 생산적인 전사체로 억제합니다. 신장. TE가확실히 어떤 특정 체세포 돌연변이의 밑에 분류되지 않다는 것을 감안할 때, 약리학 모형은 유리하고, 그(것)들에서 관찰된 광범위한 전사 및 후생유전학 결함을 가장 잘 모방합니다. 플라보피리돌의 최적화된 치사용량의 사용은 전사 신장 및 mRNA 처리 결함에서 비유전적 광범위한 중단의 일반화 가능한 모델을 만드는 유일한 효과적인 전략이며, 임상적으로 관찰된 TE를 밀접하게 모방합니다. 확실히 특성. 따라서, TE의 이 모형은확실히 면역성이 있는 중재한 세포 공격에 저항하는 에서 그(것)들을 가능하게 하는 세포 자율적인 요인을 해부하기 위하여 이용될 수 있습니다.

Introduction

거의 모든 활성 유전자의 발현에서 중요한 속도 제한 단계는 프로모터 근위식 일시에서 생산적인 신장1,2로의RNA 폴리머라제 II(RNA Pol II)의 전이이다. 전사 신장의 후생 유전학 적 dysregulationTE확실히로 정의 된 여러 인간의 악성 종양의 진행에 도움이 주어진, 가난한 응답에 달하는 프로 염증 반응 경로에서 최적이 아닌 신호로 이어지는 면역 요법3에대한 결과, 이 프로토콜의 가장 중요한 목표는 암에서 이러한 광범위한 비 유전 적 전사 이상을 연구하는 유용한 시험관 내 모델을 확립하는 것입니다. 이러한 관점에서, CDK9의 만성 약리학적 억제의 사용은 전사 신장 및 mRNA 처리 결함에 있는 비 유전적 광범위한 중단의 일반화 가능한 모형을 만들기위한 효과적인 전략이다. 만성 CDK9 억제를 사용하는 근거는 RNA Pol II의 C 말단 반복 도메인(CTD)에 세린 2 잔기의 인산화를 제거하여 RNA Pol II의 방출을 생산적인 전사 신장으로 억제한다는 것입니다. 또한,TE확실히 암, 우리의 그룹3에의해 이전에 설명한, 어떤 특정 체세포 돌연변이의 밑에 분류되지 않습니다. 따라서 비유전적(pharmaological) 모델은 유리하며 그(것)들에서 관찰된 광범위한 전사 및 후생유전학 적 결함을 가장 잘 모방한다. 본 명세서의 방법은 뮤린 암세포의 만성 플라보피리돌 치료 모델의 생성 및 특성화를 상세히 설명한다. 이 방법은 더 긴 게놈 길이를 특징으로 하는 유전자를 따라 전사 신장을 명백하게 방해하며, TNF/NF-θB 및 인터페론/STAT 신호와 같은 유도성 발현과 함께, 심오하게 조절되는 유전자의 수준에서 제어됩니다. 전사 신장3,4,5. 전반적으로, 전사 신장 결함의 이 최적화된 뮤린 세포주 모형은 새로 기술된TE를 연구하는 우리의 지식에 유일한 모형이 확실히 종양을 연구하기 위하여- 반대로 종양 면역 공격에 저항을, 악용하기 위하여 유용한 시스템을 렌더링하고 암에서 핵심 전사 기계에서 비 유전 적 결함의 취약점을 검사 vis-à-vis 면역 매개 세포 공격.

Protocol

신시내티 아동 연구 재단의 기관 동물 관리 및 사용 위원회 및 기관 생물 안전위원회는 모든 동물 실험 절차 (IACUC 프로토콜 #2017-0061 및 IBC 프로토콜 #IBC2016-0016)를 승인했으며, 실험은 실험실 동물의 관리 및 사용에 대한 NIH 가이드에 설명된 표준에 따라 수행되었다. 1. 플라보피리돌 치료에 의한 RNA Pol II의 만성 억제-기본 전략 종자 B16/F10 마우스 흑색종 세포는 저밀도 (0…

Representative Results

여기서, 우리는 25 nM에서 플라보피리돌로 치료한 만성 서브치사(도2)에의해 얻어진TE확실히 세포 모델을 확립하기 위한 상세한 계획(도1)을제공한다. 도 3에서,플라보피리돌로 치료한 3일 동안, B16 OVA 세포는 TE의 부분적인 특성을확실히 나타내지만, 1주일의 치료 후, B16/F10 OVA 세포는 RNA Pol I…

Discussion

RNA Pol II 신장 조절은 악성 세포의 이점에 대한 자극 반응유전자 발현을 조절하기 위한 결정적인 지렛대로 대두되고있다 5,7,8. 발기인-근위성 일시 중단을 극복하여 연신장 및 후속 mRNA 생산을 위해서는 P-TEFb9,10,11의키나아제 활성이 요구됩니다. 우리의 모델…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

이 작품은 부분적으로 NCI (CA193549)와 카카얀 코무로프에 CCHMC 연구 혁신 파일럿 상, 국방부 (BC150484) 해군 싱에 대한 상을 지원했다. 이 내용은 전적으로 저자의 책임이며 반드시 국립 암 연구소 또는 국방부의 공식 견해를 나타내는 것은 아닙니다. 기금 모금자는 연구 설계, 데이터 수집 및 분석, 출판 결정 또는 원고 준비에 아무런 역할을 하지 않았습니다.

Materials

hhis6FasL Cell Signaling 5452
10X TBS Bio-Rad 170-6435
12 well plates Falcon 353043
20% methanol Fisher Chemical A412-4
24-well plates Falcon 351147
4–18% SDS polyacrylamide gel Bio-Rad 4561086
4% Paraformaldehyde Thermo Fisher Scientific AAJ19943K2
5% dry milk Bio-Rad 170-6404
7-Methylguanosine antibody BioVision 6655-30T
96-well plates Cellstar 655180
AF647-conjugated mouse CD8 Biolegend 100727
antibiotic and antimycotic Gibco 15240-062
anti-His antibody Cell Signaling 2366 P
Anti-Rabit Cell Signaling 7074 Dilution 1:5000
Anti-Rat Cell Signaling 7077S Dilution 1:5000
Bradford assay Kit Bio-Rad 5000121
BSA ACROS Organics 24040-0100
BV421-conjugated mouse CD45 Biolegend 109831
crystal violet Sigma C3886-100G
DMEM Gibco 11965-092
Dynabeads Oligo (dT)25 Ambion 61002
FBS Gibco 45015
Fixable Live/Dead staining dye e780 eBioscience 65-0865-14
Flavopiridol Selleckchem S1230
H3k36me3 Abcam ab9050 Dilution 1:2000
IFN-α R&D systems 12100-1
IFN-γ R&D systems 485-MI-100
IMDM Gibco 12440053
Immobilon Western Chemiluminescent HRP Substrate Millipore WBKLS0500
MojoSort Mouse CD8 T Cell Isolation Kit Biolegend 480007
NF-κB Cell Signaling 8242s Dilution 1:1000
PBS Gibco 14190-144
p-NF-κB Cell Signaling 3033s Dilution 1:1000
p-Ser2-RNAPII Active Motif 61083 Dilution 1:500
p-Ser5-RNAPII Active Motif 61085 Dilution 1:1000
p-STAT1 Cell Signaling 7649s Dilution 1:1000
RiboMinu Eukaryote Kit Ambion A10837-08
RIPA buffer Santa Cruz Biotechnology sc-24948
RNAPII Active Motif 61667 Dilution 1:1000
STAT1 Cell Signaling 9175s Dilution 1:1000
TNF-α R&D systems 410-MT-010
total H3 Cell Signaling 4499 Dilution 1:2000
Tri reagent Sigma T9424
Triton Sigma T8787-50ML
Tween 20 AA Hoefer 9005-64-5
β-Actin Cell Signaling 12620S Dilution 1:5000
β-ME G Biosciences BC98

Referências

  1. Adelman, K., Lis, J. T. Promoter-proximal pausing of RNA polymerase II: emerging roles in metazoans. Nature Reviews Genetics. 13 (10), (2012).
  2. Margaritis, T., Holstege, F. C. Poised RNA polymerase II gives pause for thought. Cell. 133 (4), 581-584 (2008).
  3. Modur, V., et al. Defective transcription elongation in a subset of cancers confers immunotherapy resistance. Nature Communications. 9 (1), 4410 (2018).
  4. Hargreaves, D. C., Horng, T., Medzhitov, R. Control of inducible gene expression by signal-dependent transcriptional elongation. Cell. 138 (1), 129-145 (2009).
  5. Adelman, K., et al. Immediate mediators of the inflammatory response are poised for gene activation through RNA polymerase II stalling. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 106 (43), 18207-18212 (2009).
  6. van Stipdonk, M. J., Lemmens, E. E., Schoenberger, S. P. Naïve CTLs Require a Single Brief Period of Antigenic Stimulation for Clonal Expansion and Differentiation. Nature Immunology. 2 (5), 423-429 (2001).
  7. Gilchrist, D. A., et al. Regulating the regulators: the pervasive effects of Pol II pausing on stimulus-responsive gene networks. Genes & Development. 26 (9), 933-944 (2012).
  8. Danko, C. G., et al. Signaling pathways differentially affect RNA polymerase II initiation, pausing, and elongation rate in cells. Molecular Cell. 50 (2), 212-222 (2013).
  9. Nechaev, S., Adelman, K. Pol II waiting in the starting gates: Regulating the transition from transcription initiation into productive elongation. Biochimica et Biophysica Acta (BBA)-Gene Regulatory Mechanisms. 1809 (1), 34-45 (2011).
  10. Zhou, M., et al. Tat modifies the activity of CDK9 to phosphorylate serine 5 of the RNA polymerase II carboxyl-terminal domain during human immunodeficiency virus type 1 transcription. Molecular and Cellular Biology. 20 (14), 5077-5086 (2000).
  11. Palancade, B., Bensaude, O. Investigating RNA polymerase II carboxyl‐terminal domain (CTD) phosphorylation. European Journal of Biochemistry. 270 (19), 3859-3870 (2003).
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Citar este artigo
Modur, V., Singh, N., Muhammad, B. A Murine Cell Line Based Model of Chronic CDK9 Inhibition to Study Widespread Non-Genetic Transcriptional Elongation Defects (TEdeff) in Cancers. J. Vis. Exp. (151), e59910, doi:10.3791/59910 (2019).

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