Einfluss von Stickstoffmonoxid, Hydroxylradikalen und Peroxynitrit auf DNA-Schäden, DNA-Reparatur und Mutationen

Im Rahmen dieser Arbeit wurde untersucht über welche Mechanismen und unter welchen Bedingungen Stickstoffmonoxid (NO) und verwandte reaktive Spezies wie Peroxynitrit und Hydroxylradikale zur Krebsentstehung beitragen können. NO führte an zellfreier DNA kaum zu oxidativen DNA-Schäden. Peroxynitrit, generiert aus 3-Morpholinosydnonimin (SIN-1), induzierte neben Einzel-strangbrüchen und AP-Läsionen vor allem oxidierte Purinmodifikationen (50 % 8-Hydroxyguanin (8-oxoG)). Hydroxylradikale, freigesetzt aus 4-Hydroxypyridinthion, induzierten neben Einzelstrangbrüchen und AP-Läsionen oxidierte Pyrimidinmodifikationen in der DNA. Nach Transformation und Replikation der geschädigten DNA in E. coli DT-2 wurden überwiegend GC nach AT Transitionen (Hydroxylradikalschädigung), wahrscheinlich verursacht durch das in der DNA induzierte 5-Hydroxycytidin, bzw. GC nach TA Transversionen (Peroxynitrit), verursacht durch das induzierte 8-oxoG, detektiert. In Zellkulturexperimenten führte endogenes NO, freigesetzt von B6-INOS-Zellen (8µM) nicht zu einem Anstieg der Gleichgewichtsspiegel oxidativer DNA-Schäden, hatte keinen Einfluss auf deren Induzierbarkeit und Reparatur, die Zellpro-liferation und den Glutathionspiegel, schützte jedoch vor der Induktion von Einzelstrangbrüchen und Mikrokernen durch Wasserstoffperoxid. Exogenes NO, freigesetzt durch den Zerfall von Dipropylentriamin-NONOat, hemmte in Konzentrationen ab 0,5 mM spezifisch die Reparatur oxidativer DNA-Schäden, nicht jedoch die von Pyrimidindimeren, AP-Läsionen und Einzelstrangbrüchen,und führte in Konzentrationen > 1 mM zu einer Induktion von DNA-Schäden in den B6-Mausfibroblasten. Dabei ähnelte das induzierte Schadensprofil sehr dem von SIN-1.

In this dissertation the mechanisms and conditions has been analysed by which nitric oxide (NO), peroxynitrite and hydroxyradicals could contribute to carcinogenesis.On cellfree DNA NO induced oxidative DNA damage only inefficiently. Peroxynitrite generated from 3-morpholinosydnonimine (SIN-1) induced single-stand breaks and AP-sites and oxidised purine-modifications (50 % 8-hydroxy-2-desoxyguanine (8-oxoG)), and hydroxyradicals released from 4-hydroxy-pyridinethione induced oxidised pyrimidine-modifications in DNA. After transformation and replication of the damaged DNA in E. coli DT-2 mainly GC to AT transitions (hydroxyradicals), probably caused by the induced 5-hydroxycytidine, and GC to TA transversions (peroxynitrite), caused by the induced 8-oxoG, were detected. In cell culture experiments endogenous NO released from B6-INOS-cells (8µM) did not increase the steady-state-level of DNA damage and had no influence on its inducibility and repair, generation of micronuclei, level of glutathione and cell proliferation, but protected from induction of single-strand breaks and micronuclei by hydrogen peroxide. Exogenous NO generated by decomposition of dipropylenetriamine-NONOate inhibited in concentrations > 0,5 mM specifically the repair of oxidative DNA-damage, but not the repair of pyrimidine dimers, AP-sites and single-strand breaks, and led in concentrations > 1 mM to induction of DNA damage in B6-mouse-fibroblasts. Thereby the damage profile induced was similar to that of SIN-1.