Метод скрининга для выявления гетерохроматина-пропагандирующих наркотиков с использованием дрозофилы
Summary
Дрозофила является широко используемой экспериментальной моделью, подходящей для скрининга препаратов с потенциальными приложениями для терапии рака. Здесь мы описываем использование drosophila пестрые фенотипы цвета глаз в качестве метода для скрининга малых молекул соединений, которые способствуют образованию гетерохроматина.
Abstract
Дрозофила является отличной моделью организма, которые могут быть использованы для проверки соединений, которые могут быть полезны для терапии рака. Описанный здесь метод является экономически эффективным методом in vivo для выявления гетерохроматина, продвигающих соединения с помощью дрозофилы. DX1 штаммА Drosophila, имея пестрый фенотип цвета глаз, который отражает масштабы образования гетерохроматина, тем самым обеспечивая инструмент для гетерохроматина содействия наркотиков экрана. В этом методе скрининга, разновидность глаз количественно на основе поверхности красной пигментации, занимающей части глаза и забил по шкале от 1 до 5. Метод скрининга прост и чувствителен и позволяет тестировать соединения in vivo. Скрининг на наркотики с помощью этого метода обеспечивает быстрый и недорогой способ выявления гетерохроматина содействия препараты, которые могут иметь благотворное влияние в терапии рака. Выявление соединений, способствующих образованию гетерохроматина, также может привести к открытию эпигенетических механизмов развития рака.
Introduction
Гетерохроматин является конденсированной формой ДНК, которая играет центральную роль в экспрессии генов, в регуляции хромосомой сегрегации во время деления клеток, а также в защите от нестабильности генома1. Гетерохроматин считается регулятором генных репрессий и защищает целостность хромосомы при клеточном митозах2,,3. Это связано с ди- и три-метилирования гистон H3 лизин 9 (H3K9me) во время линии обязательств4,5. Кроме того, набор хетерохроматин Белок 1 (HP1) хромодоменов белков также считается связанным с гетерохроматин и эпигенетическое подавление экспрессии генов6. Эти белки являются важными компонентами и маркерами гетерохроматина формирования.
Поскольку геномная нестабильность позволяет клеткам приобретать генетические изменения, которые способствуют канцерогенезу, гетерохроматин становится все более признанным в развитии рака и может быть направлена на лечение рака7,8. В настоящее время нет препаратов, которые хорошо зарекомендовали себя в оказании помощи гетерохроматин формирования. Здесь мы представляем простой и быстрый, но эффективный метод скрининга маломолекулярных соединений, способствующих образованию гетерохроматина. Скрининг проводится путем лечения дрозофилы с библиотекой маломолекулярных препаратов. Этот метод использует пестрый фенотип цвета глаз в штамме DX1Drosophila, который находится под влиянием уровня гетерохроматина. Мухи DX1 содержат тандемный массив из семи трансгенов P’lac-w, которые имеют пестрое выражение/депрессию в зависимости от гетерохроматинизации, поэтому степень разнозения цвета глаз отражает уровень гетерохроматина. В частности, увеличение гетерохроматина может быть обнаружено ростом доли пестрый цвет глаз (белый глаз). Напротив, снижение гетерохроматина будет обнаружено ростом доли трансгенного выражения P’lac-w (красный глаз)9,10,11,12.
Таким образом, мы пользуемся этой системой Transgene Drosophila, которая производит пестрый фенотип цвета глаз, так как его выражение напрямую коррелирует с количеством гетерохроматина настоящее время. При обнаружении соединений, которые, как предполагается, способствуют образованию гетерохроматина, мы можем подтвердить это подозрение, используя другие методы, такие как западная подачка. Эти гетерохроматин-продвигающие вещества могут быть дополнительно разработаны для клинических испытаний у пациентов в будущем.
Protocol
Representative Results
Discussion
Гетерохроматин является конденсированной формой ДНК, которая играет центральную роль в регулировании экспрессии генов. Он становится все более узнаваемым при раке и может служить потенциальной мишенью для терапии рака15,16,17,<sup cl…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Мы благодарим Д. Бирчлера, Э. Баха и Блумингтон дрозофила фондовый центр для различных штаммов drosophila; Национальный институт рака (NCI) Программа развития терапии для онкологии Установить маломолекулярной библиотеки наркотиков; СТУДЕНТы UCSD, включая Эми Чанг, Taesik You, Джессика Сингх-Банга, Рейчел Меза, и Алекс Чавес. Исследования, о которых сообщается в этой публикации, были поддержаны исследовательским грантом Американского торакального общества J.L. и финансированием от NIH: R01GM131044 до 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. Cancer Research. 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. Genetics. 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).
