Viable human buccal mucosa cells do not yield typical nucleoids: Impacts on the single-cell gel electrophoresis/comet assay

Buccal mucosa (BM) cells have been used in human biomonitoring studies for detecting DNA adducts and chromosomal damage in an epithelial cell population. In the present study, we have investigated if human BM cells are suitable for use in the single-cell gel electrophoresis (SCGE)/Comet assay as an approach for estimating the exposure of epithelial cells to DNA-damaging agents. Our results indicate that only a few cells from BM cell samples yield comets that can be analyzed by current methods, and that the yield of cells with comets is independent of the percentage of viable BM cells in the sample. Data generated after enzymatic enrichment of viable cells and immunomagnetic separation of epithelial cells suggest that most of the BM cells that do form comets are probably leukocytes. Moreover, by reevaluating specific cells after running the Comet assay, we found that viable epithelial BM cells give rise to atypical comets that are not included in the analysis. Comparing DNA migration patterns between small groups of smokers and nonsmokers indicated that long-term smoking had no effect on the subpopulation of cells that yield typical comets. Our results indicate that the SCGE assay, as it is commonly performed, may not be useful for genotoxicity monitoring in human epithelial BM cells.

Assessment of genetic damage induced by dental bleaching agents on mouse lymphoma cells by single cell gel (comet) assay

Dental bleaching is a simple and conservative procedure for aesthetic restoration of vital discoloured teeth. However, dental bleaching agents may represent a hazard to human health, especially by causing DNA strand breaks. Genotoxicity tests form an important part of cancer research and risk assessment of potential carcinogens. In the current study, the genotoxic potential associated with exposure to dental bleaching agents was assessed by the single cell gel (comet) assay in vitro. Six commercial dental bleaching agents (Clarigel Gold - Dentsply; Whitespeed - Discus Dental; Nite White - Discus Dental; Magic Bleaching - Vigodent; Whiteness HP - FGM and Lase Peroxide - DMC) were exposed to mouse lymphoma cells in vitro. The results pointed out that all dental bleaching agents tested contributed to the DNA damage as depicted by the mean tail moment. Clear concentration-related effects were obtained for DNA damaging, being the strongest effect observed at the highest dose of the hydrogen peroxide (Whiteness HP and Lase Peroxide, at 35% concentration). on the contrary, Whitespeed (Discus Dental) induced the lowest level of DNA breakage. Taken together, these results suggest that dental bleaching agents may be a factor that increases the level of DNA damage as detected by the single cell gel (comet) assay.

Neutralization of snake venom phospholipase A(2) toxins by aqueous extract of Casearia sylvestris (Flacourtiaceae) in mouse neuromuscular preparation

Aqueous extract of Casearia sylvestris (Flacourtiaceae) has been shown to inhibit enzymatic and biological properties of some Bothrops and Crotalus venoms and their purified phospholipase A(2) (PLA(2)) toxins. In this work we evaluated the influence of C sylvestris aqueous extract upon neuromuscular blocking and muscle damaging activities of some PLA(2)S (crotoxin from C. durissus terrificus, bothropstoxin-I from B.jararacussu, piratoxin-I from B. pirajai and myotoxin-II from B. moojeni) in mouse phrenic-diaphragm preparations. Crotoxin (0.5 mu M) and all other PLA2 toxins (1.0 mu M) induced irreversible and time-dependent blockade of twitches. Except for crotoxin, all PLA2 toxins induced significant muscle damage indices, assessed by microscopic analysis. Preincubation of bothropstoxin-I, piratoxin-I or myotoxin-II with C. sylvestris extract (1:5 (w/w), 30 min, 37 degrees C significantly prevented the neuromuscular blockade of preparations exposed to the mixtures for 90 min; the extent of protection ranged from 93% to 97%. The vegetal extract also neutralized the muscle damage (protection of 80-95%). Higher concentration of the C. sylvestris extract (1: 10, w/w) was necessary to neutralize by 90% the neuromuscular blockade induced by crotoxin. These findings expanded the spectrum of C. sylvestris antivenom activities, evidencing that it may be a good source of potentially useful PLA2 inhibitors. (c) 2007 Elsevier B.V.. All rights reserved.

Aspects of gene regulation in the diploid and tetraploid Odontophrynus americanus (Amphibia, Anura, Leptodactylidae)

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

A chromene and prenylated benzoic acid from Piper aduncum

In addition to nerolidol, 2',6'-dihydroxy-4'-methoxydihydrochalcone, methyl 2,2-dimethyl-8-(3'-methyl-2'-butenyl)-2H-1-chromene-6-carboxylate, methyl 2,2-dimethyl-2H-1-chromene-6-carboxylate and methyl 8-hydroxy-2,2-dimethyl-2H-1-chromene-6-carboxylate, two new natural products were isolated from the leaves of Piper aduncum, 2,2-dimethyl-2H-1-chromene-6-carboxylic acid and 3-(3',7'-dimethyl-2',6 '-octadienyl)-4-methoxybenzoic acid. The structures of the isolates were established based on analysis of spectroscopic data, including ES-MS. The DNA-damaging activity of the isolated compounds was also investigated against mutant strains of Saccharomyces cerevisiae. (C) 1999 Elsevier B.V. Ltd. All rights reserved.

Further bioactive piperidine alkaloids from the flowers and green fruits of Cassia spectabilis

The flowers of Cassia spectabilis yielded three new piperidine alkaloids, (-)-3-O-acetylspectaline (1), (-)-7-hydroxyspectaline (2), and iso-6-spectaline (3), together with the known (-)-spectaline (4). The green fruits of this plant were also investigated, resulting in the isolation of 1 and 4. Their structures were elucidated using a combination of multidimensional NMR and MS techniques, and relative stereochemistries were established by NOESY correlations and analysis of coupling constants. The DNA-damaging activity of these compounds was evaluated using a mutant yeast, Saccharomyces cerevisiae, assay.

Search for Antifungal and Anticancer Compounds from Native Plant Species of Cerrado and Atlantic Forest

Bioactivity-guided fractionation of several bioactive extracts obtained from Cerrado and Atlantic Forest plant species led to the isolation of potent DNA-damaging piperidine 1-5 and guanidine alkaloids 6-9 from Cassia leptophylla and Pterogyne nitens respectively, two common Leguminosae from Atlantic Forest. By means of biotechnological approach on Maytenus aquifolium, a species from Cerrado, moderate DNA-damaging sesquiterpene pyridine alkaloid 10-11 was isolated. Bioassay-guided fractionation on Casearia sylvestris, a medicinal plant species found in Cerrado and Atlantic Forest, led to the isolation of clerodane diterpenes 12-13 which showed effect on DNA. In addition, we have reported several interesting potent antifungal iridoids: 1β-hydroxy-dihydrocornin (14), 1α-hydroxy-dihydrocornin (15), α-gardiol (16), β-gardiol (17), plumericin (18), isoplumericin (19), 11-O-trans-caffeoylteucrein (20); ester derivative: 2-methyl-4-hydroxy-butyl-caffeoate (21), amide N-[7-(3'.4'-methylenedioxyphenyl)-2Z, 4Z-heptadienoyl] pyrrolidine (22) and triterpene viburgenin (23).

Evaluation of estrogenic, antiestrogenic and genotoxic activity of nemorosone, the major compound found in brown Cuban propolis

Background: Brown propolis is the major type of propolis found in Cuba; its principal component is nemorosone, the major constituent of Clusia rosea floral resins. Nemorosone has received increasing attention due to its strong in vitro anti-cancer action. The citotoxicity of nemorosone in several human cancer cell lines has been reported and correlated to the direct action it has on the estrogen receptor (ER). Breast cancer can be treated with agents that target estrogen-mediated signaling, such as antiestrogens. Phytoestrogen can mimic or modulate the actions of endogenous estrogens and the treatment of breast cancer with phytoestrogens may be a valid strategy, since they have shown anti-cancer activity.Methods: The aim of the present investigation was to assess the capacity of nemorosone to interact with ERs, by Recombinant Yeast Assay (RYA) and E-screen assays, and to determine by comet assay, if the compound causes DNA-damaging in tumoral and non-tumoral breast cells.Results: Nemorosone did not present estrogenic activity, however, it inhibited the 17-β-estradiol (E2) action when either of both methods was used, showing their antiestrogenicity. The DNA damage induced by the benzophenone in cancer and normal breast cells presented negative results.Conclusion: These findings suggest that nemorosone may have therapeutic application in the treatment of breast cancer. © 2013 Camargo et al.; licensee BioMed Central Ltd.

Characterization of anti-silencing factor 1 in Leishmania major

Anti-silencing factor 1 (ASF1) is a histone chaperone that contributes to the histone deposition during nucleosome assembly in newly replicated DNA. It is involved in chromatin disassembly, transcription activation and in the cellular response to DNA damage. In Leishmania major the ASF1 gene (LmASF1) is located in chromosome 20 and codes for a protein showing 67% of identity with the Trypanosoma brucei TbASF1a. Compared to orthologous proteins, LmASF1 conserves the main residues relevant for its various biological functions. To study ASF1 in Leishmania we generated a mutant overexpressing LmASF1 in L. major. We observed that the excess of LmASF1 impaired promastigotes growth rates and had no impact on cell cycle progress. Differently from yeast, ASF1 overproduction in Leishmania did not affect expression levels of genes located on telomeres, but led to an upregulation of proteins involved in chromatin remodelling and physiological stress, such as heat shock proteins, oxidoreductase activity and proteolysis. In addition, we observed that LmASF1 mutant is more susceptible to the DNA damaging agent, methyl methane sulphonate, than the control line. Therefore, our study suggests that ASF1 from Leishmania pertains to the chromatin remodelling machinery of the parasite and acts on its response to DNA damage.

2,3-Divinyl- und 2-Aryl-3-vinylindole als Bausteine zu Carbazolen und Versuche zur photochemischen und Ultraschall-induzierten 1,6-Elektrocyclisierung

Es wurden neue funktionalisierte Carbazole und anellierte Benzo[a]carbazole als potentielle pharmakologische Therapeutika durch 1,6-pi-Elektrocyclisierung auf photo-chemischem, thermischem und sonochemischem Weg synthetisiert und die Synthesemethoden der 1,6-pi-Elektrocyclisierung sowie der 2,3-Divinylindole und der 2-Aryl-3-vinylindole als entsprechende Ausgangsprodukte validiert und evaluiert. Es gelang weder das nach den Woodward-Hoffmann-Regeln erwartete primäre Cyclisierungsprodukt mit Indolochinodimethanstruktur noch die Existenz des in einer photochemischen Abfangreaktion daraus resultierenden Cycloprodukts NMR-spektroskopisch nachzuweisen, um den stereochemischen Verlauf der Cyclisierung vorherzusagen. Ergebnisse der quantenchemischen Berechnungen der Eduktmoleküle (AO-Koeffizienten der MO's, HOMO/LUMO-Energien) sowie der Übergangszustandsgeometrien der Cyclisierungen decken sich mit den experimentellen Daten. Divinyl- und 2-Aryl-3-vinylindole sind als Systeme mit Hexatriensymmetrie aufzufassen, deren Cyclisierungsverhalten sich mit den Woodward-Hoffmann-Regeln beschreiben läßt. Im Vergleich der verschiedenen 1,6-pi-Elektrocyclisierungsmethoden zeigte sich, daß die photochemische Variante eine elegante Synthesemethode darstellt, um funktionalisierte Carbazole und Benzo[a]carbazole mit unterschiedlichen pharmakologischen Aktivitäten unter schonenden Reaktionsbedingungen mit den vergleichbar höchsten Ausbeuten zu erhalten. Demgegenüber lieferten die Ultraschallreaktionen keine nachweisbaren Cyclisierungsprodukte. Die thermische Cyclisierung führte zur Gruppe der 1,2-Dihydrocarbazole. Sie bildeten sich in einer Folgereaktion durch [1,5s]-H-Verschiebung aus dem primär entstandenen Woodward-Hoffmann-Cyclisierungsprodukt. In abschließenden DNA-Bindestudien mit verschiedenen Testsystemen zeigte keine der synthetisierten Testsubstanzen DNA-Bindungsaktivität.

Untersuchungen zur Rolle des BH3-only-Proteins Bid bei der Stress-induzierten Apoptose in Karzinomzelllinien

Als BH3-only Protein gehört Bid zu den proapoptotischen Mitgliedern der Bcl-2 Familie, die während der Apoptose die Freisetzung Caspase-aktivierender Proteine aus den Mitochondrien kontrollieren. Bid zählt zu den potentesten BH3-only Proteinen und wird von vielen transformierten und nichttransformierten Zellen konstitutiv exprimiert. Ziel dieser Arbeit war es, Bid durch RNA-Interferenz stabil zu depletieren, um Bid-abhängige Apoptosewege in HeLa Zervixkarzinomzellen zu identifizieren, die von intrinsischen Stressstimuli sowie von konventionellen und neuartigen Chemotherapeutika induziert werden. Da Bid im Todesrezeptor-vermittelten Signalweg der Apoptose durch Caspase-8 gespalten und aktiviert wird, waren die Bid-depletierten Zellen signifikant vor der Fas/CD95-, TRAIL- oder TNF-α-induzierten Apoptose geschützt und zeigten nach Exposition mit allen drei Todesrezeptorliganden eine drastisch reduzierte Effektorcaspase-Aktivität und eine höhere Proliferationsrate als die Kontrollzellen. Eine ektopische Bidexpression in Bid knock down (kd) Zellen hob die Protektion vor der Fas- und TRAIL-induzierten Apoptose auf. Der Proteasominhibitor Epoxomicin, der Proteinkinase-Inhibitor Staurosporin oder die ER Stress-induzierenden Agenzien Tunicamycin, Thapsigargin und Brefeldin A lösten hingegen einen Bid-unabhängigen Zelltod aus. Allerdings konnten subletale Tunicamycin- oder Thapsigarginkonzentrationen HeLa Zellen für die TRAIL-induzierte Apoptose sensitivieren. Da der Synergieeffekt auf einer ER Stress-vermittelten Amplifizierung des Todesrezeptorwegs beruhte, zu der eine Tunicamycin-induzierte Steigerung der Expression des Todesrezeptors DR5 signifikant beitrug, erfolgte diese Sensitivierung nur in Bid-profizienten Zellen. Bid war in HeLa Zellen außerdem an der apoptotischen Signalkaskade beteiligt, die von den DNA-schädigenden Agenzien Etoposid, Doxorubicin und Oxaliplatin (Oxa) ausgelöst wird. Nach Behandlung mit Oxa zeigten die Bid kd Zellen eine verzögerte Caspase-2, -3, -8 und -9 Aktivierung, einen geringeren Verlust des mitochondrialen Membranpotentials sowie eine reduzierte Apoptose- und eine höhere Proliferationsrate als Bid-profiziente Zellen. Neben Bid war ein weiteres BH3-only Protein, Puma, an der Oxa-induzierten Effektorcaspase-Aktivierung beteiligt, da eine Puma-spezifische siRNA unabhängig vom Bidstatus der Zellen antiapoptotisch wirkte. Im letzten Teil der Arbeit wurde untersucht, welche Proteasen für die durch gentoxische Agenzien induzierte Spaltung und Aktivierung von Bid verantwortlich sind. Obwohl Caspasen für die Exekutionphase der Oxa-induzierten Apoptose notwendig waren, trugen sie weder zur initialen Bidaktivierung noch zur mitochondrialen Depolarisierung bei, da sie erst postmitochondrial aktiviert wurden. Konventionelle Calpaine hingegen wurden nach DNA-Schädigung bereits stromaufwärts der Mitochondrien aktiviert und der Calpaininhibitor Calpeptin reduzierte nicht nur die Bid- und Caspasespaltung, sondern auch die mitochondriale Depolarisierung signifikant. Diese Protektion durch Calpeptin fiel in Bid-depletierten Zellen signifikant geringer als in Bid-profizienten Kontrollzellen aus. Auch war in Oxa-behandelten Bid kd Zellen, die eine durch Caspase-2, -3 und -8 nicht spaltbare Bidmutante exprimierten, trunkiertes Bid nachweisbar, dessen Generierung durch Calpain-, aber nicht durch Caspaseinhibierung verhindert werden konnte. Zusammenfassend deuten diese Ergebnisse auf eine Calpain-abhängige Bidaktivierung stromaufwärts der Mitochondrien hin und zeigen, dass die BH3-only Proteine Bid und Puma wichtige Vermittler der Oxa-induzierten Apoptose in HeLa Zellen darstellen.

Mechanistic study of the effects of 8-oxo-7,8-dihydroguanine (8-oxoG) on reporter gene expression in mammalian cells

DNA damage causes replication errors, leading to genetic instability or cell death. Besides that, many types of DNA base modifications have been shown to interfere with transcriptional elongation if they are located in the transcribed DNA strand of active genes, acting as roadblocks for RNA polymerases. It is widely assumed that transcription blockage by endogenous DNA damage is responsible for the early cell senescence in organs and accelerated ageing observed in individuals with compromised nucleotide excision repair.rnThe aims of this work were to design new experimental systems for testing transcription blocking potentials of DNA base modifications in an individual gene and to apply these test systems to the investigation of the effects of a frequent endogenously generated base modification, namely 8-oxo-7,8-hydroxyguanine (8-oxoG), on the gene transcription in cells. Several experimental strategies were employed for this purpose. First, I constructed an episomal vector encoding for a short-lived EGFP-ODC fusion protein and measured expression of the reporter gene in permanently transfected clonal cell lines exposed to DNA damaging agents. Second, the expression of plasmid-borne EGFP gene damaged with photosensitisers to obtain one or several oxidative purine modifications per plasmid molecule was determined in transiently transfected human and mouse host cells in an approach known as “host cell reactivation”. As a prerequisite for these experiments, a robust method of precise quantitative measurement of the EGFP gene expression in transiently transfected cells by flow cytometry was developed and validated. Third, I elaborated a very efficient procedure for insertion of synthetic oligonucleotides carrying 8-oxoG into plasmid DNA, avoiding any unwanted base damage and strand breaks. The consequences of 8-oxoG placed in defined positions in opposing DNA strands of the EGFP gene for transcription were measured by host cell reactivation in cells with functional 8-oxoguanine DNA glycosylase (OGG1) gene and in OGG1 null cells.rnThe results obtained in Ogg1-/- cells demonstrated that unrepaired 8-oxoG, even if situated in the transcribed DNA strand, does not have any negative effect on the reporter gene transcription. On the other hand, as few as one 8-oxoG was sufficient to cause a significant decrease of the gene expression in OGG1-proficient cell lines, i.e. in the presence of base excision repair. For two analysed positions of 8-oxoG in the plasmid DNA, the inhibition of gene transcription by the base modification correlated with the efficiency of its excision by purified OGG1 protein under cell-free conditions. Based on these findings, it has to be concluded that the observed decrease of transcription is mediated by excision of the base modification by OGG1 and probably caused by the repair-induced single-strand breaks. The mechanism of transcription inhibition by 8-oxoG is therefore clearly distinct from stalling of elongating RNA polymerase II complexes at the modified base.

Regulation des Proteins Alpha-Synuclein während der zellulären Alterung

α-Synuclein wird durch Mutationen sowie der Ausbildung von Proteinaggregaten namens Lewy-Körperchen mit der Entstehung der altersassoziierten Parkinson-Krankheit in Verbindung gebracht. Sowohl familiäre als auch sporadische Fälle sind durch erhöhte α-Synuclein-Spiegel gekennzeichnet. In familiären Fällen wurden Multiplikationen des α-Synuclein-Gens als Ursache für die erhöhte Expression aufgedeckt. In sporadischen Fällen stellt die Alterung den entscheidenden Risikofaktor für die Entstehung der Krankheit dar. Daher wurde in der vorliegenden Arbeit die Regulation von α-Synuclein während der zellulären Alterung in humanen Fibroblasten untersucht. In seneszenten Zellen konnte ein Anstieg der α-Synuclein-Expression nachgewiesen werden, der jedoch die Löslichkeit des Proteins nicht veränderte. Damit scheint die zelluläre Alterung per se nicht für die Aggregation des Proteins, wie sie in Form von Lewy-Körperchen bei z. B. Patienten der Parkinson-Krankheit beobachtet wird, verantwortlich zu sein. Möglicherweise ist die Hochregulation von α-Synuclein eine Folge der Akkumulation von DNA-Schäden in den seneszenten Zellen. Diese Korrelation konnte in jungen Zellen nach dem Einsatz verschiedener DNA-schädigender Agenzien bestätigt werden. Die Untersuchung des Regulationsmechanismus ergab, dass die erhöhte Expression von α-Synuclein in Folge von DNA-Schäden über den ERK1/2-MAPK-Signalweg vermittelt wird. In seneszenten Zellen konnte ebenfalls ein Einfluss dieses Signalweges auf die Expression von α-Synuclein beobachtet werden, allerdings scheint dieser nicht alleinig für die Hochregulation verantwortlich zu sein. Des Weiteren ergab die Betrachtung des γH2A.X-Spiegels nach Induktion von DNA-Schäden, dass α-Synuclein möglicherweise eine protektive Funktion besitzt, da dessen Überexpression zu einer verringerten und die Herunterregulation zu einer vermehrten DNA-Schädigung führte. Die Analyse der subzellulären Lokalisation von α-Synuclein ergab außerdem, dass es in jungen Zellen nach der Induktion von DNA-Schäden zu einer Translokation des Proteins in den Zellkern kommt. Diese Translokation war in seneszenten Zellen verringert. Dies lässt vermuten, dass α-Synuclein in jungen Zellen nach DNA-Schädigung durch den ERK1/2-MAPK-Signalweg hochreguliert wird und durch die Translokation in den Zellkern möglicherweise die Transkription von protektiven Genen beeinflusst oder an DNA-Reparatur-Prozessen beteiligt ist. In seneszenten Zellen ist das Protein zwar deutlich stärker exprimiert, der Transport in den Zellkern jedoch verringert, wodurch die protektive Wirkung im Zellkern herabgesetzt wäre.

Analysis of zinc oxide nanoparticles as a potential mutagen of respiratory epithelia

Metallische Nanopartikel und ihre Oxide (z.B. ZnO NP, TiO2 NP und Fe2O3 NP) werden aufgrund ihrer chemischen und physikalischen Eigenschaften häufig als Additive in der Reifenproduktion, in Katalysatoren, Lebensmitteln, Arzneimitteln und Kosmetikprodukten verwendet. Künftig wird ein kontinuierlicher Anstieg der industriellen Anwendung (~ 1663 Tonnen im Jahr 2025) mit gesteigerter Freisetzung in die Umwelt erwartet, was zwangsläufig zu einer vermehrten Aufnahme über das respiratorische Epithel führt. Metalldampffieber ist als gesundheitsschädigender Effekt von Metalloxid-haltigen Aerosolen (z.B. ZnO) nach Inhalation bekannt. Immunreaktionen, wie beispielsweise Entzündungen, werden häufig mit der Entstehung von Sauerstoffradikalen (ROS) in Verbindung gebracht, die wiederum zu DNA-Schäden führen können. Drei mögliche Ursachen der Genotoxität werden angenommen: direkte Interaktion von Nanopartikeln mit intrazellulären Strukturen, Interaktion von Ionen dissoziierter Partikel mit intrazellulären Strukturen sowie die Entstehung von ROS initiiert durch Partikel oder Ionen.rnDie vorliegende Studie befasst sich mit den Mechanismen der Genotoxizität von ZnO Nanopartikeln (ZnO NP), als Beispiel für metallische Nanopartikel, im respiratorischen Epithel. In der Studie wurde gezielt die intrazelluläre Aufnahme und Verteilung von ZnO NP, deren Toxizität, deren DNA schädigendes Potential sowie die Aktivierung der DNA damage response (DDR) analysiert.rnEs konnten kaum internalisierte ZnO NP mittels TEM detektiert werden. Innerhalb der ersten Sekunden nach Behandlung mit ZnO NP wurde spektrofluorometrisch ein starker Anstieg der intrazellulären Zn2+ Konzentration gemessen. In unbehandelten Zellen war Zn2+ in granulären Strukturen lokalisiert. Die Behandlung mit ZnO NP führte zu einer Akkumulation von Zn2+ in diesen Strukturen. Im zeitlichen Verlauf verlagerten sich die Zn2+-Ionen in das Zytoplasma, sowie in Zellkerne und Mitochondrien. Es wurde keine Kolokalisation von Zn2+ mit den frühen Endosomen und dem endoplasmatischen Retikulum beobachtet. Die Vorbehandlung der Zellen mit Diethylen-triaminpentaessigsäure (DTPA), als extrazellulärem Komplexbildner, verhinderte den intrazellulären Anstieg von Zn2+ nach Behandlung mit den Partikeln.rnDie Behandlung mit ZnO NP resultierte in einer zeit- und dosisabhängigen Reduktion der zellulären Viabilität, während die intrazelluläre ROS-Konzentrationen in den ersten 30 min leicht und anschließend kontinuierlich bis zum Ende der Messung anstiegen. Außerdem verringerte sich das mitochondriale Membranpotential, während sich die Anzahl der frühapoptotischen Zellen in einer zeitabhängigen Weise erhöhte. rnDNA Doppelstrangbrüche (DNA DSB) wurden mittels Immunfluoreszenz-Färbung der γH2A.X foci sichtbar gemacht und konnten nach Behandlung mit ZnO NP detektiert werden. Die Vorbehandlung mit dem Radikalfänger N-Acetyl-L-Cytein (NAC) resultierte in stark reduzierten intrazellulären ROS-Konzentrationen sowie wenigen DNA DSB. Die DNA Schädigung wurde durch Vorbehandlung mit DTPA ganz verhindert.rnDie Aktivierung der DDR wurde durch die Analyse von ATM, ATR, Chk1, Chk2, p53 und p21 mittels Western Blot und ELISA nach Behandlung mit ZnO NP überprüft. Der ATR/Chk1 Signalweg wurde durch ZnO NP nicht aktiviert. Die Komplexierung von Zn2+ resultierte in einer verminderten ATM/Chk2 Signalwegaktivierung. Es zeigte sich, dass das Abfangen von ROS keinen Effekt auf die ATM/Chk2 Signalwegaktivierung hatte.rnZusammengefasst wurde festgestellt, dass die Exposition mit ZnO NP in der Entstehung von ROS, reduzierter Viabilität und vermindertem mitochondrialem Membranpotential resultiert, sowie zeitabhängig eine frühe Apoptose initiiert. ZnO NP dissoziierten extrazellulär und wurden schnell als Zn2+ über unbekannte Mechanismen internalisiert. Die Zn2+-Ionen wurden im Zytoplasma, sowie besonders in den Mitochondrien und dem Zellkern, akkumuliert. Die DDR Signalgebung wurde durch ZnO NP aktiviert, jedoch nicht durch NAC inhibiert. Es wurde gezeigt, dass DTPA die DDR Aktivierung komplett inhibierte. Die Behandlung mit ZnO NP induzierte DNA DSB. Die Inhibition von ROS reduzierte die DNA DSB und die Komplexierung der Zn2+ verhinderte die Entstehung von DNA DSB.rnDiese Daten sprechen für die Dissoziation der Partikel und die hierbei freigesetzten Zn2+ als Hauptmediator der Genotoxizität metallischer Nanopartikel. rn

A NOVEL FUNCTION FOR AURORA B KINASE IN THE REGULATION OF P53 BY PHOSPHORYLATION

The mitotic kinase Aurora B plays a pivotal role in mitosis and cytokinesis and governs the spindle assembly checkpoint which ensures correct chromosome segregation and normal progression through mitosis. Aurora B is overexpressed in breast and other cancers and may be an important molecular target for chemotherapy. Tumor suppressor p53 is the guardian of the genome and an important negative regulator of the cell cycle. Previously, it was unknown whether Aurora B and p53 had mutual regulation during the cell cycle. A small molecule specific inhibitor of Aurora B, AZD1152, gave us an indication that Aurora B negatively impacted p53 during interphase and mitosis. Here, we show the antineoplastic activity of AZD1152 in six human breast cancer cell lines, three of which overexpress HER2. AZD1152 specifically inhibited Aurora B kinase activity, thereby causing mitotic catastrophe, polyploidy and apoptosis, which in turn led to apoptotic death. Further, AZD1152 administration efficiently suppressed tumor growth in orthotopic and metastatic breast cancer cell xenograft models. Notably, it was found that the protein level of Aurora B kinase declined after inhibition of Aurora B kinase activity. Investigation of the underlying mechanism suggested that AZD1152 accelerated the protein turnover of Aurora B by enhancing its ubiquitination. As a consequence of inhibition of Aurora B, p53 levels were increased in tissue culture and murine models. This hinted at a possible direct interaction between p53 and Aurora B. Indeed, it was found that p53 and Aurora B exist in complex and interact directly during interphase and at the centromere in mitosis. Further, Aurora B was shown to phosphorylate p53 at several serine/threonine residues in the DNA binding domain and these events caused downregulation of p53 levels via ubiquitination mediated by Mdm2. Importantly, phosphorylation of threonine 211 was shown to reduce p53’s transcriptional activity while other phosphorylation sites did not. On a functional level, Aurora B was shown to reduce p53’s capacity to mediate apoptosis in response to the DNA damaging agent, cisplatin. These results define a novel mechanism for p53 inactivation by Aurora B and imply that oncogenic hyperactivation or overexpression of Aurora B may compromise p53’s tumor suppressor function.