The Catharanthus roseus 16-hydroxytabersonine O-methyltransferase involved in vindoline biosynthesis /

Madagascar periwinkle (Catharanthus roseus) produces the well known and remarkably complex dimeric anticancer alkaloids vinblastine and vincristine that are derived by coupling vindoline and catharanthine monomers. This thesis describes the novel application of carborundum abrasion (CA) technique as a tool for large scale isolation of leaf epidermis enriched proteins. This technique was used to facilitate the purification to apparent homogeneity of 16-hydroxytabersonine-16-0-methyltransferse (l60MT) that catalyses the second step in the 6 step pathway that converts tabersonine into vindoline. This versatile tool was also used to harvest leaf epidermis enriched mRNAs that facilitated the molecular cloning of the 160MT. Functional expression and biochemical characterization of recombinant 160MT enzyme showed that it had a very narrow substrate specificity and high affinity for 16-hydroxytabersonine, since other closely related monoterpene indole alkaloids (MIAs) did not act as substrates. In addition to allowing the cloning of this gene, CA technique clearly showed that 160MT is predominantly expressed in Catharanthus leaf epidermis, in contrast to several other OMTs that appear to be expressed in other Catharanthus tissues. The results provide compelling evidence that most of the pathway for vindoline biosynthesis including the 0- methylation of 16-hydroxytabersonine occurs exclusively in leaf epidermis, with subsequent steps occurring in other leaf cell types. Small molecule O-methyltransferases (OMTs) (E.C. 2.1.1.6.x) catalyze the transfer of the reactive methyl group of S-adenosyl-L-methionine (SAM) to free hydroxyl groups of acceptor molecules. Plant OMTs, unlike their monomeric mammalian homologues, exist as functional homodimers. While the biological advantages for dimer fonnation with plant OMTs remain to be established, studies with OMTs from the benzylisoquinoline producing plant, Thalictrum tuberosum, showed that co-expression of 2 recombinant OMTs produced novel substrate specificities not found when each rOMT was expressed individually (Frick, Kutchan, 1999) . These results suggest that OMTs can fonn heterodimers that confer novel substrate specificities not possible with the homodimer alone. The present study describes a 160MT model based strategy attempting to modify the substrate specificity by site-specific mutagenesis. Our failure to generate altered substrate acceptance profiles in our 160MT mutants has lead us to study the biochemical properties ofhomodimers and heterodimers. Experimental evidence is provided to show that active sites found on OMT dimers function independently and that bifunctional heterodimeric OMTs may be fonned in vivo to produce a broader and more diverse range of natural products in plants.

O6-Methylguanine-DNA-Methyltransferase methylation: prevalence and predictive value in head and neck squamous cell carcinoma

Introduction: Le gène O6-méthylguanine-ADN méthyltransferase (MGMT) code pour une enzyme spécifique réparatrice de l’ADN qui protège les cellules de la toxicité des agents alkylants. Ainsi, l’activité du MGMT est un mécanisme majeur de résistance aux agents alkylants. Il a été démontré qu’une diminution de l’expression du gène MGMT par une hyperméthylation du promoteur résulte en une amélioration de la survie chez les patients avec certains types de tumeurs qui sont traitées avec des agents chimiothérapeuthique alkylants. Objectifs: Déterminer la prévalence de la méthylation du gène MGMT chez des patients avec des cancers épidermoïdes localement avancés de la sphère ORL traités avec chimioradiothérapie et évaluer l’impact de cette méthylation sur la survie. Méthodes: Sur 428 patients consécutifs, traités avec chimioradiothérapie à notre institution et suivis pour un période médiane de 37 mois, 199 spécimens chirurgicaux paraffinés ont été récupérés. L’ADN était extrait et modifié par le traitement au bisulfite. Une réaction en chaîne de la polymérase, spécifique à la méthylation était entreprise pour évaluer l’état de méthylation du promoteur du gène du MGMT. Les résultats de laboratoire étaient corrélés avec la réponse clinique. L’analyse statistique était exécutée à l’aide du test de Fisher pour les données catégoriques et à l’aide des courbes de Kaplan-Meier pour les échecs au traitement. Résultats : Des 199 extraits d’ADN initiaux, 173 (87%) étaient modifiés au bisulfite avec succès. Des ces spécimens modifiés, 71 (41%) ont démontré une hyperméthylation du MGMT. Pour les cas de méthylation et nonméthylation du MGMT, les caractéristiques des patients n’étaient pas significativement différentes. Les taux de réponse étaient 71 et 73% (p=NS) respectivement. Le contrôle locorégional était respectivement 87 et 77% (p=0.26), la survie sans maladie était 80 et 60% (p=0.38), la survie sans métastase à distance était 92 et 78% (p=0.08) et la survie globale était 64 et 62% (p=0.99) à 3 ans. Conclusions : L’état de méthylation du MGMT est fortement prévalent (41%) et semble avoir un possible impact bénéfique sur la survie quand la chimioradiothérapie est administrée aux patients avec des stades avancés de cancers tête et cou.

Biologische Funktionsanalyse und Identifizierung neuer Substrate der Methyltransferase Dnmt2

Obwohl die DNA Methyltransferase 2 (Dnmt2) hoch konserviert ist und zu der am weitesten verbreiteten eukaryotischen MTase-Familie gehört, ist ihre biologische Funktion nach wie vor unklar. Nachdem lange Zeit keine DNA Methylierungsaktivität nachgewiesen werden konnte, wurde vor einigen Jahren über geringe Mengen an 5-Methylcytosin (5mC) in Retroelementen der “Dnmt2-only”-Organismen D. melanogaster, D. discoideum und E. histolytica berichtet (Kunert et al. 2003; Fisher et al. 2004; Kuhlmann et al. 2005; Phalke et al. 2009). Als kurze Zeit später robuste Methylierung der tRNAAsp durch humane Dnmt2 gezeigt wurde (Goll et al. 2006), wurde zunächst eine Dualspezifität des Enzyms vorgeschlagen (Jeltsch et al. 2006). Neuere Daten zum 5mC-Status verschiedener „Dnmt2-only“-Organismen bilden Anlass für kontroverse Diskussionen über Ausmaß und Bedeutung der DNA Methyltransferaseaktivität von Dnmt2 (Schaefer et al. 2010a; Krauss et al. 2011). Die vorliegende Arbeit konzentriert sich auf die Identifizierung neuer RNA Substrate des Dnmt2-Homologs DnmA aus D. discoideum sowie die biologische Bedeutung der tRNA-Methylierung durch Dnmt2. Wie in anderen Organismen beschrieben, fungiert auch DnmA als tRNAAsp(GUC) MTase in vitro und in vivo. Zusätzlich konnte in vitro tRNAGlu(UUC) als neues Substrat der Dnmt2-Homologe aus D. discoideum und dem Menschen identifiziert werden. In einem Kooperationsprojekt wurde außerdem auch tRNAAsp-Methylierungsaktivität für das Dnmt2-Homolog aus S. pombe (Pmt1) nachgewiesen. Crosslink-RNA-Immunopräzipitationen (RNA-CLIP) mit anschließender Next-Generation-Sequenzierung der mit DnmA assoziierten RNAs zeigen, dass DnmA mit tRNA Fragmenten interagiert, die sich vom Anticodonloop bis in den T-loop erstrecken. Neben der tRNAAsp(GUC) und tRNAGlu(UUC/CUC) sind Fragmente der tRNAGly(GCC) verstärkt angereichert. Inwiefern diese Fragmente eine biologische Funktion haben oder spezifische Degradationsprodukte darstellen, ist noch ungeklärt. Interessanterweise sind von einigen tRNAs wenige Sequenzen von antisense-Fragmenten in den RNA-CLIP Daten zu finden, die etwas kürzer, jedoch exakt komplementär zu den genannten sense-Fragmenten sind. Besonders stark sind diese Fragmente der tRNAGlu(UUC) vertreten. In einem weiteren RNA-CLIP Experiment wurden U-snRNAs, snoRNA und intergenische Sequenzen mit DnmA angereichert. Bei nachfolgenden in vitro Methylierungsstudien konnte ausschließlich die U2-snRNA als potentielles Nicht-tRNA-Substrat der hDnmt2 und DnmA identifiziert werden. Da tRNA Modifikationen im Anticodonloop die Codonerkennung beeinflussen können, wurde ein System etabliert um die Translationseffizienz eines GFP-Reportergens in Wildtyp- und dnmAKO-Zellen zu messen. In D. discoideum wird das Aspartat-Codon GAU ca. zehnmal häufiger genutzt als das GAC Codon, allerdings ist nur eine tRNAAsp(GUC) im Genom der Amöbe kodiert. Aus diesem Grund wurde zusätzlich die Frage adressiert, inwiefern die DnmA-abhängige Methylierung dieser tRNA das „Wobbling“ beeinflusst. Dazu wurde dem Reportergen jeweils eine (GAU)5- und (GAC)5-Leadersequenz vorgeschaltet. Entgegen der Annahme wurde der (GAC)5-Leader in beiden Stämmen etwas effizienter translatiert. Insgesamt zeigte der dnmAKO-Stamm eine leicht erhöhte Translationseffizienz der Reportergene. Vergleichende Analysen zur Aufnahme von Fremd-DNA zeigten signifikant reduzierte Transformationseffizienzen mit einem integrierenden Plasmid in dnmAKO-Zellen. Ein weiterer dnmAKO-Stamm zeigte diesen Effekt jedoch nicht, wobei bei derselben Mutante eine deutlich reduzierte Aufnahme eines extrachromosomalen Plasmids zu verzeichnen war. Untersuchungen zum Einfluss von DnmA auf die Regulation des Retroelements skipper ergaben keinen Zusammenhang zwischen der Generierung kleiner RNAs und der erhöhten Transkription des Retrotransposons in dnmAKO-Zellen (Kuhlmann et al. 2005). Durch Kompensationsversuche sowie Experimente mit einer weiteren dnmAKO-Mutante konnte die Mobilisierung des Retrotransposons nicht eindeutig als DnmA-Funktion eingeordnet werden. In einem weiteren Projekt wurden die Bindung des m5C-bindenden Proteins EhMLBP aus E. histolytica an DNA mittels Rasterkraftmikroskopie abgebildet (Lavi et al. 2006). Neben vermutlich unspezifischen Endbindungsereignissen konnte eine bevorzugte Bindungsstelle des Proteins an LINE DNA (long intersperesed nuclear element) identifiziert werden. Möglicherweise fällt diese mit einem von zwei A/T-reichen Bereichen der LINE DNA zusammen, von denen vermutet wird, dass diese für die Bindung von EhMLBP an DNA von Bedeutung sind. Insgesamt bestätigen die Ergebnisse dieser Arbeit die tRNAAsp Methylierungsaktivität als konservierte Dnmt2-Funktion. Darüber hinaus erweitern sie das Substratspektrum der Dnmt2-Methyltransferasen im Bereich der tRNA. Außerdem wird erstmals ein potentielles Nicht-tRNA Substrat vorgeschlagen. Zusätzlich geben neu entdeckte Phänotypen Hinweise auf vielfältige zelluläre Dnmt2-Funktionen.

Zelluläre und biochemische Charakterisierung der bifunktionalen Methyltransferase Dnmt2

Seit der Entdeckung der Methyltransferase 2 als hoch konserviertes und weit verbreitetes Enzym sind zahlreiche Versuche zur vollständigen Charakterisierung erfolgt. Dabei ist die biologische Funktion des Proteins ein permanent umstrittener Punkt. In dieser Arbeit wird dnmA als sensitiver Oszillator bezüglich des Zellzyklus und weiterer Einflüsse gezeigt. Insgesamt liegt der Hauptfokus auf der Untersuchung der in vivo Charakterisierung des Gens, der endogenen subzellulären Verteilung, sowie der physiologischen Aufgaben des Proteins in vivo in D. discoideum. Um Hinweise auf Signalwege in vivo zu erhalten, in denen DnmA beteiligt ist, war es zunächst notwendig, eine detaillierte Analyse des Gens anzufertigen. Mit molekularbiologisch äußerst sensitiven Methoden, wie beispielsweise Chromatin‐IP oder qRT‐PCR, konnte ein vollständiges Expressionsprofil über den Zell‐ und Lebenszyklus von D. discoideum angelegt werden. Besonders interessant sind dabei die Ergebnisse eines ursprünglichen Wildtypstammes (NC4), dessen dnmA‐Expressionsprofil quantitativ von anderen Wildtypstämmen abweicht. Auch auf Proteinebene konnten Zellzyklus‐abhängige Effekte von DnmA bestimmt werden. Durch mikroskopische Untersuchungen von verschiedenen DnmA‐GFP‐Stämmen wurden Lokalisationsänderungen während der Mitose gezeigt. Weiterhin wurde ein DnmA‐GFP‐Konstrukt unter der Kontrolle des endogenen Promotors generiert, wodurch das Protein in der Entwicklung eindeutig als Zelltypus spezifisches Protein, nämlich als Präsporen‐ bzw. Sporenspezifisches Protein, identifiziert werden konnte. Für die in vivo Analyse der katalytischen Aktivität des Enzyms konnten nun die Erkenntnisse aus der Charakterisierung des Gens bzw. Proteins berücksichtigt werden, um in vivo Substratkandidaten zu testen. Es zeigte sich, dass von allen bisherigen Substrat Kandidaten lediglich die tRNA^Asp als in vivo Substrat bestätigt werden konnte. Als besondere Erkenntnis konnte hierbei ein quantitativer Unterschied des Methylierungslevels zwischen verschiedenen Wildtypstämmen detektiert werden. Weiterhin wurde die Methylierung sowie Bindung an einen DNA‐Substratkandidaten ermittelt. Es konnte gezeigt werden, dass DnmA äußerst sequenzspezifisch mit Abschnitten des Retrotransposons DIRS‐1 in vivo eine Bindung eingeht. Auch für den Substrakandidaten snRNA‐U2 konnte eine stabile in vitro Komplexbildung zwischen U2 und hDnmt2 gezeigt werden. Insgesamt erfolgte auf Basis der ermittelten Expressionsdaten eine erneute Charakterisierung der Aktivität des Enzyms und der Substrate in vivo und in vitro.

The impact of catechol-O-methyltransferase genotype on the acute responsiveness of vascular reactivity to a green tea extract

The beneficial effects of green tea catechins, such as the proposed improvement in endothelial function, may be influenced by phase II metabolism during and after absorption. The methylation enzyme, catechol-O-methyltransferase (COMT), has a missense mutation rs4680 (G to A), proposed to result in a 40 % reduction in enzyme activity. In the present pilot study, twenty subjects (ten of each homozygous COMT genotype) were recruited. Green tea extract capsules (836 mg green tea catechins) were given in a fasted state, and a high-carbohydrate breakfast was given after 60 min. Blood samples and vascular function measurements were taken at regular intervals. The change in digital volume pulse stiffness index (SI) from baseline was shown to be different between genotype groups at 120 and 240 min, with a lower SI in the GG individuals (P ≤ 0·044). The change in blood pressure from baseline also differed between genotype groups, with a greater increase in systolic (P = 0·023) and diastolic (P = 0·034) blood pressure at 120 min in the GG group. The AA group was shown to have a greater increase in insulin concentrations at 120 min (P = 0·019) and 180 min (P = 0·008) compared with baseline, despite similar glucose profiles. No genotypic differences were found in vascular reactivity measured using laser Doppler iontophoresis, total nitrite, lipids, plasma total antioxidant capacity or inflammatory markers after ingestion of the green tea extract. In conclusion, SI and insulin response to the glucose load differed between the COMT genotype groups, and this may be suggestive of a green tea extract and genotype interaction.

A preliminary investigation of the impact of catechol-O-methyltransferase genotype on the absorption and metabolism of green tea catechins

Purpose Green tea is thought to possess many beneficial effects on human health. However, the extent of green tea polyphenol biotransformation may affect its proposed therapeutic effects. Catechol-O-methyltransferase (COMT), the enzyme responsible for polyphenolic methylation, has a common polymorphism in the genetic code at position 158 reported to result in a 40% reduction in enzyme activity in in vitro studies. The current preliminary study was designed to investigate the impact of COMT genotype on green tea catechin absorption and metabolism in humans. Methods Twenty participants (10 of each homozygous COMT genotype) were recruited, and plasma concentration profiles were produced for epigallocatechin gallate (EGCG), epigallocatechin (EGC), epicatechin gallate (ECG), epicatechin (EC) and 4′-O-methyl EGCG after 1.1 g of Sunphenon decaffeinated green tea extract (836 mg green tea catechins), with a meal given after 60 min. Results For the entire group, EGCG, EGC, EC, ECG and 4′-O-methyl EGCG reached maximum concentrations of 1.09, 0.41, 0.33, 0.16 and 0.08 μM at 81.5, 98.5, 99.0, 85.5 and 96.5 min, respectively. Bimodal curves were observed for the non-gallated green tea catechins EGC and EC as opposed to single-peaked curves for the gallated green tea catechins EGCG and ECG. No significant parametric differences between COMT genotype groups were found. Conclusions In conclusion, the COMT Val(158/108)Met does not appear to have a dramatic influence on EGCG absorption and elimination. However, further pharmacokinetic research is needed to substantiate these findings.

The impact of the catechol-O-methyltransferase genotype on vascular function and blood pressure after acute green tea ingestion

SCOPE: Evidence for the benefits of green tea catechins on vascular function is inconsistent, with genotype potentially contributing to the heterogeneity in response. Here, the impact of the catechol-O-methyltransferase (COMT) genotype on vascular function and blood pressure (BP) after green tea extract ingestion are reported. METHODS AND RESULTS: Fifty subjects (n = 25 of the proposed low-activity [AA] and of the high-activity [GG] COMT rs4680 genotype), completed a randomized, double-blind, crossover study. Peripheral arterial tonometry, digital volume pulse (DVP), and BP were assessed at baseline and 90 min after 1.06 g of green tea extract or placebo. A 5.5 h and subsequent 18.5 h urine collection was performed to assess green tea catechin excretion. A genotype × treatment interaction was observed for DVP reflection index (p = 0.014), with green tea extract in the AA COMT group attenuating the increase observed with placebo. A tendency for a greater increase in diastolic BP was evident at 90 min after the green tea extract compared to placebo (p = 0.07). A genotypic effect was observed for urinary methylated epigallocatechin during the first 5.5 h, with the GG COMT group demonstrating a greater concentration (p = 0.049). CONCLUSION: Differences in small vessel tone according to COMT genotype were evident after acute green tea extract.

Clincial pharmacogenetics and potential application in personalized medicine

The current `fixed-dosage strategy' approach to medicine, means there is much inter-individual variation in drug response. Pharmacogenetics is the study of how inter-individual variations in the DNA sequence of specific genes affect drug responses. This article will highlight current  pharmacogenetic knowledge on important drug metabolizing enzymes, drug transporters and drug targets to understand interindividual variability in drug clearance and responses in clinical practice and potential use in  personalized medicine. Polymorphisms in the cytochrome P450 (CYP) family may have had the most impact on the fate of pharmaceutical drugs. CYP2D6, CYP2C19 and CYP2C9 gene polymorphisms and gene duplications account for the most frequent variations in phase I metabolism of drugs since nearly 80% of drugs in use today are metabolised by these enzymes. Approximately 5% of Europeans and 1% of Asians lack CYP2D6 activity, and these  individuals are known as poor metabolizers. CYP2C9 is another clinically significant drug metabolising enzyme that demonstrates genetic variants. Studies into CYP2C9 polymorphism have highlighted the importance of the CYP2C9*2 and CYP2C9*3 alleles. Extensive polymorphism also occurs in a majority of Phase II drug metabolizing enzymes. One of the most important polymorphisms is thiopurine S-methyl transferases (TPMT) that catalyzes the S-methylation of thiopurine drugs. With respect to drug transport  polymorphism, the most extensively studied drug transporter is  P-glycoprotein (P-gp/MDR1), but the current data on the clinical impact is limited. Polymorphisms in drug transporters may change drug's distribution, excretion and response. Recent advances in molecular research have revealed many of the genes that encode drug targets demonstrate genetic polymorphism. These variations, in many cases, have altered the targets sensitivity to the specific drug molecule and thus have a profound effect on drug efficacy and toxicity. For example, the β2-adrenoreceptor, which is encoded by the ADRB2 gene, illustrates a clinically significant genetic variation in drug targets. The variable number tandem repeat polymorphisms in serotonin transporter (SERT/SLC6A4) gene are associated with response to antidepressants. The distribution of the common variant alleles of genes that encode drug metabolizing enzymes, drug transporters and drug targets has been found to vary among different populations. The promise of pharmacogenetics lies in its potential to identify the right drug at the right dose for the right individual. Drugs with a narrow therapeutic index are thought to benefit more from pharmacogenetic studies. For example, warfarin serves as a good practical example of how pharmacogenetics can be utilized prior to commencement of therapy in order to achieve maximum efficacy and minimum toxicity. As such, pharmacogenetics has the potential to achieve optimal quality use of medicines, and to improve the efficacy and safety of both prospective and licensed drugs.

Mapping and molecular modeling of S-adenosyl-L-methionine binding sites in N-methyltransferase domains of the multifunctional polypeptide cyclosporin synthetase

We employed a highly specific photoaffinity labeling procedure, using 14C-labeled S-adenosyl-L-methionine (AdoMet) to define the chemical structure of the AdoMet binding centers on cyclosporin synthetase (CySyn). Tryptic digestion of CySyn photolabeled with either [methyl-14C]AdoMet or [carboxyl-14C]AdoMet yielded the sequence H2N-Asn-Asp-Gly-Leu-Glu-Ser-Tyr-Val-Gly-Ile-Glu-Pro-Ser-Arg-COOH (residues 10644-10657), situated within the N-methyltransferase domain of module 8 of CySyn. Radiosequencing detected Glu10654 and Pro10655 as the major sites of derivatization. [carboxyl-14C]AdoMet in addition labeled Tyr10650. Chymotryptic digestion generated the radiolabeled peptide H2N-Ile-Gly-Leu-Glu-Pro-Ser-Gln-Ser-Ala-Val-Gln-Phe-COOH, corresponding to amino acids 2125-2136 of the N-methyltransferase domain of module 2. The radiolabeled amino acids were identified as Glu2128 and Pro2129, which are equivalent in position and function to the modified residues identified with tryptic digestions in module 8. Homology modeling of the N-methyltransferase domains indicates that these regions conserve the consensus topology of the AdoMet binding fold and consensus cofactor interactions seen in structurally characterized AdoMet-dependent methyltransferases. The modified sequence regions correspond to the motif II consensus sequence element, which is involved in directly complexing the adenine and ribose components of AdoMet. We conclude that the AdoMet binding to nonribosomal peptide synthetase N-methyltransferase domains obeys the consensus cofactor interactions seen among most structurally characterized low molecular weight AdoMet-dependent methyltransferases.

Photoaffinity labeling of the N-methyltransferase domains of cyclosporin synthetase

The multifunctional polypeptide cyclosporin synthetase (CySyn) remains one of the most complex nonribosomal peptide synthetase described. In this study we used a highly specific photoaffinity labeling procedure with the natural cofactor S-adenosyl-l-methionine (AdoMet), 14C-isotopically labeled at the Sδ methyl group to probe the concerted AdoMet-binding interaction of the N-methyltransferase (N-MTase) centers of CySyn. The binding stoichiometry for the enzyme–AdoMet complex was determined to be 1:7, which is in agreement with inferences made from analysis of the complementary DNA sequence of the simA gene encoding the CySyn polypeptide. The photolabeling of the AdoMet-binding sites displayed homotropic negative cooperativity, characterized by a curvilinear Scatchard plot with upward concavity. Although, the process of N-methyl transfer is not a critical event for peptide elongation, the destabilizing homotropic interactions between N-MTase centers that were observed may represent a mechanism whereby the enzyme preserves the proficiency of the substrate-channeling process of cyclosporin peptide assembly over a broad range of cofactor concentrations. Furthermore, we demonstrated the utility of the photolabeling procedure for tracking the enzyme during purification.

Cotranslational assembly of the yeast SET1C histone methyltransferase complex

 While probing the role of RNA for the function of SET1C/COMPASS histone methyltransferase, we identified SET1RC (SET1 mRNA-associated complex), a complex that contains SET1 mRNA and Set1, Swd1, Spp1 and Shg1, four of the eight polypeptides that constitute SET1C. Characterization of SET1RC showed that SET1 mRNA binding did not require associated Swd1, Spp1 and Shg1 proteins or RNA recognition motifs present in Set1. RNA binding was not observed when Set1 protein and SET1 mRNA were derived from independent genes or when SET1 transcripts were restricted to the nucleus. Importantly, the protein-RNA interaction was sensitive to EDTA, to the translation elongation inhibitor puromycin and to the inhibition of translation initiation in prt1-1 mutants. Taken together, our results support the idea that SET1 mRNA binding was dependent on translation and that SET1RC assembled on nascent Set1 in a cotranslational manner. Moreover, we show that cellular accumulation of Set1 is limited by the availability of certain SET1C components, such as Swd1 and Swd3, and suggest that cotranslational protein interactions may exert an effect in the protection of nascent Set1 from degradation.

Association study between the rs165599 catechol-O-methyltransferase genetic polymorphism and schizophrenia in a Brazilian sample

Schizophrenia is a severe psychiatric disorder with frequent recurrent psychotic relapses and progressive functional impairment. It results from a poorly understood gene-environment interaction. The gene encoding catechol-O-methyltransferase (COMT) is a likely candidate for schizophrenia. Its rs165599 (A/G) polymorphism has been shown to be associated with alteration of COMT gene expression. Therefore, the present study aimed to investigate a possible association between schizophrenia and this polymorphism. The distribution of the alleles and genotypes of this polymorphism was investigated in a Brazilian sample of 245 patients and 834 controls. The genotypic frequencies were in Hardy-Weinberg equilibrium and no statistically significant differences were found between cases and controls when analyzed according to gender or schizophrenia subtypes. There was also no difference in homozygosis between cases and controls. Thus, in the sample studied, there was no evidence of any association between schizophrenia and rs165599 (A/G) polymorphism in the non-coding region 3' of the COMT gene.

Glukose-konjugierte Hemmstoffe als Strategie der gezielten Hemmung des DNA-Reparaturproteins O 6 -Methylguanin-DNA-Methyltransferase in Tumorzellen und der Einfluss von ATP-binding cassette Transportern

Das DNA-Reparaturprotein O6-Methylguanin-DNA-Methyltransferase [MGMT] ist der Hauptresistenzfaktor gegenüber der zytotoxischen Wirkung von SN1-alkylierenden Zytostatika in der Tumortherapie. Die Verwendung der MGMT-Hemmstoffe O6-Benzylguanin [O6BG] und O6-(4-Bromothenyl)guanin [O6BTG] führte zu einer Sensibilisierung des Normalgewebes, was eine Dosis-Reduktion der Zytostatika erforderlich machte und die erhoffte Therapieverbesserung verhinderte. Aus diesem Grund ist eine Strategie der selektiven Hemmung des MGMT-Proteins (Targeting-Strategie) erforderlich, um die systemische Toxizität in der Kombinationsbehandlung zu reduzieren. In dieser Arbeit wurde die Anwendbarkeit der Glukose-Konjugation als Targeting-Strategie untersucht, da Tumorzellen einen erhöhten Glukoseverbrauch aufweisen und demzufolge Glukosetransporter überexprimieren. Die Glukose-Konjugate O6BG-Glu und O6BTG-Glu inhibierten MGMT in Tumorzellen und sensibilisierten die Zellen gegenüber den alkylierenden Agenzien Temozolomid [TMZ] und Lomustin [CCNU]. Des Weiteren inaktivierten die Glukose-Konjugate die MGMT-Aktivität im Tumor eines Xenograft-Mausmodells und reduzierten das Tumorwachstum nach einer TMZ-Behandlung im gleichen Ausmass wie die Inhibitoren O6BG und O6BTG. Trotzdem war auch mit den Glukose-Konjugaten keine Steigerung der Zytostatika-Dosis im Mausmodell möglich. Die Untersuchungen der Aufnahme von O6BG-Glu und O6BTG-Glu wiederlegten eine Involvierung der Glukosetransporter. Der Einsatz von spezifischen Glukosetransporter-Inhibitoren und Kompetitions-Experimenten führte zu keiner Verminderung der MGMT-Hemmung oder Aufnahme vom radioaktiven H3-O6BTG-Glu in die Zelle. Dies legt nahe, dass die Glukose-Konjugate über einen unspezifischen Mechanismus (aktiv) in die Zellen gelangen. Der Grund für eine mögliche unselektive Aufnahme könnte im hydrophoben Alkyllinker, der für die Konjugation des Glukosemoleküls verwendet wurde, begründet sein. Dies führt zur Generierung von amphipathischen Konjugaten, die eine initiale Bindung an die Plasmamembran aufweisen und eine Aufnahme über den Flip-Flop-Mechanismus (transbilayer transport) wahrscheinlich machen. Die amphipathische Molekülstruktur der Glukose-Konjugate führte zu einer Partikelbildung in wässrigen Lösungen, die eine Reduktion der Menge an aktiven Monomeren von O6BG-Glu und O6BTG-Glu bewirken, die zur Hemmung von MGMT zur Verfügung stehen. Der zweite Teil der Arbeit befasste sich mit der Rolle von ABC-Transportern hinsichtlich einer Targeting-Strategie von MGMT-Hemmstoffen. Obwohl eine hohe Expression dieser ABC-Transporter in Tumoren zur Resistenzentwicklung gegenüber Zytostatika führt, wurde ihr Einfluss auf MGMT-Hemmstoffe oder einer MGMT-Targeting-Strategie niemals untersucht. In dieser Arbeit wurde zum ersten Mal ein aktiver Efflux von MGMT-Hemmstoffen durch ABC-Transporter nachgewiesen. Die Inhibition von ABC-Transportern bewirkte eine schnellere Inaktivierung von MGMT durch die Glukose-Konjugate. Des Weiteren zeigten Kompetitions-Experimente mit den MGMT-Hemmstoffen eine verminderte Efflux-Rate von Fluoreszenzfarbstoffen, die spezifisch von ABC-Transportern exportiert werden. ABC-Transporter reduzieren die wirksame Konzentration des Hemmstoffes in der Zelle und beeinträchtigen somit die Effektivität der MGMT-Inhibition. Eine simultane Hemmung der ABC-Transporter P-glycoprotein (P-gp), multi resistance protein 1 (MRP1) and breast cancer resistance protein (BCRP) erhöhte die Effektivität der MGMT-Hemmstoffe (O6BG, O6BTG, O6BG-Glu, O6BTG-Glu) und verstärkte auf diese Weise die TMZ-induzierte Toxizität in Tumorzelllinien. Die Involvierung von ABC-Transportern in der intrazellulären Speicherung von MGMT-Hemmstoffen ist wahrscheinlich die Ursache für die beobachteten Unterschiede in der Sensibilisierung verschiedener Tumorzelllinien gegenüber Zytostatika durch das Glukose-Konjugat O6BG-Glu. Eine Strategie, den Einfluss von ABC-Transportern zu reduzieren und zukünftliche MGMT-Targeting-Strategien effizienter umzusetzen, ist die Verwendung von O6BTG als Ausgangssubstanz. Die höhere Inhibitionsfähigkeit der Bromthiophenmoleküle vermindert die erforderliche intrazelluläre Konzentration für eine vollständige MGMT-Hemmung und reduziert auf diese Weise den Einfluss von ABC-Transportern.