Додаткові докази редокс-активації взаємодій плазміда – комплекси диренію(III)
Анотація
Дослідження взаємодії з ДНК in vitro є необхідним для визначення можливих протипухлинних властивостей сполук – кандидатів на застосування у терапії раку. Мета цієї роботи полягала у тому, щоб зрозуміти, чи однаково розщеплюють плазміду цис-дикарбоксилати диренію(III) з півалатними (I), ізобутіратними (II) та адамантилкарбоксилатними (III) лігандами, і як впливають ліганди на цей процес. Для експериментів ми використовували прокаріотичну плазміду, яка є придатною моделлю для аналізу здатності розщеплювати ДНК різними речовинами та існує у суперспіралізованій конформації і перетворюється у деспіралізовану і лінійну форми. Було показано, що відбувається поступове перетворення суперспіралізованої форми I у суміш ДНК із суперспіралізованою (форма I) і деспіралізованою (форма II) формами, при більш високих концентраціях комплексних сполук I–III (при підвищенні концентрації) збільшуються кількості форми II, що показує здатність всіх досліджених диренієвих комплексів розщеплювати ДНК. Цей процес відбувався з різною інтенсивністю в ряду I ˃ II ˃ III, що свідчить про вплив органічного радикала на нуклеазну активність комплексів диренію(III). За наявності гідроген пероксиду I і II показали близькі результати, демонструючи більш інтенсивний процес розщеплення, який включає утворення лінійної плазміди (форма III) при більш високій концентрації, що свідчить про редокс-активацію реакції розщеплення ДНК. Розщеплююча активність III була приблизно однаковою у всіх експериментах, що було продемонстровано зменшенням суперспіралізованої форми I і збільшенням деспіралізованої форми II плазміди, а також повною відсутністю лінійної форми III плазміди. Аналіз зсуву рухливості при електрофорезі показав, що кластерні сполуки ренію володіють нуклеазною активністю, і підтвердив, що природна ДНК може бути їх мішенню в живих клітинах. Був зроблений висновок про те, що механізм реакції розщеплення ДНК комплексами диренію(III) є багатогранним, при цьому слід брати до уваги електронодонорні ефекти лігандів і каталітичну активність кластерного диренієвого ядра.
Завантаження
Посилання
Aykin-Burns N., Ahmad I.M., Zhu Y. et al. (2009). Increased levels of superoxide and H2O2 mediate the differential susceptibility of cancer cells versus normal cells to glucose deprivation. Biochem. J., 418, 29−37. https://doi.org/10.1042/BJ20081258
Decker A., Chow M.S., Kemsley J.N. et al. (2006). Direct hydrogen-atom abstraction by activated bleomycin: an experimental and computational study. J. Am. Chem. Soc., 128, 4719–4733. https://doi.org/10.1021/ja057378n
Dunham S.U., Chifotides H.T., Mikulski S. et al. (2005). Covalent binding and interstrand cross-linking of duplex DNA by dirhodium(II,II) carboxylate compounds. Biochemistry, 44, 996–1003. https://doi.org/10.1021/bi0486637
Golichenko A.A., Shtemenko A.V. (2006). Cluster rhenium(III) complexes with adamantanecarboxylic acids: synthesis and properties. Rus. J. of Coord. Chem., 32, 242–249. https://doi.org/10.1134/S1070328406040038
Golichenko A.A., Shtemenko A.V. (2015). Crystal structure of di-μ-isobutyrato-κ4O:O′-bis[cis-dichlorido(dimethysulfoxide-κS)rhenium(III). Acta Cryst. Section E: Cryst. Com., E71, 1219–1221. https://doi.org/10.1107/S2056989015017429
Ismail M.B., Booysen I.N., Akerman M.P. (2019). DNA interaction studies of rhenium compounds with Schiff base chelates encompassing biologically relevant moieties. Nucleosides, Nucleotides and Nucleic Acids, 38(12), 950–971. https://doi.org/10.1080/15257770.2019.1639058
Kadoya Y., Fukui K., Hata M. et al. (2019). Oxidative DNA cleavage, formation of µ-1,1-hydrperoxo species and cytotoxicity of dicopper(II) complex supported by a p-cresol-derived amide-tether ligand. Inorganic Chemistry, 58(21), 14294–14298. https://doi.org/10.1021/acs.inorgchem.9b02093
Keck M.V., Lippard S.J. (1992). Unwinding of supercoiled DNA by platinum ethidium and related complexes. J. Am. Chem. Soc., 114, 3386–3390. https://doi.org/10.1021/ja00035a033
Kettenmann S.D., Louka F.R., Marine E. et al. (2018). Efficient artificial nucleases for mediating DNA cleavage based on tuning the steric effect in the pyridyl derivatives of tripod tetraamine-cobalt(ii) complexes. Eur. J. Inorg. Chem., 2018, 2322–2338. https://doi.org/10.1002/ejic.201800276
Leus I.V., Shamelashvili K.L., Skorik O.D. et al. (2012). Antioxidant and antitumor activity of dirhenium dicarboxylates in animals with Guerin carcinoma. Ukr. Biokhim. Zh., 84(3), 87–96. (In Ukrainian)
Mitra K., Kim W., Daniels J.S., Gates K.S. (1997). Oxidative DNA cleavage by the antitumor antibiotic leinamycin and simple 1,2-dithiolan-3-one 1-oxides: evidence for thiol-dependent conversion of molecular oxygen to DNA-cleaving oxygen radicals mediated by polysulfides. J. Am. Chem. Soc., 119, 11691–11692. https://doi.org/10.1021/ja971359z
Nogueira V., Hay N. (2013). Molecular pathways: reactive oxygen species homeostasis in cancer cells and implications for cancer therapy. Clin. Cancer Res., 19, 4309−4314. https://doi.org/10.1158/1078-0432.CCR-12-1424
Paramonova K., Golichenko A., Babiy S. et al. (2016). The interaction of DNA with cluster rhenium compounds of different structural types. World of Med. and Biol., 56(2), 140–144.
Polokhina K., Golichenko A., Babiy S. et al. (2016). Investigation of the interaction of cluster compounds of rhenium with biological active ligands with supercoiled DNA by electronic spectroscopy. Visnyk of Lviv University, Biol. series, 72, 15–24.
Sears R.B., Joyce L.E., Ojami M. et al. (2013). Photoinduced ligand exchange and DNA binding of cis-[Ru(phpy)(phen)(CH3CN)2]+ with long wavelength visible light. J. Inorg. Biochem., 121, 77–87. https://doi.org/10.1016/j.jinorgbio.2012.12.003
Shamelashvili K.L., Shtemenko N.I., Leus І.V. et al. (2016). Changes in oxidative stress intensity in blood of tumor-bearing rats following different modes of administration of rhenium-platinum system. Ukr. Biochem. Journal, 88(4), 29–39. https://doi.org/10.15407/ubj88.04.029
Shtemenko N.I., Chifotides H.T., Domasevitch K.V. et al. (2013). Synthesis, X-ray structure, interactions with DNA, remarkable in vivo tumor growth suppression and nephroprotective activity of cis-tetrachloro-dipivalato dirhenium(III). J. of Inorg. Biochem., 129, 127–134. https://doi.org/10.1016/j.jinorgbio.2013.09.001
Vilfan I.D., Conwell C.C., Sarkar T., Hud N.V. (2006). Time study of DNA condensate morphology: implications regarding the nucleation, growth, and equilibrium populations of toroids and rods. Biochemistry, 45, 8174–8183. https://doi.org/10.1021/bi060396c
Wang W., Lee Y.A., Kim G. et al. (2015). Oxidative DNA cleavage by Cu(II) complexes: effect of periphery substituent groups. J. Inorg. Biochem., 153, 143–149. https://doi.org/10.1016/j.jinorgbio.2015.07.015
Zhou D., Shao L., Spitz D.R. (2014). Reactive oxygen species in normal and tumor stem cells. Adv. Cancer Res., 122, 1–67. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-420117-0.00001-3
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої її публікації на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License 4.0 International (CC BY 4.0), яка дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи.
