Enzyme-catalyzed reductive activation of anticancer drugs idarubicin and mitomycin C
Antikanser ilaçlar idarubisin ve mitomisin C'nin enzim-katalizlenmiş redüktif aktivasyonu
- Tez No: 177453
- Danışmanlar: PROF. DR. EMEL ARINÇ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Biyokimya, Biochemistry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2008
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyokimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 235
Özet
İdarubisin (IDA) ve mitomisin C (MC) çeşitli insan kanserlerinin tedavisinde kullanılan klinik olarak etkili kinon-içeren antikanser ajanlardır. Kinon-içeren antikanser ilaçlar, oksidoredüktazlar yoluyla reaktif türlere biyoredüktif aktivasyona uğrama potansiyeli taşırlar ve böylece sitotoksik etkilerini gösterirler. Bu çalışmada, ilk defa, hem in vitro plazmid DNA hasar deneyleri hem de enzim assayleri yaparak, IDA'nin MC'ye kıyasla, NADPH-sitokrom P450 redüktaz (P450R), NADH-sitokrom b5 redüktaz (b5R) ve sitokrom P450 redüktaz-sitokrom P4502B4 (CYP2B4) sistemi tarafından redüktif aktivasyona uğrama potansiyelini araştırdık. Ayrıca, bazı antioksidanların, IDA ve MC'nin redüktif aktivasyonlarından kaynaklanan DNA'ya hasar verici etkilerine karşı olası koruyucu etkilerini inceledik. Bu amaçlar için, P450R'ı koyun akciğer, sığır karaciğer ve FB-verilmiş tavşan karaciğer mikrozomlarından, b5R'ı sığır karaciğer mikrozomlarından ve CYP2B4'ü FB-verilmiş tavşan karaciğer mikrozomlarından oldukça saf bir halde elde ettik.Plazmid DNA hasar deneyleri, P450R'ın, IDA'ni etkin olarak DNA'ya hasar veren türlere indirgeyebildiğini gösterdi. Antioksidan enzimler, SOD ve katalaz ve hidroksil radikal süpürücüleri, DMSO ve tiyoüre ile sağlanan etkin korumalar, IDA'le olan DNA hasar mekanizmasının, IDA'nin aerobik şartlar altında P450R ile redoks döngüsüne girmesi yoluyla ROT'nin oluşumunu gerektirdiğini gösterdi. IDA ve MC'le olan DNA hasarlarının büyüklüğünün artan ilaç veya enzim konsantrasyonlarının yanısıra artan inkübasyon zamanı ile de arttığı bulundu. IDA'nin, yüksek ilaç konsantrasyonlarında, DNA zararını indüklemede MC'den daha etkin olduğu bulundu. Diğer taraftan, b5R kullanılarak yürütülen plasmid DNA deneyleri, b5R'ın, P450R'ın aksine, IDA'ni DNA'ya hasar veren reaktif türlere indirgeyemediğini gösterdi. Aynı zamanda, b5R ve kofaktör NADH varlığında, MC plazmid DNA iplik kırılmalarını güçlükle indükledi. Saflaştırılmış tüm P450R'lar, ilaç-indüklenmiş kofaktör tüketiminin ölçülmesi ile gösterildiği üzere, IDA'ni MC'ninkinden yaklaşık iki kat daha yüksek hızda indirgedi. Bu, IDA'nin MC'den, reaktif metabolitlerin oluşumuna dayanarak, daha potent bir sitotoksik ilaç olabileceğini gösterir. Enzim assaylerinden elde edilen sonuçlar, plazmid DNA deneylerinden elde edilen, MC'nin, P450R'ın aksine, b5R için çok zayıf bir sübstrat olduğu, IDA'nin ise bu enzim için uygun bir sübstrat olmadığı bulgusunu doğruladı. Değişen miktarlarda CYP2B4, P450R ve lipit DLPC ile aerobik ve anaerobik şartlar altında yürütülen rekonstitüsyon deneyleri, rekonstitüe olmuş CYP2B4'ün, yalnız P450R ile katalizlenen IDA ve MC indirgenmelerinde sırasıyla yaklaşık 1.5-kat ve 1.4-katlık bir artış doğurdunu gösterdi. Mevcut sonuçlar, test edilen diyetle alınan antioksidanlar, kuersetin, rutin, naringenin, resveratrol ve troloks içinde, yalnız kuersetinin IDA'le olan DNA hasarını engellemede çok güçlü olduğunu da gösterdi.Bu sonuçların, P450R'ın kendi başına, terapatik ajan olarak, kanser tedavi stratejilerinde potansiyel kullanımına dair birtakım pratik uygulamaları olabilir. Tümör hücrelerinin saflaştırılmış P450R ile, yeni geliştirilmiş iletim sistemleri yoluyla örneğin lipozomlar, polimerler veya antikorlar kullanılarak selektif olarak hedeflenmesi, biyoredüktif ilaçların tümör hücrelerinde daha fazla redüktif aktivasyonuna neden olur. Dolayısıyla, bu strateji kanser kemoterapisinin etkinliğinin ve spesifisitesinin arttırılmasında yüksek bir potansiyel taşır.
Özet (Çeviri)
Idarubicin (IDA) and mitomycin C (MC) are clinically effective quinone-containing anticancer agents used in the treatment of several human cancers. Quinone-containing anticancer drugs have the potential to undergo bioreduction by oxidoreductases to reactive species, and thereby exert their cytotoxic effects. In the present study, we investigated, for the first time, the potential of IDA, in comparison to MC, to undergo reductive activation by NADPH-cytochrome P450 reductase (P450R), NADH-cytochrome b5 reductase (b5R) and P450R-cytochrome P4502B4 (CYP2B4) system by performing both in vitro plasmid DNA damage experiments and enzyme assays. In addition, we examined the potential protective effects of some antioxidants against DNA-damaging effects of IDA and MC resulting from their reductive activation. To achieve these goals, we obtained P450R from sheep lung, beef liver and PB-treated rabbit liver microsomes, b5R from beef liver microsomes and CYP2B4 from PB-treated rabbit liver microsomes in highly purified forms.The plasmid DNA damage experiments demonstrated that P450R is capable of effectively reducing IDA to DNA-damaging species. The effective protections provided by antioxidant enzymes, SOD and catalase, as well as scavengers of hydroxyl radical, DMSO and thiourea, revealed that the mechanism of DNA damage by IDA involves the generation of ROS by redox cycling of IDA with P450R under aerobic conditions. The extent of DNA damages by both IDA and MC were found to increase with increasing concentrations of the drug or the enzyme as well as with increasing incubation time. IDA was found to have a greater ability to induce DNA damage at high drug concentrations than MC. The plasmid DNA experiments using b5R, on the other hand, showed that, unlike P450R, b5R was not able to reduce IDA to DNA-damaging reactive species. It was also found that in the presence of b5R and cofactor NADH, MC barely induced DNA strand breaks. All the purified P450Rs reduced IDA at about two-fold higher rate than that of MC as shown by the measurement of drug-induced cofactor consumption. This indicates that IDA may be a more potent cytotoxic drug than MC in terms of the generation of reactive metabolites. The results obtained from enzyme assays confirmed the finding obtained from plasmid DNA experiments that while MC is a very poor substrate for b5R, IDA is not a suitable substrate for this enzyme unlike P450R. The reconstitution experiments carried out under both aerobic and anaerobic conditions using various amounts of CYP2B4, P450R and lipid DLPC revealed that reconstituted CYP2B4 produced about 1.5-fold and 1.4-fold rate enhancements in IDA and MC reduction catalyzed by P450R alone, respectively. The present results also showed that among the tested dietary antioxidants, quercetin, rutin, naringenin, resveratrol and trolox, only quercetin was found to be highly potent in preventing DNA damage by IDA.These results may have some practical implications concerning the potential use of P450R as therapeutic agent on their own in cancer treatment strategies. Selective targeting of tumor cells with purified P450R by newly developed delivery systems such as using polymers, liposomes or antibodies may produce greater reductive activation of bioreductive drugs in tumor cells. Consequently, this strategy has a high potential to increase the efficacy and selectivity of cancer chemotherapy.
Benzer Tezler
- Suda çözünür yeni makrohalkalı bileşiklerin sentezi ve biyolojik özelliklerinin incelenmesi
Synthesis of water-soluble new macrocyclic compounds and investigation of their biological properties
AYNUR KÜBRA MUT
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BEHİCE ŞEBNEM SESALAN
- Enzim izalasyonu ve katalitik etkisinin incelenmesi
Isolation and characterization of notive lipase
NURSEL ÇERÇİOĞLU
- Glutatyon redüktaz enziminin sıçan böbreğinden saflaştırılması, substrat ve inhibitör kinetiğinin incelenmesi
Purification of glutathione reductase from rat kidney and investigation of substrate and inhibitor kinetics
BETÜL CAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2010
BiyokimyaHacettepe ÜniversitesiBiyokimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NAZMİ ÖZER
ÖĞR. GÖR. GÜLNİHAL KULAKSIZ ERKMEN
- Advers reaksiyonlarda hücre ve organel düzeyinde toksisite yolaklarının belirlenmesi
Identification of toxicity pathways in adverse reactions at cellular and organelle levels
FUAT KARAKUŞ
Doktora
Türkçe
2021
Eczacılık ve FarmakolojiEge ÜniversitesiToksikoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HİLMİ ORHAN
- Testosteron bileşiğinin aspergıllus glaucus küfü ile blyotramsformasyonu
Biotransformation of testosterone by aspergillus glaucus
ALI ABDULHUSSEIN ALI ALI