Вплив репаративного ензиму MGMT та супутнього йому білка MARP на цитотоксичну дію алкілувальних сполук в культурах клітин людини

  • К. В. Коцаренко Інститут молекулярної біології і генетики НАН України, Україна, 03680, м. Київ, вул. Академіка Заболотного, 150
  • О. А. Акуленко Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Україна, 01601, м. Київ, вул. Володимирська, 64/13
  • В. В. Лило Інститут молекулярної біології і генетики НАН України, Україна, 03680, м. Київ, вул. Академіка Заболотного, 150
  • Т. П. Рубан Інститут молекулярної біології і генетики НАН України, Україна, 03680, м. Київ, вул. Академіка Заболотного, 150
  • Л. Л. Мацевич Інститут молекулярної біології і генетики НАН України, Україна, 03680, м. Київ, вул. Академіка Заболотного, 150
  • А. Я. Главацький ДУ «Інститут нейрохірургії ім. акад. А.П. Ромоданова НАМН України», Україна, 04050, м. Київ, вул. Платона Майбороди, 32
  • О. В. Маркова ДУ «Інститут нейрохірургії ім. акад. А.П. Ромоданова НАМН України», Україна, 04050, м. Київ, вул. Платона Майбороди, 32
  • К. А. Кардаш ДУ «Інститут нейрохірургії ім. акад. А.П. Ромоданова НАМН України», Україна, 04050, м. Київ, вул. Платона Майбороди, 32
  • І. М. Шуба ДУ «Інститут нейрохірургії ім. акад. А.П. Ромоданова НАМН України», Україна, 04050, м. Київ, вул. Платона Майбороди, 32
  • Л. Л. Лукаш Інститут молекулярної біології і генетики НАН України, Україна, 03680, м. Київ, вул. Академіка Заболотного, 150

Анотація

Мета. Порівняння впливу алкілувальних сполук різного складу  на виживаність клітин людини, що містять тільки білок MARP чи одночасно білки MGMT та MARP. Методи. В роботі використовували лінії Hep-2 (рак гортані) та 4BL (дорослі стовбурові клітини). Клітини обробляли нітрозогуанідином, а також комерційними препаратами Темодал та Амітозин. Цитотоксичну дію препаратів вивчали за допомогою методу визначення колонієутворення клітин. Наявність білків MGMT та MARP встановлювали за допомогою Вестерн блот аналізу  з використанням моноклональних анти-MGMT антитіл (клон 23.2). Результати. Залежність чутливості клітин Hep-2, що містили як білок MGMT, так і MARP, до дії низьких доз досліджуваних нами алкіляторів мала нелінійний характер з наявністю «плато». Клітини 4BL, що містили тільки білок MARP, виявились більш чутливими до дії алкілувальних препаратів, особливо до дії високотоксичного нітрозогуанідину. Однак, обробка клітин 4BL препаратами Темодал та Аміозин у відносно низьких концентраціях (до 2мкМ та 200мкг/мл відповідно) не призводила до різкого зниження життєздатних клітин та концентраційна злежність мала, як і для клітин Hep-2, нелінійний характер. Висновки. Залежність чутливості як клітин Hep-2, так і 4BL до дії малих доз алкілувальних препаратів Темодал та Амітозин мала нелінійних характер з наявністю «плато». Це свідчить на користь того, що в клітинах відбувається репарація алкільних аддуктів, викликаних даними препаратами, причому, у ній приймає участь не тільки репаративний ензим MGMT, але, можливо, і білок MARP може брати участь у репарації алкільних аддуктів, викликаних даними препаратами. Однак, наявність у клітинах MARP не впливає на репарацію пошкоджень, викликаних нітрозогуанідином.

Ключові слова: MGMT, MARP, репарація, алкілувальні сполуки, життєздатність клітин.

Посилання

Pegg A.E., Fang Q., Loktionova N.A. Human variants of O6-alkylguanine-DNA alkyltransferase. DNA repair. 2007. Vol. 6(8). P. 1071–1078.

Wolf P., Hu Y.C., Doffek K., Sidransky D., Ahrendt S.A. O6-methylguanine-DNA methyltransferase promoter hypermethylation shifts the p53 mutational spectrum in non-small cell lung cancer. Cancer Research. 2001. Vol. 61(22). P. 8113–8117.

Lukash L.L. Regulation of mutagenesis by exogenous biological factors in the eukaryotic cell systems. Biop. Cell. 2013. Vol. 29(4). P. 283–294.

Pegg A.E. Multifaceted roles of alkyltransferase and related proteins in DNA repair, DNA damage, resistance to chemotherapy, and research tools. Chem Res Toxicol. 2011. Vol. 24(5). P.618–639.

Kotandeniva D., Murphy D., Yan S., Park S., Seneviratne U., Koopmeiners J.S., Pegg A. Kanugula S., Kassie F., Tretyakova N. Kinetics of O(6)-pyridyloxobutyl-2'-deoxyguanosine repair by human O(6)-alkylguanine DNA alkyltransferase. Biochemistry. 2013. Vol. 52(23). P. 4075–4088.

Zhang J., Stevens M.F.G., Bradshaw T.D. Temozolomide: mechanisms of action, repair and resistance. Current Molecular Pharmacology. 2012. Vol. 5. P. 102–114.

Sharma S., Salehi F., Scheithauer B. W., Rotondo F., Syro L.V., Kovacs K. Role of MGMT in tumor development, progression, diagnosis, treatment and prognosis. Anticancer Research. 2009. Vol. 29(10). P. 3759–3768.

Niture S. K., Velu C. S., Smith Q. R., Brat G. J., Srivenugopal K. S. Increased expression of the MGMT repair protein mediated by cysteine prodrugs and chemopreventative natural products in human lymphocytes and tumor cell lines. Carcinogenesis. 2007. Vol. 28(2). P. 378–389.

Konduri S.D., Ticku J., Bobustuc G.C., Sutphin R.M., Colon J., Isley B., Bhakat K.K., Srivenugopal K.S., Baker C.H. Blockade of MGMT expression by O6 benzyl guanine leads to inhibition of pancreatic cancer growth and induction of apoptosis. Clin. Cancer Res. 2009. Vol. 15. P. 6087–6095.

Henderson L, Albertini S, Aardema M. Thresholds in genotoxicity responses. Mut.Res. 2000. Vol. 464. P. 123–128.

Weller M., Stupp R., Hegi M.E., van den Bent M., Tonn J.C., Sanson M., Wick W., Reifenberger G. Personalized care in neuro-oncology coming of age: why we need MGMT and 1p/19q testing for malignant glioma patients in clinical practice. Neuro Oncol. 2012. Vol.14. P.100–108.

Knudson AG. Mutation and cancer. A statistical study of retinoblastoma. PNAS. 1971. Vol. 68. P. 820–823.

Thomas A.D., Jenkins G. J.S., Kaina B., Bodger O.G., Tomaszowski K.H., Lewis P.D., Doak S.H., Johnson G.E. Influence of DNA repair on nonlinear dose-responses for mutation. Toxicological sciences. 2013. Vol. 132. P. 87–95.

Lukash L.L., Boldt J., Pegg A.E., Dolan M.E., Maher V.M., McCormick J.J. Effect of O6-alkylguanine-DNA alkyltransferase on the frequency and spectrum of mutations induced by N-methyl-N’-nitro-N-nitrosoguanidine in the HPRT gene of diploid human fibroblasts. Mutat. Res. 1991. Vol. 250. P. 397–409.

Tenori L., Ricci-Vitani L., Muzi A., Ciccarone F., Pelacchi F., Calabrese R., Runci D., Pallini R., Caiafa P., Graziani G. Pharmacological inhibition of poly(ADP-ribose) polymerase-1 modulates resistance of human glioblastoma stem cells to temozolomide. BMC Cancer. 2014. Vol. 14. P. 151.

Kotsarenko K. V., Lylo V. V., Macewicz L. L., Babenko L. A., Kornelyuk A. I., Ruban T. A., Lukash L. L. Change in the MGMT gene expression under the influence of exogenous cytokines in human cells in vitro. Cytology and Genetics. 2013. Vol. 47(4). P. 202–209.

Kotsarenko K. V., Lylo V. V., Ruban T.P., Macewicz L. L., Kornelyuk A. I., Chernykh S. I., Lukash L. L. Influence of EMAP II, IFN-α2b and its medicinal preparations on the MGMT protein amount in human cells in vitro. Byopolimers and Cell. 2014. Vol. 30(6). P. 448–453.

Karpova I.S., Lylo V.V., Macewicz L.L., Kotsarenko K.V., Palchykovska L.G., Ruban T.O., Lukash L.L. Lectins of Sambucus nigra as biologically active and dna-protective substances. Acta Hort. (ISHS). 2015. Vol. 1061(1). P.93 – 102.

Latypov V.F., Tubbs J.L., Watson A.J., Marriott A.S., McGown G., Thorncroft M., Wilkinson O.J., Senthong P., Butt A., Arvai A.S., Millington C.L., Povey A.C., Williams D.M., Santibanez-Koref M.F., Tainer J.A., Margison G.P. Atl1 regulates choice between global genome and transcription-couple repair of O(6)-alkylguanines. Mol. Cell. 2012. Vol. 47(1). P. 50–60.

Margison G.P., Butt A., Pearson S.J., Wharton S., Watson A.J., Marriott A., Caetano C.M.P.F., Hollins J.J., Rukazenkova N., Begum G., Santibάñez-Koref M.F. Alkyltransferase-like proteins. DNA repair. 2007. Vol. 6. P. 1222–1228.

Macewicz L.L., Kushniruk V.O., Iatsyshyna A.P., Kotsarenko K. V., Lylo V. V., Akopyan G. R., Huleuk N. L., Mykytenko D. O., Lukash L. L. Correlation of mutagenesis level with expression of reparative enzyme O6-methylguanine DNA methyltransferase during establishment of cell lines in vitro. Biopolymers and Cell. 2013. Vol. 29(6). P. 480–486.

Потопальська Ю.А., Юркевич Л. Н., Негребецька Е. М. Протипухлинна дія препарату амітозин та його аналога амітозинобераміду на пухлини рослин. Доповiдi Національної академії наук України. 2010. № 9. С. 185–190.

Фрешни Р.Я. Культура животных клеток: практическое руководство; пер. 5-го англ. изд. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2010. 691 с.

Morton E.N., Margison G.P. Increased O6Alky1guanine-DNA alkyltransferase activity in chinese hamster V79 cells following selection with chloroethylating agents. Carcinogenesis. 1988. Vol. 9(1). P. 45–49.

Aldridge G.M., Podrebarac D.M., Greenough W.T., Weiler I.J. The use of total protein stains as loading controls: an alternative to high abundance single protein controls in semi-quantitative immunoblotting. J. Neurosci. Meth. 2008. Vol. 172(2). P. 250–254.