Influence du chondroïtine sulfate (CS) sur l’activité et l’expression de plusieurs isoformes du cytochrome P450 et de la NADPH P450 réductase

Le CS fait partie de la famille des SYSADOA (SYmptomatic Slow Acting Drugs for OsteoArthritis) et est utilisé par les patients avec de l’ostéoarthrose de façon chronique pour ses propriétés anti-inflammatoires. Étant donné que ces patients reçoivent d’autres médicaments, il était intéressant de documenter les effets du CS sur le cytochrome P450 et la NADPH-réductase (NADPH). Pour cette étude, deux modèles ont été utilisés: des lapins témoins (LT) et des lapins avec une réaction inflammatoire (LRI) afin de diminuer l’activité et l’expression du CYP. Six groupes contenant chacun cinq lapins ont été utilisés: un groupe sans CS et deux groupes qui ont pris oralement dans l’eau approximativement 20.5 mg/kg/jour de CS pendant 20 et 30 jours; les lapins des trois groupes restants ont pris du CS comme décrit plus haut, mais ont reçu 5 ml sous-cutanées de térébenthine afin de produire une réaction inflammatoire aseptique (RIA) deux jours avant leur sacrifice, c’est-à-dire aux jours -2, 18 et 28. Les hépatocytes ont été isolés pour évaluer l’activité et l’expression du CYP3A6, CYP1A2 et NADPH et aussi le ARNm de ces protéines. In vitro, nous avons étudié l’effet de différentes concentrations de CS-disaccharides sulfatés, 4S, 6S, et 4,6S de CS, sur l’activité et l’expression du CYP1A2 et du CYP3A6. Pour documenter la présence de la réaction inflammatoire, nous avons mesure les mucoprotéines, dans le sérum des lapins avec une réaction inflammatoire. Aussi nous avons mesuré la présence de l’oxide nitrique (NO) chez les hépatocytes de lapins contrôles et chez les hépatocytes des lapins avec une réaction inflammatoire. La translocation nucléaire du NF-κB a été etudiée par fluorescence chez les hépatocytes. Par comparaison aux lapins témoins, l’administration du CS pendant 20 et 30 jours n’affecte pas l’activité du CYP3A6 et du CYP1A2. La RIA a augmenté les mucoprotéines à 95,1±5,7 vs 8,4±1,6 mg/dl dans les lapins témoins (p<0,05). La RIA a diminué l’activité du CYP3A6 de 62% et l’activité du CYP 1A2 de 54%. Le CS n’empêché pas la diminution du CYP1A2 produite par la RIA. Par ailleurs, le CS n’affecte pas l’activité ni l’expression de la NADPH. La translocation nucléaire de NF-κB a été empêche par l’administration chronique de CS aux lapins avec RIA; en plus, la concentration de l’oxide nitrique n’a pas démontré une augmentation en présence de CS; par contre, CS n’empêche pas l’augmentation des séromucoïdes. Au contraire, CS affecte la diminution du CYP3A6 en fonction de temps et secondaire à la RIA. Dans ce group, CS a rétabli le niveau des protéines du CYP3A6 observé dans le group de lapins témoins. Pourtant cette croissance été independante de mRNA qui garde un niveau trés bas. Le plus remarcable a été la manière dont CS a augmenté la protéine du CYP3A6, sans avoir rétabli l’activité de cet isoforme. Finalement, in vitro, CS et ses trois disaccharides sulfatés (4S, 6S et 4,6S) n’affectent ni l’activité ni l’expression de CYP1A2, CYP3A6 et de la NADPH. En conclusion, l’administration chronique de CS n’affecte pas l’activité ni l’expression du CYP1A2, ou la diminution du CYP1A2 produite par la réaction inflammatoire. Le CS n’affecte pas l’activité ni l’expression du NADPH. Cependant, CS empêche la diminution du CYP3A6 en fonction de temps et secondaire à la RIA.

Modulation du cytochrome P450 par l’insuffisance rénale chronique dans un modèle murin transgénique

L’insuffisance rénale chronique (IRC) est associée à une diminution de la clairance métabolique des médicaments résultant en partie de l’inhibition des cytochromes P450 (CYP450) et des enzymes de phase II, notamment la N-acétyltransférase 2 (NAT2), tel que démontré chez le rat. Nous avons précédemment démontré le rôle de l'hormone parathyroïdienne (PTH) dans la diminution des CYP450 hépatiques chez le rat souffrant d’IRC. Toutefois, l’étude des mécanismes sous-jacents pouvant être facilitée par l’utilisation de souris transgéniques, l’objectif de cette étude consiste à confirmer ces résultats dans un modèle murin. D’abord, afin de valider ce modèle expérimental, une IRC a été induite par néphrectomie subtotale 3/4 chez des souris C57BL/6, puis l’expression protéique et génique des CYP450 et de la Nat2 hépatiques a été étudiée. Les résultats indiquent que l’IRC induit effectivement une diminution d’expression de ces enzymes dans un modèle murin. Ensuite, des souris mutantes pour le gène codant la PTH (PTH-/-) et les souris correspondantes de type sauvage (PTH+/+) ont été néphrectomisées, puis l’expression protéique et génique des CYP450 hépatiques a été analysée. Si la PTH est responsable de la diminution du CYP450 en situation d’IRC, les souris PTH-/- atteintes d’IRC ne devraient présenter aucune baisse d’expression. Les résultats obtenus pour les souris PTH-/- ne peuvent être interprétés, puisque chez les souris PTH+/+ atteintes d'IRC, le CYP450 hépatique est inchangé par rapport aux souris PTH+/+ témoins. Des expériences supplémentaires seront requises afin de déterminer si la régulation à la baisse du CYP450 précédemment observée est contrecarrée par l’absence de PTH.

Effet de l’insuffisance rénale chronique sur les enzymes du cytochrome P450 dans le cerveau de rat

Introduction: Nous avons déjà montré que l’insuffisance rénale chronique (IRC) entraîne une régulation négative du cytochrome P450 (CYP450) dans le foie et l’intestin de rat. La présente étude cherche à déterminer l’effet de l’IRC sur l’expression des enzymes du CYP450 dans le cerveau de rat. L’expression génique, protéique ainsi que l’activité des isoenzymes du CYP450 ont été analysées dans différentes régions du cerveau (hippocampe, cervelet, cortex et parenchyme cérébral) afin de déterminer l’effet de l’insuffisance rénale chronique sur le métabolisme cérébral des médicaments par le CYP450. Méthodes: Le cerveau entier de rats atteints d’IRC (induite par une néphrectomie sub-totale 5/6) et de rats témoins (laparotomie blanche) a été disséqué en 4 parties (cortex, cervelet, hippocampe et parenchyme cérébral). L’expression protéique et celle de l’ARNm des isoformes 1A, 2C11, 2D, 3A et 4A du cytochrome P450 a été étudiée respectivement par immunobuvardage de type Western et PCR en Temps Réel. L’activité du CYP3A a été mesurée par le métabolisme du DFB en DFH sur des préparations de microsomes de cerveau. Une technique de culture cellulaire d’astrocytes a été mise au point et a permis d’évaluer l’expression des enzymes dans ces cellules suite à l’incubation des astrocytes avec le sérum de rats atteints d’insuffisance rénale chronique. Résultats: Chez les rats atteints d’IRC, les niveaux géniques de CYP1A, 2C et 3A sont diminués d’au moins 40% (p < 0,05) dans presque toutes les parties étudiées. Les niveaux d’ARNm du CYP2D demeurent inchangés. De plus, une diminution significative d’au moins 45% (p < 0,05) de l’expression protéique des CYP1A, 2C et 3A est observée dans presque toutes les structures étudiées. L’activité enzymatique de CYP3A est diminuée significativement dans le cerveau de rats IRC, ainsi que l’expression des enzymes du CYP2C11 dans les astrocytes en culture lorsqu’incubés avec du sérum de rat urémique. Conclusions: Ces études démontrent que le cerveau est également affecté par l’IRC. Ceci se traduit par une diminution de l’expression protéique, génique, ainsi que de l’activité des enzymes du CYP450. Cette diminution pourrait expliquer une augmentation des effets secondaires dans le système nerveux central en IRC.

Characterizing the Expression of Cytochrome P450s in Breast Cancer Cells

Une résistance aux agents anticancéreux utilisés dans le traitement du cancer du sein est souvent associée à un échec de traitement. Des variations dans le devenir des agents anticancéreux dans l’organisme, sont des facteurs pouvant expliquer des phénomènes de résistance. Notre but était d’évaluer l’impact des isoenzymes du CYP450s, dans le métabolisme local des agents anticancéreux. Notre premier objectif était de valider un gène rapporteur pour nos analyses de PCR en temps réel. Pour ce faire, nous avons criblé l’expression de 6 gènes rapporteurs dans 23 lignées cellulaires. NUP-214 a été démontré comme étant le gène rapporteur le plus stable avec un écart-type de seulement 0.55 Ct. Notre deuxième objectif était de déterminer le niveau d’expression des ARNm de 19 isoformes du CYP450 dans plusieurs lignées cellulaires du cancer du sein. Les ARNm des CYP450s ont démontré une très grande variabilité entre les lignées cellulaires. Les isoformes CYP1B1 et CYP2J2 démontrent l’expression la plus importante pour la majorité des lignées. Notre troisième objectif était d’évaluer la corrélation entre l’expression des isoformes des CYP450s et leur activité métabolique en utilisant les substrats spécifiques du CYP1B1 et 2J2, 7-éthoxyrésorufine et ébastine, respectivement. Une forte corrélation (r2=0.99) fut observée entre l’activité métabolique vis-à-vis l’ébastine et l’expression du CYP2J2. De même, le métabolisme du 7-éthoxyrésorufine était fortement corrélé (r2=0.98) avec l’expression du CYP1B1. En résumé, ces résultats suggèrent que le métabolisme local des agents anticancéreux pourrait significativement moduler le devenir des agents anticancéreux dans l’organisme, et pourrait être ainsi, une source de résistance.

Purification and identification of specific RNA-binding protein that binds to the 3'UTR region of cytochrome P450aromatase mRNA in bovine granulosa cells

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Induction of cytochrome P-450 activity in individual Chironomus riparius Meigen larvae exposed to xenobiotics

Cytochrome P450 activity in individual Chironomus riparius larvae was measured using a microtiter plate adaptation of the ethoxyresorufin-O-deethylase (EROD) assay. The sensitivity of this biomarker was tested by exposing larvae to phenobarbital (0.5 and 1.0 mM) and permethrin (1 and 10 mug/g). Both chemicals induced EROD activity in C. riparius larvae by up to 1.58-fold with PB and 2.47-fold with permethrin. EROD induction was more pronounced after 48 h. The initially high EROD activity in the controls suggested that P450s are induced by stress. Feeding levels prior to exposure also had a significant effect on EROD activity. EROD activity compared to the control was highest when larvae were fed double the normal ration. These results indicate that EROD activity in individual C. riparius may be a useful biomarker to add to a suite of biomarkers for the detection of freshwater pollution. (C) 2002 Elsevier Science (USA). All rights reserved.

Taxonomic and Phylogenetic Relationships Between Species of the Genus Culex (Diptera: Culicidae) From Brazil Inferred From the Cytochrome c Oxidase I Mitochondrial Gene

Species of the genus Culex Linnaeus have been incriminated as the main vectors of lymphatic filariases and are important vectors of arboviruses, including West Nile virus. Sequences corresponding to a fragment of 478 bp of the cytochrome c oxidase subunit I gene, which includes part of the barcode region, of 37 individuals of 17 species of genus Culex were generated to establish relationships among five subgenera, Culex, Phenacomyia, Melanoconion, Microculex, and Carrollia, and one species of the genus Lutzia that occurs in Brazil. Bayesian methods were employed for the phylogenetic analyses. Results of sequence comparisons showed that individuals identified as Culex dolosus, Culex mollis, and Culex imitator possess high intraspecific divergence (3.1, 2.3, and 3.5%, respectively) when using the Kimura two parameters model. These differences were associated either with distinct morphological characteristics of the male genitalia or larval and pupal stages, suggesting that these may represent species complexes. The Bayesian topology suggested that the genus and subgenus Culex are paraphyletic relative to Lutzia and Phenacomyia, respectively. The cytochrome c oxidase subunit I sequences may be a useful tool to both estimate phylogenetic relationships and identify morphologically similar species of the genus Culex.

Cytochrome-b variation in Apis mellifera samples and its association with COI-COII patterns

Five Mbo I (Mbo-A, Mbo-M, Mbo-C(1), Mbo-C(2) and Mbo-C(3)) and Hinf I (Hinf-1 to Hinf-5) patterns were observed in Apis mellifera samples after restriction of a 485 bp fragment of the mitochondrial cytochrome-b (cyt-b) gene. Associating the cyt-b Restriction fragment length polymorphism (RFLP) pattern of each sample to its respective previously established COI-COII (Dra I sites) pattern, five restriction patterns (Mbo-C(1), Mbo-C(2), Mbo-C(3), Hinf-1 and Hinf-4) were observed in samples of maternal origin associated to the evolutionary branch C. No deletions or insertions were observed and the nucleotide substitution rate was estimated at 5.4%. Higher nucleotide diversity was observed among the branch C-haplotypes when compared with A and M lineages. Further studies are needed to confirm if the cyt-b + COI-COII haplotypes help to assign certain phylogeographic patterns to the branch C and to clarify phylogenetic relationships among A. mellifera subspecies.

A new genotype of Trypanosoma cruzi associated with bats evidenced by phylogenetic analyses using SSU rDNA, cytochrome b and Histone H2B genes and genotyping based on ITS1 rDNA

We characterized 15 Trypanosoma cruzi isolates from bats captured in the Amazon, Central and Southeast Brazilian regions. Phylogenetic relationships among T. cruzi lineages using SSU rDNA, cytochrome b, and Histone H2B genes positioned all Amazonian isolates into T. cruzi I (TCI). However, bat isolates from the other regions, which had been genotyped as T. cruzi II (TC II) by the traditional genotyping method based on mini-exon gene employed in this study, Were not nested within any of the previously defined TCII sublineages, constituting a new genotype designated as TCbat. Phylogenetic analyses demonstrated that TCbat indeed belongs to T. cruzi and not to other closely related bat trypanosomes of the subgenus Schizotrypanum, and that although separated by large genetic distances TO-tat is closest to lineage TCI. A genotyping method targeting ITS1 rDNA distinguished TCbat from established T. cruzi lineages, and from other Schizotrypanum species. In experimentally infected mice, TCbat lacked virulence and yielded loss parasitaemias. Isolates of TCbat presented distinctive morphological features and behaviour in triatomines. To date, TCbat genotype wall found only in bats from anthropic environments of Central and Southeast Brazil. Our findings indicate that the complexity of T. cruzi is larger than currently known, and confirmed bats as important reservoirs and potential source of T. cruzi infections to humans.

Excited-state absorption spectroscopy in oxidized Cytochrome c

This work reports on the excited-state absorption spectrum of oxidized Cytochrome c (Fe(3+)) dissolved in water, measured with the Z-scan technique with femtosecond laser pulses. The excited-state absorption cross-sections between 460 and 560 nm were determined with the aid of a three-energy-level model. Reverse saturable absorption was observed below 520 nm, while a saturable absorption process occurs in the Q-band, located around 530 nm. Above 560 nm, a competition between saturable absorption and two-photon absorption was inferred. These results show that Cytochrome c presents distinct nonlinear behaviors, which may be useful to study electron transfer chemistry in proteins by one- and two-photon absorption. In addition, owing to these nonlinear optical features, this molecule may be employed in applications involving photodynamics therapy and saturable absorbers. (C) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.

Superoxide radical protects liposome-contained cytochrome c against oxidative damage promoted by peroxynitrite and free radicals

The effects of nitrosative species on cyt c structure and peroxidase activity were investigated here in the presence of O(2)(center dot-) and anionic and zwitterionic vesicles. Nitrosative species were generated by 3-morpholinesydnonymine (SIN1) decomposition, using cyt c heme iron and/or molecular oxygen as electron acceptor. Far-and near-UV CD spectra of SIN1-treated cyt c revealed respectively a slight decrease of a-helix content (from 39 to 34%) and changes in the tryptophan structure accompanied by increased fluorescence. The Soret CD spectra displayed a significant decrease of the positive signal at 403 nm. EPR spectra revealed the presence of a low-spin cyt c form (S = 1/2) with g(1) = 2.736, g(2) = 2.465, and g(3) = 2.058 after incubation with SIN1. These data suggest that the concomitant presence of NO(center dot) and O(2)(center dot-) generated from dissolved oxygen, in a system containing cyt c and liposomes, promotes chemical and conformational modi. cations in cyt c, resulting in a hypothetical bis-histidine hexacoordinated heme iron. We also show that, paradoxically, O(2)(center dot-) prevents not only membrane lipoperoxidation by peroxide-derived radicals but also oxidation of cyt c itself due to the ability of O(2)(center dot-) to reduce heme iron. Finally, lipoperoxidation measurements showed that, although it is a more efficient peroxidase, SIN1-treated cyt c is not more effective than native cyt c in promoting damage to anionic liposomes in the presence of tert-ButylOOH, probably due to loss of affinity with negatively charged lipids. (C) 2009 Elsevier Inc. All rights reserved.

pH-Sensitive Binding of Cytochrome c to the Inner Mitochondrial Membrane. Implications for the Participation of the Protein in Cell Respiration and Apoptosis

Cytochrome c exhibits two positively charged sites: site A containing lysine residues with high pK(a) values and site L containing ionizable groups with pK(aobs),values around 7.0. This protein feature implies that cytochrome c can participate in the fusion of mitochondria and have its detachment from the inner membrane regulated by cell acidosis and alkalosis. In this study, We demonstrated that both horse and tuna cytochrome c exhibited two types of binding to inner mitochondrial membranes that contributed to respiration: a high-affinity and low-efficiency pi-I-independent binding (microscopic dissociation constant K(sapp2), similar to 10 nM) and a low-affinity and high-efficiency pH-dependent binding that for horse cytochrome c had a pK(a) of similar to 6.7. For tuna cytochrome c (Lys22 and His33 replaced with Asn and Trp, respectively), the effect of pH on K(sapp1), was less striking than for the horse heme protein, and both tuna and horse cytochrome c had closed K(sapp1) values at pH 7.2 and 6.2, respectively. Recombinant mutated cytochrome c H26N and H33N also restored the respiration of the cytochrome c-depleted mitoplast in a pH-dependent manner. Consistently, the detachment of cytochrome c from nondepleted mitoplasts was favored by alkalinization, suggesting that site Lionization influences the participation of cytochrome c in the respiratory chain and apoptosis.

Nitric oxide sensing by cytochrome c bonded to a conducting polymer modified glassy carbon electrode

A nitric oxide biosensor based on cytochrome c (an heme protein) covalently immobilized to poly(5-amino-1-naphthol) by using cyanuric chloride as a bridge was developed. The immobilization was studied by cyclic voltammetry and quartz crystal microbalance. The nitric oxide detection as a function of poly(5-amino-1-naphthol) amount was recorded, and the best result was obtained with the electrode prepared by 70 cycles. The sensitivity and detection limit were 0.015 mu A cm(-2)/mu mol L(-1) and 2.85 mu mol L(-1), respectively. (C) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.

Novel Application of 2D and 3D-Similarity Searches To Identify Substrates among Cytochrome P450 2C9, 2D6, and 3A4

Cytochrome P450 (CYP450) is a class of enzymes where the substrate identification is particularly important to know. It would help medicinal chemists to design drugs with lower side effects due to drug-drug interactions and to extensive genetic polymorphism. Herein, we discuss the application of the 2D and 3D-similarity searches in identifying reference Structures with higher capacity to retrieve Substrates of three important CYP enzymes (CYP2C9, CYP2D6, and CYP3A4). On the basis of the complementarities of multiple reference structures selected by different similarity search methods, we proposed the fusion of their individual Tanimoto scores into a consensus Tanimoto score (T(consensus)). Using this new score, true positive rates of 63% (CYP2C9) and 81% (CYP2D6) were achieved with false positive rates of 4% for the CYP2C9-CYP2D6 data Set. Extended similarity searches were carried out oil a validation data set, and the results showed that by using the T(consensus) score, not only the area of a ROC graph increased, but also more substrates were recovered at the beginning of a ranked list.

Mapping of Diepoxybutane Damage in the Cytochrome b Domain of Mitochondrial DNA and the β-globin Domain of Nuclear Chicken DNA Using Quantitative PCR

Diepoxybutane (DEB), a known industrial carcinogen, reacts with DNA primarily at the N7 position of deoxyguanosine residues and creates interstrand cross-links at the sequence 5'-GNC. Since N7-N7 cross-links cause DNA to fragment upon heating, quantative polymerase chain reaction (QPCR) is being used in this experiment to measure the amount of DEB damage (lesion frequency) with three different targets-mitochondrial (unpackaged), open chromatin region, and closed chromatin region. Initial measurements of DEB damage within these three targets were not consistent because the template DNA was not the limiting reagent in the PCR. Follow-up PCR trials using a limiting amount of DNA are still in progress although initial experimentation looks promising. Sequencing of these three targets to confirm the primer targets has only been successfully performed for the closed chromatin target and does not match the sequence from NIH used to design that primer pair. Further sequencing trials need to be conducted on all three targets to assure that a mitochondrial, open chromatin, and closed chromatin region are actually being amplified in this experimental series.