Genistein protects human mammary epithelial cells from benzo(a)pyrene-7,8-dihydrodiol-9,10-epoxide and 4-hydroxy-2-nonenal genotoxicity by modulating the glutathione/glutathione S-transferase system

Epidemiological studies have shown that ingestion of isoflavone-rich soy products is associated with a reduced risk for the development of breast cancer. In the present study, we investigated the hypothesis that genistein modulates the expression of glutathione S-transferases (GSTs) in human breast cells, thus conferring protection towards genotoxic carcinogens which are GST substrates. Our approach was to use human mammary cell lines MCF-10A and MCF-7 as models for non-neoplastic and neoplastic epithelial breast cells, respectively. MCF-10A cells expressed hGSTA1/2, hGSTA4-4, hGSTM1-1 and hGSTP1-1 proteins, but not hGSTM2-2. In contrast, MCF-7 cells only marginally expressed hGSTA1/2, hGSTA4-4 and hGSTM1-1. Concordant to the protein expression, the hGSTA4 and hGSTP1 mRNA expression was higher in the non-neoplastic cell line. Exposure to genistein significantly increased hGSTP1 mRNA (2.3-fold), hGSTP1-1 protein levels (3.1-fold), GST catalytic activity (4.7-fold) and intracellular glutathione concentrations (1.4-fold) in MCF-10A cells, whereas no effects were observed on GST expression or glutathione concentrations in MCF-7 cells. Preincubation of MCF-10A cells with genistein decreased the extent of DNA damage by 4-hydroxy-2-nonenal (150 mu M) and benzo(a)pyrene-7,8-dihydrodiol-9,10-epoxide (50 mu M), compounds readily detoxified by hGSTA4-4 and hGSTP1-1. In conclusion, genistein pretreatment protects non-neoplastic mammary cells from certain carcinogens that are detoxified by GSTs, suggesting that dietary-mediated induction of GSTs may be a mechanism contributing to prevention against genotoxic injury in the aetiology of breast cancer.

Epoxide ring opening in a zinc(II) complex in water without any Lewis acid catalyst: formation of only one diastereomer out of 2

The epoxide ring in 5,6-dihydro-5,6-epoxy-1,10-phenanthroline (L) opens up in its reaction with 4-methylaniline and 4-methoxyaniline in water in equimolar proportion at room temperature without any Lewis acid catalyst to give a monohydrate of 6-(4-methyl-phenylamino)-5,6-dihydro-1,10-phenanthrolin-5-ol (L′·H2O) and 6-(4-methoxyphenyl-amino)-5,6-dihydro-1,10-phenanthrolin-5-ol (L″) respectively. Reaction time decreases from 72 to 14 h in boiling water. But the yields become less. Reaction of L with Zn(ClO4)2·6H2O in methanol in 3:1 molar ratio at room temperature affords white [ZnL3](ClO4)2·H2O. The X-ray crystal structure of the acetonitrile solvate [ZnL3](ClO4)2·MeCN has been determined which shows that the metal has a distorted octahedral N6 coordination sphere. [ZnL3](ClO4)2·2H2O reacts with 4-methylaniline and 4-methoxyaniline in boiling water in 1:3 molar proportion in the absence of any Lewis acid catalyst to produce [ZnL′3](ClO4)2·4H2O and [ZnL″3](ClO4)2·H2O, respectively in 1–4 h time in somewhat low yield. In the 1H NMR spectra of [ZnL′3](ClO4)2·4H2O and [ZnL″3](ClO4)2·H2O, only one sharp methyl signal is observed implicating that only one diastereomer out of the 23 possibilities is formed. The same diastereomers are obtained when L′·H2O and L″ are reacted directly with Zn(ClO4)2·6H2O in tetrahydrofuran at room temperature in very good yields. Reactions of L′·H2O and L″ with Ru(phen)2Cl2·2H2O (phen = 1,10-phenanthroline) in equimolar proportion in methanol–water mixture under refluxing condition lead to the isolation of two diastereomers of [Ru(phen)2L′](ClO4)2·2H2O and [Ru(phen)2L″](ClO4)2·2H2O.

Reactions of toluquinone - cyclopentadiene Diels -Alder epoxide adducts with nucleophiles under heterogeneous conditions

Toluquinone-cyclopentadiene Diels-Alder epoxide adducts react with sulfur and oxygen nucleophiles under heterogeneous conditions, leading to products resulting from the epoxide ring opening and from skeletal rearrangement, respectively. Pyrolysis of the sulfanyl adducts gave the new 3-sulfanyltoluquinones (1).

An epoxide ring-opening approach for a short and stereoselective synthesis of icetexane diterpenoids

A new approach for the synthesis of the core skeleton of icetexane diterpenoids is presented and deals with an epoxide ring-opening reaction by metallated aromatic compounds. Employing this strategy, a short synthesis of an icetexane analogue of brussonol was achieved in just four steps from 2-allyl-cyclohexanone. (C) 2009 Elsevier Ltd. All rights reserved.

The absolute configuration of 1-(3 ',4 '-dihydroxycinnamoyl)cyclopentane-2,3-diol from the Amazonian tree Chimarrhis turbinata

An antioxidant, 1-(3',4'-dihydroxycinnamoyl) cyclopentane-2,3-diol [ or ( E)-2,3-dihydroxycyclopentyl-3-(3',4'-dihydroxyphenyl) acrylate ( 1)], and two known trans- and cis-chlorogenic acid methyl esters were isolated from the ethanolic extract of the leaves of Chimarrhis turbinata. The relative configuration of 1 was determined by NMR and by comparison of the circular dichroic spectrum ( CD) with those of the enantiomers of synthetic 3', 4'-dimethoxycinnamoyl analogues. The absolute configuration of one of the synthetic enantiomers was determined using the CD exciton chirality method. This established the structure of naturally occurring 1 as (E)- 2,3-dihydroxycyclopentyl- 3-(3', 4'-dihydroxyphenyl) acrylate.

Marine Fungi Aspergillus sydowii and Trichoderma sp Catalyze the Hydrolysis of Benzyl Glycidyl Ether

Whole cells of the marine fungi Aspergillus sydowii Gc12, Penicillium raistrickii Ce16, P. miczynskii Gc5, and Trichoderma sp. Gc1, isolated from marine sponges of the South Atlantic Ocean (Brazil), have been screened for the enzymatic resolution of (+/-)-2-(benzyloxymethyl)oxirane (benzyl glycidyl ether; 1). Whole cells of A. sydowii Gc12 catalyzed the enzymatic hydrolysis of (R,S)-1 to yield (R)-1 with an enantiomeric excess (ee) of 24-46% and 3-(benzyloxy)propane-1,2-diol (2) with ee values < 10%. In contrast, whole cells of Trichoderma sp. Gc1 afforded (S)-1 with ee values up to 60% and yields up to 39%, together with (R)-2 in 25% yield and an ee of 32%. This is the first published example of the hydrolysis of 1 by whole cells of marine fungi isolated from the South Atlantic Ocean. The hydrolases from the two studied fungi exhibited complementary regioselectivity in opening the epoxide ring of racemic 1, with those of A. sydowii Gc12 showing an (S) preference and those of Trichoderma sp. Gc1 presenting an (R) preference for the substrate.

Regulation der Stress-aktivierten Proteinkinasen durch den gentoxischen Benzo[a]pyren-Metaboliten BPDE

Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) sind ubiquitäre Verschmutzungen der Umwelt und entstehen während der unvollständigen Verbrennung organischen Materials wie Holz, Kohle und Erdöl. Werden diese chemisch nicht reaktiven PAK in den Körper aufgenommen, durchlaufen sie eine Reihe von enzymatischen Umsetzungen, die unter der Bezeichnung Fremdstoffmetabolismus zusammengefasst werden. Die chemische Umsetzung des PAK und Prokarzinogens Benzo[a]pyren (B[a]P) führt u.a. zur Bildung des reaktiven Metaboliten B[a]P-7,8-dihydrodiol-9,10-epoxid (BPDE). BPDE ist stark elektrophil und kann auf Grund dieser Eigenschaft an nukleophile Makromoleküle wie Proteine und DNA binden. Die Bildung von BPDE-DNA-Addukten resultiert in der Entstehung von Mutationen und kann zur Tumorbildung führen. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit sollte die Wirkung von BPDE als Modellsubstanz für gentoxische Agenzien auf intrazelluläre Signalkaskaden und die Konsequenzen der BPDE-Exposition bezüglich der Zellaktivität untersucht werden. Es konnte gezeigt werden, dass BPDE-Behandlung von Mausfibroblasten eine intrazelluläre Signalkaskade induziert, welche zur Aktivierung der Stressaktivierten Proteinkinasen (SAPK) JNK und p38 führt. An dieser Signalkaskade sind Src-ähnliche Kinasen beteiligt. BPDE-Behandlung führt in den untersuchten Mausfibroblasten zur Induktion von DNA-Einzelstrangbrüchen, deren Auftreten zeitlich mit der SAPK-Aktivierung korreliert. Die BPDEinduzierten DNA-Strangbrüche sind die Folge der Entfernung dieser Läsionen aus dem Genom durch die Nukleotidexzisionsreparatur (NER). Erkannt werden BPDE-DNA-Addukte durch die NERProteine XPA und XPC (Xeroderma Pigmentosum Komplementationsgruppe A und C). Nach der Erkennung von BPDE-DNA-Addukten kommt es zur Rekrutierung von Nukleasen, welche die vorliegende Läsion und umliegende Nukleotide aus dem Genom entfernen. In XPA- und XPCdefizienten Mausfibroblasten induziert BPDE daher keine DNA-Strangbrüche. Jedoch ist nur in XPCdefizienten Zellen, aber nicht in XPA-defizienten Zellen, die SAPK-Aktivierung drastisch reduziert. Behandlung von Mausfibroblasten mit Benzo[c]phenanthren-3,4-Diol-1,2-Epoxid, einem PAK, dessen DNA-Addukte schlecht durch NER-Faktoren erkannt und repariert werden, führt zu keiner SAPKAktivierung. Die Aktivierung von p38 und JNK scheint demnach abhängig zu sein von der Erkennung des primären DNA-Schadens. Die XPC-abhängige SAPK-Aktivierung schützt die Zellen vor BPDEabhängiger Toxizität, da sowohl XPC- als auch p38-defiziente Mausfibroblasten eine höhere Sensitivität gegenüber BPDE zeigen als korrespondierende Wildtypzellen. Zusamenfassend konnte in dieser Arbeit ein neuer Signalweg beschrieben werden, in dem DNASchäden, verursacht durch BPDE, über die XPC-abhängige DNA-Schadenserkennung, die Aktivierung der SAPK induziert. Diese Aktivierung der SAPK schützt vor BPDE-induzierter Toxizität.

Tailored epoxide monomers as building units for multifunctional poly(ethylene glycol)

Poly(ethylenglykol) (PEG) ist eines der wichtigsten Polymere für pharmazeutische und biomedizinische Zwecke. Dies lässt sich vor allen Dingen auf seine ausgezeichnete Biokompatibilität, seine hohe chemische Stabilität sowie seine sehr gute Wasserlöslichkeit zurückführen. Neben seiner Anwendung in Produkten wie Lebensmitteln und Kosmetika ist PEG vor allem im pharmazeutischen Bereich unersetzlich geworden. Hier dient PEG als Grundlage für Salben, es kommt aber auch in der sogenannten „PEGylierung“ zum Einsatz. Unter PEGylierung versteht man die kovalente Verknüpfung von PEG mit Wirkstoffmolekülen, beispielsweise Proteinen oder niedermolekularen Medikamenten. In der akademischen Forschung sind aber auch PEGylierte Nanopartikel oder durch PEG stablisierte Liposomen für die Applikation im Bereich der Medizin von hohem Interesse. Trotz seiner breiten Verwendung hat PEG zwei entscheidende Nachteile: Zum einen benötigt man gerade im Hinblick auf PEGylierungen viele funktionelle Gruppe, jedoch trägt PEG maximal zwei Hydroxyl-Gruppen (die Endgruppen), die für kovalente Verknüpfungen genutzt werden können. Zum anderen ist PEG nicht in physiologischer Umgebung abbaubar und kann daher in vivo oberhalb eines Molekulargewichts von 40 000 g/mol nicht eingesetzt werden, da sonst eine Ausscheidung über die Niere nicht möglich ist und eine ungewollte Anreicherung im Körper stattfindet.rnDie durch die geringe Anzahl an Endgruppen limitierte Beladungsdichte kann durch das Design neuer Epoxid-Derivate und deren statistischen Einbau in das PEG Rückgrat deutlich verbessert werden. Im ersten Teil dieser Arbeit werden drei neuartige funktionelle Oxirane vorgestellt, die systematisch mit Ethylenoxid copolymerisiert wurden, was die selektive Einführung verschiedener funktioneller Gruppen am Polymerrückgrat ermöglicht. Im Vordergrund der Betrachtungen standen die Eigenschaften der neuartigen multifunktionellen (mf)-PEG Copolymere im Hinblick auf ihr thermisches Verhalten sowie die Verteilung der funktionellen Gruppen (Mikrostruktur) innerhalb des PEG-Rückgrats. Die gezielte Adressierbarkeit der funktionellen Gruppen konnte durch verschiedene Modellreaktionen bestätigt werden. Darüber hinaus konnte gezeigt werden, dass sich mit der vorgestellten Synthesestrategie komplexe Hybridmaterialien, beispielsweise metallhaltige Polyether, darstellen lassen. Mit Hinblick auf die biomedizinischen Anwendungen und die Konkurrenz zu etablierten PEG-Hompolymeren, standen die Wasserlöslichkeit und die Toxizität der synthetisierten Materialien im Zentrum weiterer Untersuchungen. Alle dargestellten Polymere zeigten einen Trübungspunkt in Wasser, der sich in Abhängigkeit der Zusammensetzung und Hydrophobizität der Comonomere über ein weites Temperaturspektrum variieren und somit systematisch einstellen ließ. Die Toxizität der statistischen mf-PEGs lag im Bereich von PEG, was die mf-PEGs interessant für biomedizinische Anwendung macht.rnIm zweiten Teil der Arbeit wurden Copolymerisationen verwendet, um über erstmals hergestellte Epoxid-Inimere sauer spaltbare Einheiten in das Polyetherrückgrat einzuführen. Die neuen, verzweigten Strukturen wurden auf die Zersetzung in physiologisch relevantem Milieu untersucht. Die erzielte pH-abhängige Spaltbarkeit, kann für potenzielle Anwendungen beispielsweise in der Krebstherapie, von Vorteil sein.rn

Terreic acid, a quinone epoxide inhibitor of Bruton’s tyrosine kinase

Bruton’s tyrosine kinase (Btk) plays pivotal roles in mast cell activation as well as in B cell development. Btk mutations lead to severe impairments in proinflammatory cytokine production induced by cross-linking of high-affinity IgE receptor on mast cells. By using an in vitro assay to measure the activity that blocks the interaction between protein kinase C and the pleckstrin homology domain of Btk, terreic acid (TA) was identified and characterized in this study. This quinone epoxide specifically inhibited the enzymatic activity of Btk in mast cells and cell-free assays. TA faithfully recapitulated the phenotypic defects of btk mutant mast cells in high-affinity IgE receptor-stimulated wild-type mast cells without affecting the enzymatic activities and expressions of many other signaling molecules, including those of protein kinase C. Therefore, this study confirmed the important roles of Btk in mast cell functions and showed the usefulness of TA in probing into the functions of Btk in mast cells and other immune cell systems. Another insight obtained from this study is that the screening method used to identify TA is a useful approach to finding more efficacious Btk inhibitors.

Methyl Jasmonate Induces Lauric Acid ω-Hydroxylase Activity and Accumulation of CYP94A1 Transcripts but Does Not Affect Epoxide Hydrolase Activities in Vicia sativa Seedlings1

Treatment of etiolated Vicia sativa seedlings by the plant hormone methyl jasmonate (MetJA) led to an increase of cytochrome P450 content. Seedlings that were treated for 48 h in a 1 mm solution of MetJA stimulated ω-hydroxylation of 12:0 (lauric acid) 14-fold compared with the control (153 versus 11 pmol min−1 mg−1 protein, respectively). Induction was dose dependent. The increase of activity (2.7-fold) was already detectable after 3 h of treatment. Activity increased as a function of time and reached a steady level after 24 h. Northern-blot analysis revealed that the transcripts coding for CYP94A1, a fatty acid ω-hydroxylase, had already accumulated after 1 h of exposure to MetJA and was maximal between 3 and 6 h. Under the same conditions, a study of the enzymatic hydrolysis of 9,10-epoxystearic acid showed that both microsomal and soluble epoxide hydrolase activities were not affected by MetJA treatment.

Relating aromatic hydrocarbon-induced DNA adducts and c-H-ras mutations in mouse skin papillomas: the role of apurinic sites.

Mouse skin tumors contain activated c-H-ras oncogenes, often caused by point mutations at codons 12 and 13 in exon 1 and codons 59 and 61 in exon 2. Mutagenesis by the noncoding apurinic sites can produce G-->T and A-->T transversions by DNA misreplication with more frequent insertion of deoxyadenosine opposite the apurinic site. Papillomas were induced in mouse skin by several aromatic hydrocarbons, and mutations in the c-H-ras gene were determined to elucidate the relationship among DNA adducts, apurinic sites, and ras oncogene mutations. Dibenzo[a,l]pyrene (DB[a,l]P), DB[a,l]P-11,12-dihydrodiol, anti-DB[a,l]P-11,12-diol-13,14-epoxide, DB[a,l]P-8,9-dihydrodiol, 7,12-dimethylbenz[a]anthracene (DMBA), and 1,2,3,4-tetrahydro-DMBA consistently induced a CAA-->CTA mutation in codon 61 of the c-H-ras oncogene. Benzo[a]pyrene induced a GGC-->GTC mutation in codon 13 in 54% of tumors and a CAA-->CTA mutation in codon 61 in 15%. The pattern of mutations induced by each hydrocarbon correlated with its profile of DNA adducts. For example, both DB[a,l]P and DMBA primarily form DNA adducts at the N-3 and/or N-7 of deoxyadenosine that are lost from the DNA by depurination, generating apurinic sites. Thus, these results support the hypothesis that misreplication of unrepaired apurinic sites generated by loss of hydrocarbon-DNA adducts is responsible for transforming mutations leading to papillomas in mouse skin.

Long chain diol index and paleotemperature reconstruction for IODP Hole 306-U1313C

Recently, a new organic geochemical paleothermometer based on the relative abundance of long chain alkyl 1,13- and 1,15-diols, the so-called long chain diol index (LDI), was proposed. Because of its novelty, the proxy has not been reported for sediments older than 43 ka. We therefore determined the LDI for 14 sediment samples from the early Pleistocene between 2.49 and 2.41 Ma, comprising Marine Isotope Stage (MIS) 98 to 95, and converted the values to sea surface temperature (SST) estimates to test whether the LDI could be applied or not to the early Quaternary. We show that the long chain diols can be preserved in marine sediments from the early Pleistocene, although at our study site this is limited to periods of increased biomarker accumulation (glacials). Although the results are based on a limited time interval and number of samples, the similarity between LDI-based SST and alkenone-based SST from the same samples suggests that the LDI proxy may have potential for studies covering the entire Quaternary.

Toxicological profile for heptachlor/heptachlor epoxide /

ATSDR/TP-92/11.