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Molecular imaging of the ATM kinase activity.
Williams, Terence M; Nyati, Shyam; Ross, Brian D; Rehemtulla, Alnawaz.
Afiliação
  • Williams TM; Department of Radiation Oncology, Ohio State University, Columbus, Ohio, USA.
Int J Radiat Oncol Biol Phys ; 86(5): 969-77, 2013 Aug 01.
Article em En | MEDLINE | ID: mdl-23726004
ABSTRACT

PURPOSE:

Ataxia telangiectasia mutated (ATM) is a serine/threonine kinase critical to the cellular DNA-damage response, including from DNA double-strand breaks. ATM activation results in the initiation of a complex cascade of events including DNA damage repair, cell cycle checkpoint control, and survival. We sought to create a bioluminescent reporter that dynamically and noninvasively measures ATM kinase activity in living cells and subjects. METHODS AND MATERIALS Using the split luciferase technology, we constructed a hybrid cDNA, ATM-reporter (ATMR), coding for a protein that quantitatively reports on changes in ATM kinase activity through changes in bioluminescence.

RESULTS:

Treatment of ATMR-expressing cells with ATM inhibitors resulted in a dose-dependent increase in bioluminescence activity. In contrast, induction of ATM kinase activity upon irradiation resulted in a decrease in reporter activity that correlated with ATM and Chk2 activation by immunoblotting in a time-dependent fashion. Nuclear targeting improved ATMR sensitivity to both ATM inhibitors and radiation, whereas a mutant ATMR (lacking the target phosphorylation site) displayed a muted response. Treatment with ATM inhibitors and small interfering (si)RNA-targeted knockdown of ATM confirm the specificity of the reporter. Using reporter expressing xenografted tumors demonstrated the ability of ATMR to report in ATM activity in mouse models that correlated in a time-dependent fashion with changes in Chk2 activity.

CONCLUSIONS:

We describe the development and validation of a novel, specific, noninvasive bioluminescent reporter that enables monitoring of ATM activity in real time, in vitro and in vivo. Potential applications of this reporter include the identification and development of novel ATM inhibitors or ATM-interacting partners through high-throughput screens and in vivo pharmacokinetic/pharmacodynamic studies of ATM inhibitors in preclinical models.
Assuntos
Proteínas de Ciclo Celular/metabolismo; Proteínas de Ligação a DNA/metabolismo; Genes Reporter; Luciferases/metabolismo; Medições Luminescentes/métodos; Proteínas Serina-Treonina Quinases/metabolismo; Proteínas Supressoras de Tumor/metabolismo; Animais; Proteínas Mutadas de Ataxia Telangiectasia; Benzenoacetamidas/farmacologia; Cafeína/farmacologia; Proteínas de Ciclo Celular/antagonistas & inibidores; Proteínas de Ciclo Celular/genética; Proteínas de Ciclo Celular/efeitos da radiação; Núcleo Celular/enzimologia; Quinase do Ponto de Checagem 2; Primers do DNA/genética; Primers do DNA/metabolismo; Reparo do DNA; DNA Complementar/genética; Proteínas de Ligação a DNA/antagonistas & inibidores; Proteínas de Ligação a DNA/genética; Proteínas de Ligação a DNA/efeitos da radiação; Relação Dose-Resposta a Droga; Ativação Enzimática/efeitos da radiação; Feminino; Genes Reporter/genética; Células HEK293; Humanos; Luciferases/genética; Camundongos; Camundongos Nus; Fosforilação; Inibidores de Proteínas Quinases/farmacologia; Proteínas Serina-Treonina Quinases/antagonistas & inibidores; Proteínas Serina-Treonina Quinases/genética; Proteínas Serina-Treonina Quinases/efeitos da radiação; RNA Interferente Pequeno/farmacologia; Sensibilidade e Especificidade; Tioureia/análogos & derivados; Tioureia/farmacologia; Proteínas Supressoras de Tumor/antagonistas & inibidores; Proteínas Supressoras de Tumor/genética; Proteínas Supressoras de Tumor/efeitos da radiação

Texto completo: 1 Base de dados: MEDLINE Assunto principal: Proteínas Serina-Treonina Quinases / Genes Reporter / Proteínas de Ciclo Celular / Proteínas Supressoras de Tumor / Proteínas de Ligação a DNA / Luciferases / Medições Luminescentes Idioma: En Ano de publicação: 2013 Tipo de documento: Article

Texto completo: 1 Base de dados: MEDLINE Assunto principal: Proteínas Serina-Treonina Quinases / Genes Reporter / Proteínas de Ciclo Celular / Proteínas Supressoras de Tumor / Proteínas de Ligação a DNA / Luciferases / Medições Luminescentes Idioma: En Ano de publicação: 2013 Tipo de documento: Article