5-BrdU在細(xì)胞DNA標(biāo)記和增殖研究中的作用機(jī)制及應(yīng)用
5-BrdU（5-溴脫氧尿嘧啶核苷，Bromodeoxyuridine，AbMole，M6348）是一種人工合成的核苷類似物，其結(jié)構(gòu)與胸腺嘧啶相似，僅在嘧啶環(huán)的5位碳上由溴原子取代了胸腺嘧啶的甲基基團(tuán)。這種結(jié)構(gòu)相似性使5-BrdU能夠在細(xì)胞周期的S期（DNA合成期）通過競(jìng)爭(zhēng)性機(jī)制替代胸腺嘧啶摻入新合成的DNA鏈中。5-BrdU（BUdR，CAS No.：59-14-3）最廣泛的應(yīng)用是標(biāo)記處于S期的細(xì)胞[1]。對(duì)于摻入細(xì)胞DNA中的5-BrdU，一般需進(jìn)行DNA變性處理（通常使用1-2.5 M 的HCl或熱誘導(dǎo)變性）以暴露被雙鏈DNA包裹的BrdU表位，隨后通過特異性抗BrdU單克隆抗體行免疫檢測(cè)。與傳統(tǒng)的氚化胸苷摻入法相比，該方法具有無放射性、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)勢(shì)。
在科研應(yīng)用中，BrdU（ 5-溴-2'-脫氧尿苷）也常用于增殖細(xì)胞的標(biāo)記。例如在神經(jīng)科學(xué)研究中，BrdU廣泛用于追蹤新生神經(jīng)元[2]。在腫瘤研究中，BrdU結(jié)合ELISA或熒光檢測(cè)可用于評(píng)估化合物的抗增殖效果，如BrdU可用于人肺腺癌細(xì)胞A549、大鼠膠質(zhì)瘤細(xì)胞C6等細(xì)胞模型的化合物篩選[3]。此外，BrdU與CCK-8法聯(lián)用后可同步分析細(xì)胞活力和增殖情況[4]。在動(dòng)物體內(nèi)研究中，5-BrdU（BRDU）可用于研究小腦發(fā)育過程中的神經(jīng)發(fā)生：實(shí)驗(yàn)顯示新生大鼠連續(xù)3天注射15 mg/100 g的5-BrdU可顯著抑制外顆粒層干細(xì)胞得增殖并導(dǎo)致成年后小腦體積縮小69%[5]。5-BrdU還被用于干細(xì)胞命運(yùn)追蹤和細(xì)胞譜系分析：10 μM 5-BrdU孵育48小時(shí)可實(shí)現(xiàn)大鼠骨髓間質(zhì)干細(xì)胞（BMSCs）90%以上的標(biāo)記效率，且標(biāo)記后的細(xì)胞在體內(nèi)移植后仍可追蹤長(zhǎng)達(dá)21天，這有助于研究BMSCs在體內(nèi)的增殖與分化情況[6]。AbMole為全球科研客戶提供高純度、高生物活性的抑制劑、細(xì)胞因子、人源單抗、天然產(chǎn)物、熒光染料、多肽、靶點(diǎn)蛋白、化合物庫(kù)、抗生素等科研試劑，全球大量文獻(xiàn)專利引用。
范例詳解
Nucleic Acids Res. 2024 Jul 22;52(13):7401-7413.
上海交通大學(xué)的科研團(tuán)隊(duì)在上述論文中使用了5-BrdU（5-溴脫氧尿嘧啶核苷，Bromodeoxyuridine，AbMole，M6348）作為DNA合成標(biāo)記物，用于檢測(cè)姐妹染色單體交換（SCE）事件，以評(píng)估細(xì)胞中的同源重組活性。實(shí)驗(yàn)人員發(fā)現(xiàn)了YY1（Yin-Yang 1）蛋白通過結(jié)合基因組中的G-四鏈體（G4）結(jié)構(gòu)調(diào)控同源重組（HR）的分子機(jī)制：YY1優(yōu)先結(jié)合G4結(jié)構(gòu)，通過限制RAD51重組酶的染色質(zhì)定位，抑制BLM（Bloom綜合征蛋白）缺失細(xì)胞中的姐妹染色單體交換（SCE），從而保護(hù)關(guān)鍵基因組區(qū)域免受過度HR導(dǎo)致的基因組不穩(wěn)定性。在姐妹染色單體交換實(shí)驗(yàn)（SCE assay） 中，HEK293T細(xì)胞經(jīng)shRNA敲低BLM和/或YY1后，在含5-BrdU的培養(yǎng)基中培養(yǎng)約兩個(gè)細(xì)胞周期（40小時(shí)），使BrdU摻入新合成的DNA鏈中，以實(shí)現(xiàn)對(duì)兩條姐妹染色單體的差異化標(biāo)記。再通過吖啶橙（Acridine Orange）這種對(duì)DNA構(gòu)象非常敏感的染料將上述差異可視化，從而在染色體形態(tài)學(xué)水平直接觀察并計(jì)數(shù)姐妹染色單體交換事件。結(jié)果顯示，BLM的敲低顯著增加了SCE頻率，而YY1過表達(dá)可逆轉(zhuǎn)這一效應(yīng)。2014年，AbMole的兩款抑制劑分別被西班牙國(guó)家心血管研究中心和美國(guó)哥倫比亞大學(xué)用于動(dòng)物體內(nèi)實(shí)驗(yàn)，相關(guān)科研成果發(fā)表于頂刊 Nature 和 Nature Medicine。
YY1 suppresses BLM deficiency-mediated HR[7].
AbMole是ChemBridge中國(guó)區(qū)官方指定合作伙伴。
*本文所述產(chǎn)品僅供科研使用
參考文獻(xiàn)及鳴謝
[1] Marti-Clua, J. 5-Bromo-2'-deoxyuridine labeling: historical perspectives, factors influencing the detection, toxicity, and its implications in the neurogenesis. Neural regeneration research 2024, 19 (2), 302-308,
[2] Wang, T.; Liao, J. C.; Wang, X.; et al. Unexpected BrdU inhibition on astrocyte-to-neuron conversion. Neural regeneration research 2022, 17 (7), 1526-1534,
[3] Tan, A.; Yaglioglu, A. S.; Kishali, N. H.; et al. Evaluation of Cytotoxic Potentials of Some Isoindole-1, 3-Dione Derivatives on HeLa, C6 and A549 Cancer Cell Lines. Medicinal chemistry (Shariqah (United Arab Emirates)) 2020, 16 (1), 69-77, . Koprulu, T. K.; Okten, S.; Atalay, V. E.; et al. Biological activity and molecular docking studies of some new quinolines as potent anticancer agents. Medical oncology (Northwood, London, England) 2021, 38 (7), 84,
[4] Kutwin, M.; Sawosz, E.; Jaworski, S.; et al. Nanocomplexes of Graphene Oxide and Platinum Nanoparticles against Colorectal Cancer Colo205, HT-29, HTC-116, SW480, Liver Cancer HepG2, Human Breast Cancer MCF-7, and Adenocarcinoma LNCaP and Human Cervical Hela B Cell Lines. Materials (Basel, Switzerland) 2019, 12 (6),
[5] Wan-Hua, A. Y. J. B. r. The effect of 5-bromodeoxyuridine on the postnatal development of the rat cerebellum: a biochemical study. 1976, 118 (2), 281-291,
[6] 朱峰; 郭光華; 詹劍華; et al. 兔骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞體外 BrdU 標(biāo)記最佳時(shí)間和標(biāo)記濃度的篩選*☆. 2010, 14 (27),
[7] Cui, X.; Zhang, C.; Fu, C.; et al. YY1 is involved in homologous recombination inhibition at guanine quadruplex sites in human cells. Nucleic acids research 2024, 52 (13), 7401-7413,
在科研應(yīng)用中，BrdU（ 5-溴-2'-脫氧尿苷）也常用于增殖細(xì)胞的標(biāo)記。例如在神經(jīng)科學(xué)研究中，BrdU廣泛用于追蹤新生神經(jīng)元[2]。在腫瘤研究中，BrdU結(jié)合ELISA或熒光檢測(cè)可用于評(píng)估化合物的抗增殖效果，如BrdU可用于人肺腺癌細(xì)胞A549、大鼠膠質(zhì)瘤細(xì)胞C6等細(xì)胞模型的化合物篩選[3]。此外，BrdU與CCK-8法聯(lián)用后可同步分析細(xì)胞活力和增殖情況[4]。在動(dòng)物體內(nèi)研究中，5-BrdU（BRDU）可用于研究小腦發(fā)育過程中的神經(jīng)發(fā)生：實(shí)驗(yàn)顯示新生大鼠連續(xù)3天注射15 mg/100 g的5-BrdU可顯著抑制外顆粒層干細(xì)胞得增殖并導(dǎo)致成年后小腦體積縮小69%[5]。5-BrdU還被用于干細(xì)胞命運(yùn)追蹤和細(xì)胞譜系分析：10 μM 5-BrdU孵育48小時(shí)可實(shí)現(xiàn)大鼠骨髓間質(zhì)干細(xì)胞（BMSCs）90%以上的標(biāo)記效率，且標(biāo)記后的細(xì)胞在體內(nèi)移植后仍可追蹤長(zhǎng)達(dá)21天，這有助于研究BMSCs在體內(nèi)的增殖與分化情況[6]。AbMole為全球科研客戶提供高純度、高生物活性的抑制劑、細(xì)胞因子、人源單抗、天然產(chǎn)物、熒光染料、多肽、靶點(diǎn)蛋白、化合物庫(kù)、抗生素等科研試劑，全球大量文獻(xiàn)專利引用。
范例詳解
Nucleic Acids Res. 2024 Jul 22;52(13):7401-7413.
上海交通大學(xué)的科研團(tuán)隊(duì)在上述論文中使用了5-BrdU（5-溴脫氧尿嘧啶核苷，Bromodeoxyuridine，AbMole，M6348）作為DNA合成標(biāo)記物，用于檢測(cè)姐妹染色單體交換（SCE）事件，以評(píng)估細(xì)胞中的同源重組活性。實(shí)驗(yàn)人員發(fā)現(xiàn)了YY1（Yin-Yang 1）蛋白通過結(jié)合基因組中的G-四鏈體（G4）結(jié)構(gòu)調(diào)控同源重組（HR）的分子機(jī)制：YY1優(yōu)先結(jié)合G4結(jié)構(gòu)，通過限制RAD51重組酶的染色質(zhì)定位，抑制BLM（Bloom綜合征蛋白）缺失細(xì)胞中的姐妹染色單體交換（SCE），從而保護(hù)關(guān)鍵基因組區(qū)域免受過度HR導(dǎo)致的基因組不穩(wěn)定性。在姐妹染色單體交換實(shí)驗(yàn)（SCE assay） 中，HEK293T細(xì)胞經(jīng)shRNA敲低BLM和/或YY1后，在含5-BrdU的培養(yǎng)基中培養(yǎng)約兩個(gè)細(xì)胞周期（40小時(shí)），使BrdU摻入新合成的DNA鏈中，以實(shí)現(xiàn)對(duì)兩條姐妹染色單體的差異化標(biāo)記。再通過吖啶橙（Acridine Orange）這種對(duì)DNA構(gòu)象非常敏感的染料將上述差異可視化，從而在染色體形態(tài)學(xué)水平直接觀察并計(jì)數(shù)姐妹染色單體交換事件。結(jié)果顯示，BLM的敲低顯著增加了SCE頻率，而YY1過表達(dá)可逆轉(zhuǎn)這一效應(yīng)。2014年，AbMole的兩款抑制劑分別被西班牙國(guó)家心血管研究中心和美國(guó)哥倫比亞大學(xué)用于動(dòng)物體內(nèi)實(shí)驗(yàn)，相關(guān)科研成果發(fā)表于頂刊 Nature 和 Nature Medicine。
YY1 suppresses BLM deficiency-mediated HR[7].AbMole是ChemBridge中國(guó)區(qū)官方指定合作伙伴。
*本文所述產(chǎn)品僅供科研使用 參考文獻(xiàn)及鳴謝
[1] Marti-Clua, J. 5-Bromo-2'-deoxyuridine labeling: historical perspectives, factors influencing the detection, toxicity, and its implications in the neurogenesis. Neural regeneration research 2024, 19 (2), 302-308,
[2] Wang, T.; Liao, J. C.; Wang, X.; et al. Unexpected BrdU inhibition on astrocyte-to-neuron conversion. Neural regeneration research 2022, 17 (7), 1526-1534,
[3] Tan, A.; Yaglioglu, A. S.; Kishali, N. H.; et al. Evaluation of Cytotoxic Potentials of Some Isoindole-1, 3-Dione Derivatives on HeLa, C6 and A549 Cancer Cell Lines. Medicinal chemistry (Shariqah (United Arab Emirates)) 2020, 16 (1), 69-77, . Koprulu, T. K.; Okten, S.; Atalay, V. E.; et al. Biological activity and molecular docking studies of some new quinolines as potent anticancer agents. Medical oncology (Northwood, London, England) 2021, 38 (7), 84,
[4] Kutwin, M.; Sawosz, E.; Jaworski, S.; et al. Nanocomplexes of Graphene Oxide and Platinum Nanoparticles against Colorectal Cancer Colo205, HT-29, HTC-116, SW480, Liver Cancer HepG2, Human Breast Cancer MCF-7, and Adenocarcinoma LNCaP and Human Cervical Hela B Cell Lines. Materials (Basel, Switzerland) 2019, 12 (6),
[5] Wan-Hua, A. Y. J. B. r. The effect of 5-bromodeoxyuridine on the postnatal development of the rat cerebellum: a biochemical study. 1976, 118 (2), 281-291,
[6] 朱峰; 郭光華; 詹劍華; et al. 兔骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞體外 BrdU 標(biāo)記最佳時(shí)間和標(biāo)記濃度的篩選*☆. 2010, 14 (27),
[7] Cui, X.; Zhang, C.; Fu, C.; et al. YY1 is involved in homologous recombination inhibition at guanine quadruplex sites in human cells. Nucleic acids research 2024, 52 (13), 7401-7413,
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