Ein neues toolkit für die Untersuchung, wie ‚PARP-Aktivität steigert Krebserkrankungen

Eine neue Methode, entwickelt von den Wissenschaftlern an der Johns Hopkins Bloomberg School of Public Health, ist wahrscheinlich, um die Geschwindigkeit der Studie, einen wichtigen biologischen Prozess namens ADP-ribosylation.

ADP-ribosylation erfolgt auf hohen Ebenen in einigen Krebsarten und Medikamenten, den sogenannten PARP-Inhibitoren, die block-ADP-ribosylation, bilden eine der vielversprechendsten neuen Klassen der Krebs-Therapie. Doch die Forschung in diesem wichtigen Gebiet wurde begrenzt durch die fehlende Labor-Methoden zur Untersuchung der ADP-ribosylation. PARP steht für poly-ADP-ribose-polymerase.

Die neue Methode, beschrieben in einem Papier, das erscheint Jan. 31 in der Molekularen Zelle, ermöglicht es den Wissenschaftlern, befestigen winzige beacons oder Chemische Griffe an ADP-ribose-Molekülen, um im detail zu untersuchen, wie ADP-ribosylation wirkt sich auf Zellen in Gesundheit und Krankheit.

„Die Technik, die wir entwickelt haben, ist einfach, vielseitig und vor allem kann getan werden, indem jeder Zell-oder molekularbiologischen Labor“, sagt senior-Autor der Studie, Anthony K. L. Leung, PhD, associate professor an der Bloomberg-Schule der Abteilung der Biochemie und Molekularen Biologie. „Unsere Technik spart auch Zeit-ein bis zwei Stunden versus mehr als zwei Tage mit der bisherigen Technik.“

ADP-ribosylation ist ein Prozess, der die Anlage an eine oder mehrere ADP-ribose-Moleküle an ein protein. Es ist unter mehreren reversible Chemische Modifikationen, die Zellen, die Sie Häufig verwenden, um eine Feinabstimmung der Aktivitäten der verschiedenen Proteine, und es ist bekannt, zur Unterstützung einer Vielfalt wichtiger zellulärer Prozesse, einschließlich der Reparatur von beschädigter DNA.

PARP-Inhibitoren sind entworfen, um den Gegner Krebserkrankungen, die bereits mit Defekten in der DNA-Reparatur. Als Ergebnis, diese Krebse verlassen sich auf die Rest-DNA-Reparatur-Signalwege, vermittelt durch PARP-für das überleben. Durch diese Hemmung der PARP-vermittelten überrest Wege, Krebs-Zellen können getötet werden, unter Schonung gesunden Zellen mit funktionellen DNA-Reparatur. PARP-inhibitor Drogen werden nun verwendet, um Patienten zu behandeln, die mit dem berüchtigten BRCA „erbliche“ Gene in Eierstock -, Brust-und anderen Krebsarten.

Wissenschaftler in den letzten Jahren haben Beweise gefunden, die darauf hindeutet, dass die überschüssige ADP-ribosylation trägt auch zu Parkinson-Krankheit, Alzheimer-Krankheit und andere Formen der neurodegeneration. Eine Studie von Leung und Kollegen “ Labore im Jahr 2017 Beweise dafür gefunden, dass einige gefährliche Viren reverse ADP-ribosylation zu erleichtern-Infektion.

Bisher hatten Forscher nur begrenzt und relativ umständlich Techniken für das Studium von ADP-ribosylation im Labor. Insbesondere die traditionellen, Bio-Chemie-basierte Methode für das anbringen von molecular beacons oder Chemische Griffe zu ADP-ribose erfordert eine komplexe Anordnung, die Tage dauert, zu erreichen, arbeitet mit geringem Wirkungsgrad, und funktioniert nur auf „freie“ ADP-ribose-Moleküle im Gegensatz zu ADP-ribose gebunden ist, um eine seiner protein-targets.

In der neuen Studie, Leung und Kollegen gezeigt, dass Sie könnte verwenden Sie ein Enzym namens oligoadenylate synthetase 1, um effizient zu befestigen, ein Molekül namens dATP an einem Ende von ADP-ribose, ob frei oder in protein gebunden. Sie zeigten, dass Sie anbringen könnte nicht nur einfacher dATP aber auch Varianten oder Analoga von dATP werden, die mit fluoreszierenden oder radioaktiven Atome — beacons, die nützlich sind, beispielsweise im Studium, wie ADP-ribosylation wirkt sich auf die Funktionen der Proteine ändert.

Die Wissenschaftler fanden auch, dass Sie befestigen konnte dATP-Analoga, die als Chemische Griffe, wodurch die isolation der noch Spuren von ADP-ribosylated Proteine aus einer Lösung, um die Proteine identifizieren, die geändert wurden, auf diese Weise.

ADP-ribose-Molekülen oft legen die Proteine nicht einzeln, sondern in Ketten-wie-Einheiten oder-Polymere, bekannt als poly-ADP-ribose (PAR). Leung und Kollegen zeigten, dass Ihre neue Technik kann verwendet werden, um zu Messen, die Längen dieser PAR-Polymere an die Proteine, an die Sie angeschlossen haben. Die neue Methode ermöglicht somit die Untersuchung der PAR-polymer-Länge bestimmt die Wirkung von ADP-ribosylation an einem bestimmten protein. Im Prinzip der gleiche Ansatz könnte auch verwendet werden, um zu bewerten, wie gut die PARP-Inhibitoren reduzieren PAR-polymer-Länge auf wichtige Proteine, und wie, die Länge-Reduktion korreliert mit Krebs Ergebnisse.

Die Wissenschaftler nannten Ihre neue Technik, die „ELTA“ — Enzymatische Kennzeichnung von Terminal ADP-ribose.

„Sie können denken, ELTA als adapter für vorhandene molekulare Biologie Techniken, um die Untersuchung der PAR-polymer,“ Leung sagt.

Leung und seine Kollegen erwarten, dass die ELTA wird weithin verwendet in der Studie von ADP-ribosylation und Verwandte Prozesse-sowohl für die Reine Biologie und für die Forschung zur klinischen Anwendung. „Sollte es ermöglichen, neue diagnostische Methoden, PAR-polymer-Länge als biomarker für Krebs und andere Krankheiten,“ Leung sagt.

„ELTA: Enzymatic Labeling of Terminal ADP-ribose“ wurde geschrieben von Yoshinari Ando, Elad Elkayam, Robert Lyle McPherson, Morgan Dasovich, Shang-Jung Cheng, Jim Voorneveld, Dmitri V. Filippov, Shao-De Ong, Leemor Joshua-Tor und Anthony Leung.

Die Studie wurde unterstützt von einem Johns-Hopkins-Discovery Award, Proteomics Core-Münzen von der Johns Hopkins School of Medicine, W. W. Smith Charitable Trust-Medical Research Award, Research Scholar Award (RSG-16-062-01-RMC) von der American Cancer Society, die Nationalen Institute der Gesundheit (R01GM104135, T32CA009110, T32GM080189, und R01AR065459, S10OD021502) und Howard Hughes Medical Institute.