Wśród wielu właściwości amiloryd jest interkalatorem DNA i inhibitorem topoizomerazy II inhibitorem. Poprzednie prace wykazały, że najbardziej stabilną konformacją dla amilorydu jest płaska, tricykliczna struktura z wiązaniami wodorowymi. Aby określić czy zdolność amilorydu do interkalacji do DNA i hamowania DNA topoizomerazy II była zależna od zdolności do przyjmowania konformacji cyklicznej, zbadaliśmy zależność struktura-aktywność dla 12 analogów amilorydu. Te analogi zawierały modyfikacje strukturalne, które mogłyby pozwolić lub utrudniać tworzenie konformacji cyklicznej. Testy empiryczne składające się z biofizyczne, biochemiczne i komórkowe, a także obliczeniowe modelowanie molekularne. modelowania molekularnego, zostały wykorzystane do określenia właściwości konformacyjnych tych cząsteczek. właściwości konformacyjne tych cząsteczek oraz do określenia, czy interkalowały do DNA i hamowały topoizomerazę II. W szczególności zmierzyliśmy zdolność tych związków do 1) zmiany profilu denaturacji termicznej DNA, 2) modyfikowania hydrodynamicznego zachowania DNA, 3) hamowania katalitycznej aktywność oczyszczonej topoizomerazy DNA II in vitro, 4) promowanie topoizomerazy II-zależne rozszczepienie DNA i 5) hamują funkcje związane z DNA topoizomerazą II w nienaruszonych komórkach. Wyniki wskazały, że tylko te analogi zdolne do cyklizacji mogą interkalować do DNA i hamować topoizomerazę II. Tak więc, zdolność amilorydu i 12 badanych analogów do interkalacji do DNA i hamowania topoizomerazy II wydaje się zależeć od zdolności do istnienia w planarnej, tricyklicznej konformacji z wiązaniami wodorowymi. --- Alkaloidy indochinolinowe stanowią ważną klasę związków przeciwmalarycznych, związki przeciwbakteryjne i przeciwwirusowe. Indolo[2,3-b]chinoliny są rodziną interkalatorów DNA i inhibitorów topoizomerazy II. interkalatorów DNA i inhibitorów topoizomerazy II, syntetycznych analogów neokryptolepiny, alkaloidu tradycyjnie stosowanego w afrykańskiej medycynie ludowej. Te substancje cytotoksyczne są obiecującymi środkami przeciwnowotworowymi. Aktywni przedstawiciele indolo[2,3-b]chinoliny wpływają na błony modelowe i naturalne. Odrębna struktura i hydrofobowość związków prowadzi do znacznych różnic w zakłócających efektów na organizację i funkcję błon. Nasze wyniki również wskazują również na silny związek między obecnością łańcucha a Poct cząsteczki, a także zdolnością do przyłączania się do karboksyfluoresceiny do liposomów w zakresie 0,02-0,06 mM. Ponadto, korelacja korelacja między wiązaniem z neutralną dimyristoilofosfatydylocholiną (DMPC) lub ujemnie naładowaną dimyristoilofosfatydylocholiną:dimyristoilofosfatydyloglicerolem (DMPC:DMPG, 9:1 w/w), jak również do duchów erytrocytów i pKa, stwierdzono również również znaleziono. Wszystkie związki powodują hemolizę w warunkach izotonicznych z stężenie powodujące 50% hemolizę (HC50) w zakresie 0,12-0,88 mM. Stężenie zależny od stężenia wpływ hamujący badanych środków na erytrocyty erytrocytów badano również aktywność acetylocholinoesterazy. --- Naturalnie występujące 1,8-dihydroksyantrachinony są rozważane jako jako potencjalne czynniki rakotwórcze. Tutaj chcieliśmy wyjaśnić możliwy mechanizm ich genotoksyczności. genotoksyczności. Wszystkie trzy testowane antrachinony, emodyna, aloe-emodyna i dantron, wykazały zdolność do hamowania niekowalencyjnego wiązania bisbenzimidu Hoechst 33342 do izolowanego DNA i w mysich komórkach chłoniaka L5178Y porównywalną do inhibitora topoizomerazy II i interkalatora m-amsakryny. W teście bezkomórkowym teście dekatenacji, emodyna wywierała silniejszy, dantron podobny i aloe-emodyna słabsze hamowanie aktywności topoizomerazy II niż m-amsakryna. Analizę chromosomalnego stopnia uszkodzenia DNA indukowanego przez te antrachinony przeprowadzono w komórkach mysiego chłoniaka L5178Y. Zmutowane komórki indukowane antrachinonami wykazały podobne zmiany chromosomalne w porównaniu z inhibitorami topoizomerazy II inhibitorami etopozydu i m-amsakryny, ale różniły się od mutantów indukowanych przez alkilator DNA metanosulfonian etylu. Dane te potwierdzają koncepcję, że hamowanie aktywności katalitycznej topoizomerazy II przyczynia się do genotoksyczności i mutagenności indukowanej antrachinonem. --- DNA ma silne powinowactwo do wielu heterocyklicznych barwników aromatycznych, takich jak akrydyna i jej pochodnych. Lerman w 1961 r. po raz pierwszy zaproponował interkalację jako źródło tego powinowactwa. tego powinowactwa, a ten sposób wiązania DNA od tego czasu przyciągnął znaczne badania. Organiczne interkalatory mogą hamować syntezę kwasów nukleinowych in kwasów nukleinowych in vivo i są obecnie powszechnie stosowanymi lekami przeciwnowotworowymi w terapii klinicznej. Kowalencyjne przyłączenie organicznych interkalatorów do kompleksów koordynacyjnych metali przejściowych, metalointerkalatorów, może prowadzić do nowych interakcji DNA, które wpływają na aktywność biologiczną. aktywność biologiczną. Kompleksy metali z aromatycznymi ramionami bocznymi mogą działać jako kompleksy dwufunkcyjne: wiążą się z DNA zarówno poprzez koordynację metalu, jak i poprzez interkalację przyłączonego liganda aromatycznego. Te aromatyczne ramiona boczne wprowadzają nowe tryby wiązania DNA, obejmujące wzajemne oddziaływania grup funkcyjnych funkcjonalnych utrzymywanych w bliskiej odległości. Aktywność biologiczna zarówno cis- jak i i trans-diaminowych kompleksów Pt(II) jest dramatycznie zwiększona przez dodanie interkalatorów z wiązaniami σ. Zbadaliśmy nową klasę metaloorganicznych kompleksów "piano-stool" Ru(II) i Os(II) arenowych kompleksów przeciwnowotworowych typu [(η(6)-arene)Ru/Os(XY)Cl](+). Tutaj XY jest, na przykład, etylenodiaminą (en), a ligand arenowy może przybierać wiele form, w tym tetrahydroantracen, bifenyl, lub p-cymen. Oddziaływania aren-nukleobaza mogą mieć znaczący wpływ zarówno na kinetykę wpływ zarówno na kinetykę, jak i termodynamikę wiązania DNA. W szczególności, aktywność cytotoksyczna, zniekształcenia konformacyjne, rozpoznawanie przez białka wiążące DNA DNA i mechanizmy naprawcze są zależne od arenu. Główną trudnością w opracowywaniu leków przeciwnowotworowych jest oporność krzyżowa, zjawisko polegające na tym, że komórka że komórka oporna na jeden lek jest również oporna na inny lek z tej samej klasy. klasy. Te nowe kompleksy nie są oporne krzyżowo z cisplatyną na komórki rakowe stanowią one nową klasę środków przeciwnowotworowych, o mechanizmie działania działania, który różni się od leku przeciwnowotworowego cisplatyny i jej analogów. Kompleksy Ru-arenowe kompleksy o podwójnej funkcji są silniejsze w stosunku do komórek nowotworowych niż niż ich nieinterkalujące analogi. W niniejszym artykule skupiamy się na ostatnich badaniach dwufunkcyjnych metaloorganicznych kompleksów Ru(II)- i Os(II)-arenu oraz metodach stosowane do wykrywania interkalacji areny-DNA. Odnosimy te interakcje do mechanizmu z mechanizmem działania przeciwnowotworowego i zależnościami struktura-aktywność. Interakcje interakcje między tymi kompleksami i DNA wykazują bliskie podobieństwa do tych z kowalencyjnych wielopierścieniowych aromatycznych czynników rakotwórczych, w szczególności do N7-alkilujących związków związków interkalujących. Kompleksy Ru-aren wykazują jednak pewne nowe cechy. Klasyczna interkalacja i wytłaczanie zasady obok metalizowanej zasady jest dla {(η(6)-bifenylo)Ru(etylenodiamina)}(2+) adduktów 14-merowego dupleksu, podczas gdy penetrujący aren dupleksu, podczas gdy penetrująca interkalacja arenu występuje dla adduktów niearomatycznego nieporęcznego interkalatora {(η(6)-tetrahydroantracenu)Ru(etylenodiaminy)}(2+) z 6-merowym dupleksem. Wprowadzenie wprowadzenie dwufunkcyjnych kompleksów Ru-arenu wprowadza nowe mechanizmy aktywności przeciwnowotworowej, nowe mechanizmy ataku na DNA i nowe koncepcje dla rozwoju zależności struktura-aktywność. Mamy nadzieję, że ta dyskusja stymulować przemyślane i ukierunkowane badania nad projektowaniem przeciwnowotworowych przeciwnowotworowych z wykorzystaniem tych unikalnych metod. --- Uważa się, że cytotoksyczność kilku klas przeciwnowotworowych interkalatorów DNA wynikać z zaburzeń metabolizmu DNA po uwięzieniu jądrowego enzymu topoizomerazy enzymu topoizomerazy DNA II jako kowalencyjnego kompleksu na DNA. Tutaj, molekularne interakcje silnego leku przeciwnowotworowego amsakryny (m-AMSA), inhibitora topoizomerazy II, w żywych komórkach nowotworowych K562 zostały zbadane przy użyciu powierzchniowo wzmocnionej spektroskopii Ramana (SER). Praca opiera się na danych z wcześniej przeprowadzonych modelowych eksperymentów SER dotyczących amsakryny/DNA, lek/topoizomeraza II i lek/DNA/topoizomeraza II w wodnych roztworach buforowych roztworach buforowych. Dane SER wskazały na dwa rodzaje oddziaływań amsakryny w modelowych kompleksach modelowych kompleksach z samą topoizomerazą II lub w kompleksie trójskładnikowym: niespecyficzne (poprzez cząsteczkę akrydyny) i specyficzne dla konformacji enzymu (poprzez łańcuch boczny leku). Te dwa rodzaje interakcji zostały ujawnione przez widma mikro-SER amsakryny w żywych komórkach nowotworowych K562. Nasze dane wskazują na specyficzne interakcje amsakryny z topoizomerazą II poprzez łańcuch boczny leku (szczególna cecha kompleksów lek/topoizomeraza II i trójskładnikowych kompleksów) jest kluczowa dla jej aktywności hamującej. --- Wpływ cyjanomorfolinyldoksorubicyny, morfolinyldoksorubicyny, doksorubicyny, i aktynomycynę D badano na oczyszczonych białaczkach mysich (L1210) DNA topoizomerazy I i II. Badano również odwijanie i sieciowanie DNA. Stwierdzono stwierdzono, że 1) morfolinyldoksorubicyna, cyjanomorfolinyldoksorubicyna i Aktynomycyna D (ale nie doksorubicyna) stymulowała indukowane topoizomerazą DNA I rozszczepienie w określonych miejscach DNA; 2) tylko doksorubicyna i aktynomycyna D stymulowały DNA przez topoizomerazę DNA II; 3) przy wyższych stężeniach leku, interkalatory DNA interkalatory DNA hamowały rozszczepienie DNA za pośrednictwem enzymu indukowane przez topoizomerazę DNA topoizomerazę I, jak również topoizomerazę II; 4) tylko tylko cyjanomorfolinyldoksorubicyna wytwarzała wiązania krzyżowe DNA-DNA; nie można było być obserwowane; i 5) siła interkalacji DNA (odwijania) morfolinyldoksorubicyny była około 2 razy mniejsza niż doksorubicyny. Dane wskazują, że niektóre interkalatory DNA są nie tylko inhibitorami topoizomerazy DNA topoizomerazy DNA, ale działają również na topoizomerazę DNA I. Stabilizacja intermediatów rozszczepienia przez interkalatory DNA jest dwukrotnie mniejsza niż w przypadku doksorubicyny. przez interkalatory może mieć wspólny mechanizm dla topoizomerazy DNA topoizomerazy I i DNA topoizomerazy II. --- Akumulacja mRNA gadd153 jest silnie stymulowana w komórkach ssaków przez zabiegi, które zatrzymują wzrost lub uszkadzają DNA (A. J. Fornace, Jr. et al., Mol. Cell. Biol., 9: 4196-4203, 1989). W poprzednich badaniach wykazaliśmy, że zwiększona ekspresja gadd153 po leczeniu kilkoma czynnikami uszkadzającymi DNA środki były pośredniczone transkrypcyjnie (J. D. Luethy et al., J. Biol. Chem., 265: 16521-16526, 1990). Aby lepiej zdefiniować specyficzność tej odpowiedzi, mamy ustanowiliśmy czuły system reporterowy, w którym stabilnie zintegrowaliśmy chimeryczny gen zawierający promotor gadd153 połączony z regionem kodującym acetylotransferazy chloramfenikolu (CAT) do genomu komórek HeLa. Aktywacja transkrypcji z promotora gadd153 była monitorowana przez określanie poziomów aktywności CAT w lizatach komórkowych przygotowanych z gadd153CAT/HeLa poddanych działaniu różnych czynników. Promotor gadd153 był silnie aktywowany przez szerokie spektrum czynników genotoksycznych, w tym czynniki naśladujące promieniowanie UV środki, środki sieciujące i alkilujące DNA, interkalatory DNA i inhibitory topoizomerazy. inhibitory topoizomerazy. Spośród testowanych czynników uszkadzających DNA, tylko promieniowanie X i bleomycyna nie indukowały aktywności promotora gadd153. Środki które hamują replikację i podział komórek oraz środki, które w inny sposób powodują cytotoksyczność lub zatrzymanie wzrostu również miały niewielki wpływ na aktywność promotora gadd153 aktywność. Ekspresja chimerycznego genu gadd153CAT w xeroderma pigmentosum Komórki grupy A, które mają niedobór naprawy DNA przez wycięcie nukleotydów dimerów pirymidynowych, była maksymalnie indukowana przy dawkach UV co najmniej 6-krotnie niższych niż niż te wymagane do podobnej indukcji w komórkach HeLa z niedoborem naprawy. Jednakże, aktywność promotora gadd153 indukowana metanosulfonianem metylu była podobna w obu liniach komórkowych. obu liniach komórkowych. Wstępna obróbka nowobiocyną hamowała zarówno UV, jak i metanosulfonian metylu. jak i indukowaną metanosulfonianem ekspresję gadd153CAT. Podsumowując, dane te wskazują, że: (a) promotor gadd153 jest szybko i specyficznie aktywowany przez uszkodzenie DNA; (b) zmieniona struktura DNA jest sygnałem indukującym dla aktywacji szlaku transdukcji sygnału odpowiedzialnego za zwiększoną ekspresję gadd153 ekspresję; oraz (c) regulacja gadd153 przez zatrzymanie wzrostu jest różna od tej uszkodzenia DNA. Zatem komórki gadd153CAT/HeLa są użytecznym modelem do badania mechanizmów molekularnych związanych z zatrzymaniem wzrostu. mechanizmów molekularnych związanych z odpowiedzią na uszkodzenia DNA i zapewniają system reporterowy do badań przesiewowych potencjalnych czynników genotoksycznych. --- Elektroforeza żelowa w polu impulsowym z wykorzystaniem jednorodnego pola elektrycznego zastosowano do analizy aktywności antynowotworowej środków przeciwnowotworowych wobec ludzkich komórek raka szyjki macicy HeLa S3. Duokarmycyny (DUM), nowe antybiotyki przeciwnowotworowe o ultra silnym działaniu hamującym wzrost komórek powodowały fragmentację DNA przy 10-krotności ich wartości IC50 przy 2-godzinnej ekspozycji. ekspozycji. Przy 100-krotności ich wartości IC50, rozmiar najmniejszych fragmentów wynosił około 245 par kilobazowych (kbp). DUMA, DUMB1 i DUMB2 wykazywały podobne wzorce fragmentacji DNA DNA, co sugeruje podobne mechanizmy działania. Fragmentację DNA wykryto również w komórkach traktowanych producentami rodników, interkalatorami i inhibitorami topoizomerazy. inhibitorami topoizomerazy. Dwa pasma o wielkości około 1800 i 1500 kbp były powszechnie wykryte w komórkach traktowanych DUM i tymi środkami. Ponadto wykryto fragmenty około 900 kbp wykryto w komórkach traktowanych inhibitorem topoizomerazy inhibitorem topoizomerazy, 4'-(9-akrydynyloamino)metanosulfon-m-anizydyną, oraz fragmenty w szerokim zakresie wielkości między 700 a 245 kbp. w szerokim zakresie wielkości od 700 do 245 kbp w komórkach traktowanych producentami rodników producentami rodników, bleomycyną i neokarzinostatyną. DUM wykazały charakterystyczny wzór fragmentacji DNA charakterystyczny wzór fragmentacji DNA, ponieważ oba typy fragmentów indukowane przez inhibitor topoizomerazy inhibitor topoizomerazy i producentów rodników były wykrywane jednocześnie, sugerując nowy sposób interakcji z DNA. Środki sieciujące DNA i inhibitory mitotyczne nie indukowały fragmentacji DNA w tych warunkach. Elektroforeza elektroforeza żelowa w polu impulsowym jest potencjalnie przydatna do scharakteryzowania DNA różnych środków przeciwnowotworowych na poziomie komórkowym. --- Inhibitory topoizomerazy I stanowią nową rodzinę leków przeciwnowotworowych. Pochodne pochodne kamptotecyny, topotecan i irinotecan, stanowią nową broń w naszym arsenale w walce z ludzkim rakiem. arsenale do walki z ludzkim rakiem. Te dwa leki działają specyficznie na poziomie kompleksu topoizomeraza I-DNA i stymulują rozszczepienie DNA. Ten mechanizm nie ogranicza się do kamptotecyn. Liczne trucizny topoizomerazy I w tym substancje wiążące DNA w rowku podrzędnym, takie jak Hoechst 33258 i interkalatory DNA takie jak alkaloidy benzofenantrydyny i pochodne indolokarbazolu. i pochodne indokarbazolu. Inna ważna grupa inhibitorów topoizomerazy I obejmuje leki, które zapobiegają lub odwracają tworzenie kompleksu topoizomeraza I-DNA. Wiele z tych supresorów topoizomerazy I to produkty naturalne (beta-lapachon, diospiryna, topostatyna, topostyna, flawonoidy), które, jak się uważa, oddziałują bezpośrednio z enzymem bezpośrednio z enzymem. Niniejszy przegląd dotyczy różnych rodzin trucizn i supresorów topoizomerazy I. Przedstawiono ich pochodzenie, charakter chemiczny i mechanizm działania. Zależności między wiązaniem leku do DNA i inhibicją topoizomerazy I. --- N-benzyladriamycyna (AD 288) jest wysoce lipofilowym, półsyntetycznym kongenerem doksorubicyny (DOX). W przeciwieństwie do DOX, która stymuluje rozszczepienie dwuniciowego DNA poprzez stabilizując kompleksy topoizomerazy II/DNA, AD 288 jest katalitycznym inhibitorem topoizomerazy. inhibitorem topoizomerazy II, zdolnym do zapobiegania aktywności topoizomerazy II na DNA. Stężenie AD 288 wymagane do zahamowania topoizomerazy katalizowanej przez topoizomerazę II dekatenacji połączonych sieci kinetoplastowego DNA było porównywalne do stężenia do DOX. Jednakże, AD 288 nie stabilizował tworzenia rozszczepialnych kompleksów ani nie stymulował rozszczepiania DNA za pośrednictwem topoizomerazy II. Ponadto, AD 288 hamował tworzenie rozszczepialnych kompleksów przez etopozyd w sposób sposób zależny od stężenia. Ludzkie komórki CCRF-CEM i mysie komórki J774. 2 wykazujące oporność na DOX, tenipozyd lub 3'-hydroksy-3'-deaminodoksorubicynę poprzez zmniejszoną aktywność topoizomerazy II pozostawały wrażliwe na AD 288. Badania te sugerują, że AD 288 hamuje aktywność topoizomerazy II poprzez zapobieganie początkowemu niekowalencyjnemu wiązaniu topoizomerazy II z DNA. Ponieważ AD 288 jest silnym interkalatorem DNA, katalityczne hamowanie jest osiągana poprzez uniemożliwienie dostępu enzymu do miejsc wiązania DNA. Wyniki te pokazują również, że specyficzne podstawienia na aminosugarze DOX mogą zmieniać mechanizm hamowania topoizomerazy II. --- Nieprawidłowa ekspresja związanego z jądrem enzymu topoizomerazy DNA II (topoizomerazy II) została powiązana z fenotypem in vitro promieniowania nadwrażliwych na promieniowanie komórek ataksji-teleangiektazji (A-T) oraz w modyfikowaniu wrażliwości komórek eukariotycznych na topoizomerazę komórek eukariotycznych na leki hamujące topoizomerazę II [np. interkalator DNA amsakryna (mAMSA)]. Aby zbadać takie zależności, różne ludzkie komórki transfekowane wirusami SV40 i Epstein-Barr i Epsteina-Barr ludzkie linie komórkowe pochodzące z normalnych, A-T lub wrażliwych na promieniowanie UV xeroderma pigmentosum zostały zbadane pod kątem ich wrażliwości na mAMSA wraz z bezpośrednimi i pośrednimi pomiarami ekspresji topoizomerazy II. Przedstawiamy identyfikację linii komórkowej fibroblastów A-T transformowanych SV40 z nienormalnie wysokim poziomem topoizomerazy II w ekstraktach białek jądrowych, co określone przez immunoblotting, pomiar dekatenacji kinetoplastowego DNA aktywność i zależną od mAMSA aktywność sieciowania DNA-białko w filtrze test wiązania. Przy użyciu testu cytometrii przepływowej do analizy reaktywności jąder z poliklonalnym przeciwciałem antytoizomerazowym II, stwierdzono nadprodukcję we wszystkich fazach cyklu komórkowego. Wysokie poziomy topoizomerazy II były związane z nadwrażliwością (5-10-krotną) na opóźnienie cyklu komórkowego wywołane przez mAMSA, zabicie komórki i pęknięcie nici DNA (oznaczane w warunkach denaturujących białko). warunki). Komórki Xeroderma pigmentosum (grupa A) wykazywały normalną odpowiedź na mAMSA. na mAMSA. Wyniki dostarczają dowodów na to, że potencjał komórkowy do generowania uszkodzeń DNA zależnych od topoizomerazy II jest głównym czynnikiem w regulującym wrażliwość na mAMSA. Ponadto, niedostateczna ekspresja topoizomerazy II nie wydaje się być głównym czynnikiem opisującym fenotyp in in vitro fenotypu A-T. Odkrycia odnoszą się również do tego, w jaki sposób zmiany w strukturze i funkcji chromatyny strukturze i funkcji chromatyny mogą odzwierciedlać lub dyktować ekspresję topoizomerazy II w ludzkich komórkach. --- Zainteresowanie ligandami interkalującymi DNA jako lekami przeciwnowotworowymi znacznie się rozwinęło od czasu klinicznego sukcesu doksorubicyny. Jednakże, pomimo dużej ilości "racjonalnego projektowania" syntetycznych interkalatorów DNA, tylko kilka takich związków okazało się klinicznie użytecznych. Niniejszy przegląd pokrótce przedstawia historię interkalatorów DNA jako klinicznie stosowanych leków przeciwnowotworowych, podsumowuje znane zależności między strukturą a aktywnością eksperymentalną i sposobami działania, a także konkluduje że czynnikiem powolnego postępu jest to, że większość prac nad tymi związkami została przeprowadzona przez chemików, którzy generalnie byli bardziej zainteresowani interakcjami ligand/DNA niż opracowywaniem leków. Przyszły rozwój tej klasy opiera się na starannym rozważeniu biochemicznych przyczyn stojących za powszechnymi ograniczeń obecnych leków. Najważniejsze z nich to oporność komórek niecyklizujących, szybki rozwój (nawet przez komórki cyklizujące) oporności poprzez ekspresję zarówno glikoproteiny P, jak i zmienionej topoizomerazy II, ograniczenia w dystrybucji i transporcie leku do nowotworów, niskie pozanaczyniowe pH w guzach i kardiotoksyczne skutki uboczne chromoforów chinonoidowych. chromoforów chinonoidowych. Rozważania te zapewniają zestaw ograniczeń dotyczących właściwości fizykochemicznych, które należy uwzględnić w przyszłych projektach. Jednakże, w ramach tych ograniczeń istnieją użyteczne przyszłe możliwości rozwoju DNA jako leków przeciwnowotworowych. Obejmują one: (i) produkcję inhibitorów topoizomerazy (poprzez uwzględnienie interakcji lek/białko, jak również interakcji lek/białko, jak również lek/DNA); (ii) rozwój aktywowanych redukcyjnie aktywowanych redukcyjnie chromoforów jako środków selektywnych wobec niedotlenienia; oraz (iii) zastosowanie interkalatorów DNA o znanej orientacji wiązania DNA jako "nośników" do dostarczania innych reaktywnej funkcjonalności specyficznie (sekwencyjnie, regio- i site-specifically) do DNA. --- Amsakryna, interkalator DNA i inhibitor topoizomerazy II, jest skutecznym środkiem antyleukemogennym. środek antyleukemogenny. Badanie to przeprowadzono w celu oceny toksyczności subchronicznej toksyczność amsakryny u szczurów po cyklicznym klinicznym schemacie dawkowania i jako jako eksperyment ustalający zakres dla późniejszego testu biologicznego rakotwórczości. Grupy 30 samców szczurów Wistar podawano lek dożylnie w dawkach 0, 0,25, 1,0 i 3,0 mg/kg dziennie przez 5 dni, a następnie przez 23 dni bez leczenia. Ten cykl dawkowania i odzyskiwania powtórzono sześć razy, aby symulować ludzkie kliniczne stosowanie leku u ludzi. Oceny hematologii, chemii klinicznej oraz patologii brutto i mikroskopowej i patologii mikroskopowej przeprowadzono 3 i 21 dni po zakończeniu dawkowania w pierwszym, trzecim i szóstym cyklu. W trakcie badania nie odnotowano zgonów. badania. Utrata sierści, biegunka, urazy ogona, chromodakryorrhea i rhinorrhea obserwowano głównie u zwierząt, którym podawano dawkę 3 mg/kg. Wypadanie włosów i biegunka i biegunka występowały w okresach dawkowania i na ogół ustępowały w fazie rekonwalescencji każdego cyklu. każdego cyklu. Oba te objawy nasilały się stopniowo w drugiej połowie badania. w drugiej połowie badania. Utrata masy ciała i zmniejszone spożycie pokarmu w grupie 3 mg/kg podczas każdego tygodnia dawkowania. Po zakończeniu badania, średnia masa ciała i spożycie pokarmu w grupie 3 mg/kg były znacząco niższe niż w grupie kontrolnej odpowiednio o około 20 i 50%. Zaznaczone, odwracalna leukopenia związana ze zmniejszeniem liczby neutrofili i limfocytów limfocytów wystąpiła w cyklach pierwszym i trzecim u zwierząt, którym podawano odpowiednio 1 i odpowiednio 3 mg/kg. Odwracalną neutropenię obserwowano również w grupie 3 mg/kg w cyklu 6. Podobny wpływ na liczbę płytek krwi zaobserwowano w grupie 3 mg/kg we wszystkich trzech analizowanych cyklach. Bezwzględna i względna masa jąder w grupie 3 mg/kg była znacząco mniejsza niż w grupie kontrolnej nośnika we wszystkich punktach czasowych w trzecim i szóstym cyklu. we wszystkich punktach czasowych w trzecim i szóstym cyklu. Względne masy jąder były również zmniejszona w grupie 1 mg/kg w cyklu 6. Odwracalne zmniejszenie bezwzględnej względnej masy śledziony wystąpiły we wszystkich grupach leczonych lekiem w cyklu 1 i dla grupa 3 mg/kg w cyklu 3. Zubożenie limfoidalne (śledziona, grasica, węzły chłonne), wyraźna hipokomórkowość szpiku kostnego, segmentalna degeneracja kanalików nasiennych i nabłonka jelitowego. i zwyrodnienie komórek nabłonka jelitowego obserwowano przy dawce 3 mg/kg. Z wyjątkiem zmian w jądrach, które pozostały widoczne pod koniec cyklu 6. cyklu 6, zmiany patologiczne były odwracalne podczas 23-dniowego okresu rekonwalescencji po każdym cyklu. każdego cyklu. Wyniki pokazują, że subchroniczna toksyczność amsakryny jest zgodna z mechanizmem cytotoksycznym i że narządy docelowe to ogólnie tkanki o najwyższych wskaźnikach obrotu komórkowego. Dawki podawane w tym badaniu wywoływały szereg efektów, które były minimalne przy 0,25 mg/kg i ograniczające dawkę przy 3 mg/kg i dlatego zostały uznane za odpowiednie do zastosowania w w kolejnym teście biologicznym rakotwórczości. --- Aby odkryć nowe leki do leczenia neuroblastomy, wcześniej przeanalizowaliśmy panel panel leków i zidentyfikowaliśmy 30 aktywnych środków przeciwko komórkom neuroblastoma. Tutaj przeprowadziliśmy analizę ekspresji genów za pomocą mikromacierzy w celu monitorowania wpływu tych środków na linię komórek neuroblastoma i wykorzystaliśmy mapę łączności (cMAP) do zbadania przypuszczalnego mechanizmu działania nieznanych leków. Najpierw porównaliśmy profile ekspresji 10 związków występujących zarówno w naszym zbiorze danych, jak i w bazie danych cMAP i zaobserwowaliśmy wysokie wyniki łączności dla 7 z 10 dopasowanych leków, niezależnie od niezależnie od różnic w wykorzystywanych liniach komórkowych. Ekran cMAP dla niescharakteryzowanych leków wskazał sygnaturę pochodnej epoksyantrachinonu (EAD) pasowała do profili wielu znanych leków ukierunkowanych na DNA (inhibitory topoizomerazy inhibitory topoizomerazy I/II, interkalatory DNA i środki alkilujące DNA), jak przewiduje jego strukturę. Podobny wynik uzyskano poprzez zapytanie o naszą wewnętrzną mapę NB-cMAP (http://pob.abcc.ncifcrf.gov/cgi-bin/cMAP), bazy danych zawierającej profile zawierającej profile 30 aktywnych leków. Wyniki te sugerują, że pochodna epoksyantrachinonu może hamować komórki neuroblastoma poprzez celowanie w replikację DNA zahamowanie replikacji DNA. Dane eksperymentalne pokazują również, że pochodna epoksyantrachinonu rzeczywiście indukuje pęknięcia podwójnej nici DNA poprzez alkilację DNA i hamowanie aktywności topoizomerazy. Nasze badania wskazują, że pochodna epoksy pochodna antrachinonu może być nowym inhibitorem topoizomerazy DNA, który może być potencjalnie stosowany w leczeniu neuroblastomy lub innych pacjentów z rakiem. --- Kilka nowych alkaloidów pirydoakrydynowych, dehydrokuanoniamina B (1), shermilamina C (2) i cystodytyna J (3), oprócz znanych związków cystodytyny A (4), kuanoniaminy D (5), shermilaminy B (6) i eilatyny (7), zostały wyizolowane z Fidżi Cystodytes sp. ascidian. Ich struktury zostały określone przez analizy dane spektroskopowe. Związki te wraz z wcześniej opisaną pirydoakrydyną, diplaminą (8), wykazały zależne od dawki hamowanie proliferacji w ludzkich komórkach nowotworowych okrężnicy (HCT) in vitro. Wszystkie związki hamowały za pośrednictwem topoizomerazy (TOPO) II dekatenację kinetoplastycznego DNA (kDNA) w sposób sposób zależny od dawki. Zdolność pirydoakrydyn do hamowania dekatenacji kDNA za pośrednictwem TOPO II dekatenacji kDNA korelowała z ich potencjałem cytotoksycznym i zdolnością do do interkalacji do DNA grasicy cielęcej. Wyniki te sugerują, że zakłócenie funkcji TOPO II, po interkalacji, jest prawdopodobnym mechanizmem, za pomocą którego przez który pirydoakrydyny hamują proliferację komórek HCT. Inkorporacja pokazują, że pirydoakrydyny zaburzają syntezę DNA i RNA przy niewielkim wpływie na syntezę białek. niewielki wpływ na syntezę białek. Wydaje się, że DNA jest głównym celem komórkowym alkaloidów pirydoakrydyny. Wyniki te są zgodne z wynikami dla znanych interkalatorów DNA. --- Alkaloidy aporfiny (+)-dicentryna i (+)-bulbocapnina są cząsteczkami nieplanarnymi cząsteczki pozbawione cech normalnie związanych z wiązaniem DNA przez interkalację lub wiązanie w mniejszym rowku. Co zaskakujące, dicentryna wykazała znaczną aktywność jako inhibitor topoizomerazy II (EC 5.99.1.3), a także była aktywna w teście odwijania DNA w teście odwijania DNA. Odwijanie DNA sugeruje interkalację DNA, co może wyjaśnić hamowanie topoizomerazy II. Bulbocapnina, która różni się od różni się od dicentryny jedynie obecnością grupy hydroksylowej w pozycji 11 i nieobecnością grupy metoksylowej w pozycji 9, była nieaktywna we wszystkich testach. Modelowanie molekularne modelowanie wykazało, że dicentryna może osiągnąć względnie płaską konformację, podczas gdy bulbocapnina nie może, ze względu na interakcję steryczną między grupą 11-hydroksylową a tlenem pierścienia metylenodioksylowego. Obserwacje te sugerują, że dicentryna jest "adaptacyjnym" interkalatorem DNA, który może wiązać DNA tylko przez przyjmując nieco napiętą konformację planarną. Wymóg suboptymalnej konformacji do osiągnięcia wiązania DNA wydaje się czynić dicentrynę słabszym inhibitorem topoizomerazy II niż bardzo planarny alkaloid oksoaporfiny liriodenina. Wyniki te sugerują, że może być możliwe modulowanie wiązania DNA DNA i aktywność biologiczną leków poprzez modyfikacje wpływające na ich zdolność do przyjmowania konformacji planarnych. --- Działanie leku przeciwnowotworowego amsakryny wydaje się obejmować interakcje molekularne interakcje zarówno z DNA, jak i topoizomerazą II. Wcześniej wykazano, że że interkalatory DNA mogą hamować działanie amsakryny i kilku innych trucizn topoizomerazy II. trucizn topoizomerazy II, przypuszczalnie w wyniku interferencji z DNA miejsca wiązania enzymu. Pokazujemy tutaj, że cząsteczki leków, takie jak N-fenylometanosulfonamid, które naśladują anilinowy łańcuch boczny amsakryny, hamują cytotoksyczność przeciwko hodowanemu mysiemu rakowi płuc Lewisa amsakryna, analogi amsakryny, w tym asulakryna i DACA (dichlorowodorek N-[2-(dimetyloamino)-etylo]akrydyno-4-karboksyamidu) i etopozyd. W przeciwieństwie do tego, cytotoksyczność doksorubicyny była nieznacznie zwiększona przez współinkubację z N-fenylometanosulfonamidem. Cytotoksyczność amsakryny była również modulowana w ludzkich liniach komórkowych białaczki Jurkat, okrężnicy HCT-8 i okrężnicy HT-29 liniach komórkowych. Ponieważ o-AMSA, analog amsakryny zawierający grupę metoksylową w pozycji orto, a nie w pozycji meta, wiadomo, że jest nieaktywny jako lek przeciwnowotworowy. leku, zdolności orto i metoksy-podstawionych pochodnych metylo-N-fenylokarbaminianu do odwrócenia cytotoksyczności amsakryny, asulakryny, i DACA. Podstawienie orto zmniejszyło aktywność, podczas gdy podstawienie meta nieznacznie ją zwiększała, co sugeruje, że łańcuchy boczne wiązały się do miejsca podobnego do tego zajmowanego przez amsakrynę. Aby ustalić, czy warianty łańcucha bocznego warianty łańcuchów bocznych aktywnie hamowały tworzenie kowalencyjnych kompleksów DNA-topoizomerazy II hodowane komórki traktowano amsakryną lub asulakryną, zbierano, i lizowano bezpośrednio na żelach akrylamidowych przed elektroforezą i Western blotting w celu identyfikacji niezwiązanej z DNA topoizomerazy II. Ekstrahowalna topoizomeraza II została zubożona w komórkach inkubowanych z amsakryną, ale częściowo przywrócona przez kokulturę z N-fenylokarbaminianem metylu. Odkrycia te są zgodne z hipotezą hipotezą, że cząsteczki o niskiej masie cząsteczkowej mogą modulować działanie trucizn topoizomerazy II poprzez bezpośrednie oddziaływanie z enzymem. --- Uważa się, że cytotoksyczne działanie kilku klas interkalatorów DNA przeciwnowotworowego Uważa się, że wynikają one z pewnych zaburzeń metabolizmu DNA po uwięzieniu enzymu jądrowego topoizomerazy DNA II jako kowalencyjnego kompleksu na DNA. Tutaj badaliśmy wychwytywanie topoizomerazy II i wzorce syntezy DNA w odniesieniu do ostrym działaniem cytotoksycznym 4'-(9-akrydynyloamino)metanosulfonu-m-anizydu (mAMSA) lub mitoksantronu na ludzkie fibroblasty transformowane SV40. Te dwa interkalatory DNA różniły się znacznie pod względem potencjału cytotoksycznego, mitoksantron jest 24-krotnie bardziej toksyczny niż mAMSA, gdy jest testowany przez hamowanie klonogenności. klonogenności. Chociaż oba leki indukowały opóźnienie G2 w stężeniach cytotoksycznych, Komórki traktowane mAMSA odzyskały normalny rozkład faz cyklu komórkowego w ciągu 24 godzin. usunięcia leku, podczas gdy komórki traktowane mitoksantronem nadal gromadziły się w G2 do 48 godzin po leczeniu lekiem z dowodem całkowitego zahamowania wejścia w mitozę. W porównaniu z mAMSA, mitoksantron wykazywał podobną zdolność do indukowania rozszczepialnych kompleksów w komórkowym DNA i tylko 2-krotnie większą zdolność do hamowania syntezy DNA. W ciągu 4 godzin po zakończeniu leczenia komórki traktowane mAMSA odzyskały normalne tempo syntezy DNA, podczas gdy ciągłe obniżenie syntezy DNA zaobserwowano w komórkach traktowanych mitoksantronem. Wzorce odzyskiwania Synteza DNA korelowała z szybkim zanikiem kompleksów indukowanych przez mAMSA (mniej niż 27% zmian pozostających 2 godziny po usunięciu leku) i utrzymywaniem się kompleksów indukowanych mitoksantronem podczas 4-godzinnego okresu po leczeniu. Ta różnicę w długowieczności kompleksów zaobserwowano w innych ludzkich transformowanych liniach komórkowych liniach komórkowych fibroblastów niezależnie od różnic w bezwzględnych poziomach kompleksów indukowanych przez każdy z czynników. kompleksów indukowanych przez którykolwiek z czynników. Sugerujemy, że wyniki te dostarczają dowodów że interkalatory DNA mogą różnić się formami indukowanych kompleksów i że stosunkowo wysoka cytotoksyczność mitoksantronu odnosi się do zdolności leku do uwięzienia kompleksów topoizomerazy II w formie, która powoduje długotrwałe hamowanie replikacji DNA i przejścia G2. --- Indenoizochinoliny są inhibitorami topoizomerazy (Top) I opracowanymi w celu przezwyciężenia niektóre z ograniczeń kamptotecyn i rozszerzyć ich spektrum przeciwnowotworowe. Bis-1,3-{(5,6-dihydro-5,11-diketo-11H-indeno[1,2-c]isoquinoline)-6-propylamino}-propane bis(trifluorooctan) (NSC 727357) jest nową dimeryczną indenoizochinoliną o silnym działaniu antyproliferacyjnym w panelu linii komórkowych NCI-60, obiecującą aktywnością pustych włókien (wynik 32) i aktywnością przeciwko ksenograftom. Submikromolarne stężenia bisindenoizochinoliny NSC 727357 indukują kompleksy rozszczepiające Top1 w określonych miejscach w testach biochemicznych. Przy wyższych stężeniach obserwuje się hamowanie aktywności katalitycznej Top1 i interkalacji DNA. DNA. NSC 727357 indukuje również ograniczoną liczbę kompleksów Top2-DNA kompleksów Top2-DNA. W przeciwieństwie do działania innych inhibitorów Top1, komórki traktowane z bisindenoizochinoliną NSC 727357 wykazują zatrzymanie cyklu komórkowego w fazie G(1) bez znaczącego zahamowania syntezy DNA po krótkiej ekspozycji na lek. krótkiej ekspozycji na lek. Ponadto, w przeciwieństwie do kamptotecyny i indenoizochinoliny MJ-III-65 (NSC 706744, chlorowodorek 6-[3-(2-hydroksyetylo)aminopropylo]-5,6-dihydro-5,11-diketo-2,3-dimetoksy-(metylenodioksy)-11H-indeno[1,2-c]izochinoliny). chlorowodorek), cytotoksyczność bisindenoizochinoliny NSC 727357 jest jedynie częściowo zależna od Top1 i p53, co wskazuje, że lek ten ma dodatkowe cele oprócz Top1 i Top2. --- Alkaloidy chinolinowe są obfite w Rutaceae, a wiele z nich wykazuje aktywność cytotoksyczną. Ponieważ strukturalnie pokrewne alkaloidy przeciwnowotworowe, takie jak kamptotecyna i fagaronina są znane z działania jako interkalacyjne trucizny topoizomerazy trucizny, postawiono hipotezę, że cytotoksyczne alkaloidy Stauranthus mogą również służyć jako interkalacyjne inhibitory topoizomerazy. Aby przetestować tę hipotezę teoretycznie, dziesięć alkaloidów chinolinowych Stauranthus zbadano pod kątem potencjalnej interkalacji do DNA przy użyciu metody dokowania molekularnego. Cztery z alkaloidów (staurantyna, skimmianina, 3',6'-dihydroksy-3',6'-dihydrostaurantyna i trans-3',4'-dihydroksy-3',4'-dihydrostaurantyna) były w stanie interkalacyjnie konsekwentnie dokować do DNA. W celu zbadania interakcji międzycząsteczkowych które mogą być odpowiedzialne za interkalację tych alkaloidów chinolinowych, gęstość zostały przeprowadzone przy użyciu funkcjonałów B3LYP i M06 . Obliczenia M06 wykazały korzystne oddziaływania pi-pi pomiędzy skimmianiną lub staurantyną a parą zasad guanina-cytozyna. Co więcej, najniższa energetycznie orientacja staurantyny twarzą w twarz z guaniną jest zgodna z korzystnymi orientacjami dipol-dipol, korzystnymi elektrostatycznymi i korzystnymi orbitalami molekularnymi. interakcjami. Podobnie, najniższa energia orientacji twarzą w twarz staurantyny z parą zasad guanina-cytozyna ujawnia korzystne oddziaływania elektrostatyczne oddziaływania elektrostatyczne, a także frontalne oddziaływania orbitali molekularnych. Tak więc, nie tylko alkaloidy chinolinowe mogą dokować interkalacyjnie do DNA, ale zadokowane orientacje są również korzystne elektronicznie. --- TŁO: AQ4N (1,4-bis[[2-(dimetyloamino)etylo] amino]-5,8-dihydroksyantracen-9, 10-dion bis-N-tlenek dihydrochlorku) jest prolekiem, który jest selektywnie aktywowany w niedotlenionych tkankach do AQ4. który jest selektywnie aktywowany w niedotlenionych tkankach do AQ4, inhibitora topoizomerazy II. inhibitora topoizomerazy II i interkalatora DNA. PACJENCI I METODY: W badaniu fazy I, 22 pacjentów z rakiem przełyku przełyku otrzymało infuzję i.v. AQ4N (22,5-447 mg/m(2)), a następnie, 2 tygodnie później później dalszą infuzję i radioterapię. Farmakokinetyka i limfocyty Poziomy AQ4N i AQ4 mierzono po podaniu pierwszej dawki. Przy dawce 447 mg/m(2) pobrano biopsje biopsje guza i prawidłowej tkanki pobrano po podaniu AQ4N. WYNIKI: Zdarzeniami niepożądanymi związanymi z lekiem były niebieskie przebarwienia skóry i moczu, limfopenia stopnia 2-3, zmęczenie stopnia 1-3, niedokrwistość stopnia 1-2, leukopenia i nudności. nudności. Nie wystąpiły żadne poważne zdarzenia niepożądane związane z lekiem (SAE). U trzech pacjentów miało zmniejszenie objętości guza >50%, dziewięciu miało stabilną chorobę. Farmakokinetyka wykazała przewidywalny klirens. Pole pod krzywą w osoczu (AUC) przy 447 mg/m(2) przekraczało stężenia AQ4N u myszy w dawkach terapeutycznych, a biopsje guza a biopsje guza zawierały stężenia AQ4 większe niż w prawidłowej tkance. Stężenia AQ4 w guzie przekraczały wartości IC(50) in vitro dla większości badanych linii komórkowych. badanych linii komórkowych. WNIOSKI: Nie zaobserwowano skutków toksycznych ograniczających dawkę i nie ustalono maksymalnej tolerowanej dawki. tolerowana dawka nie została ustalona. Stężenia AQ4 w guzie i AUC w osoczu przy dawce 447 mg/m(2) przekraczały aktywne poziomy w modelach przedklinicznych. Dawka ta została wybrana do przyszłych badań z radioterapią. --- Amiloryd jest zdolny do hamowania syntezy DNA w hodowanych komórkach ssaków. Ostatnie dowody wskazują, że enzym, topoizomeraza DNA II, jest prawdopodobnie wymagany do syntezy DNA in situ. W eksperymentach mających na celu określenie mechanizm hamowania syntezy DNA przez amiloryd, zaobserwowaliśmy, że amiloryd hamował zarówno aktywność katalityczną oczyszczonej topoizomerazy DNA II in vitro, jak i funkcje komórkowe zależne od topoizomerazy DNA II in vivo. Wiele związków zdolnych do hamowania topoizomerazy DNA II jest interkalatorami DNA. W związku z tym przeprowadziliśmy badania w celu ustalenia, czy i w jaki sposób amiloryd wiąże się z DNA. Wyniki wskazały, że amiloryd 1) przesunął profil denaturacji termicznej DNA DNA, 2) zwiększał lepkość liniowego DNA i 3) odwijał koliste DNA, wszystkie te zachowanie zgodne z mechanizmem interkalacji DNA. Ponadto, ilościowe i jakościowe pomiary fluorescencji amilorydu wskazały że amiloryd (a) wiązał się odwracalnie z oczyszczonym DNA w warunkach fizjologicznej sile jonowej i (b) wiązał się z oczyszczonymi jądrami w wysoce sposób. Wreszcie, amiloryd nie promował rozszczepienia DNA w obecności topoizomerazy DNA obecność topoizomerazy DNA II, wskazując, że mechanizm, za pomocą którego amiloryd hamował topoizomerazę DNA II nie poprzez stabilizację "rozszczepialnego kompleksu" utworzonego między topoizomerazą II DNA, DNA i amilorydem. Zdolność zdolność amilorydu do interkalacji z DNA i hamowania topoizomerazy II jest zgodna z proponowaną płaską, tricykliczną naturą wiązań wodorowych najbardziej stabilnej konformacji amilorydu. Zatem DNA i topoizomeraza DNA II muszą być jako nowe cele komórkowe działania amilorydu. --- Aby zbadać związek między strukturą molekularną a aktywnością biologiczną aktywność kompleksów polipirydylowych Ru(II), takich jak wiązanie DNA, zdolność do fotozniszczenia oraz hamowanie topoizomerazy DNA i polimerazy RNA, sześć nowych kompleksów [Ru(bpy)(2)(dppz)](2+) (bpy=2,2'-bipirydyna; dppz=dipirydo[3,2-a:2,',3'-c]fenazyna) zostało zsyntetyzowanych i scharakteryzowanych za pomocą scharakteryzowane za pomocą spektroskopii (1) H-NMR, spektrometrii masowej i analizę elementarną. Co ciekawe, właściwości biologiczne tych kompleksów zostały zidentyfikowane jako zupełnie różne za pomocą szeregu metod eksperymentalnych, takich jak miareczkowanie spektralne, denaturacja termiczna DNA, lepkość i elektroforeza żelowa. elektroforeza. Aby wyjaśnić eksperymentalną regularność i ujawnić mechanizm aktywności biologicznej, właściwości poziomów energetycznych i populacji granicznych orbitali molekularnych. populacji granicznych orbitali molekularnych i przejść w stanach wzbudzonych tych kompleksów kompleksów zostały zbadane za pomocą teorii funkcjonałów gęstości (DFT) i obliczeń DFT (TDDFT). Wyniki sugerują, że ligandy interkalacyjne DNA z lepszą planarnością, większą hydrofobowością i mniejszą przeszkodą steryczną są korzystne dla interkalacji DNA i inhibicji enzymatycznej ich kompleksów. --- Amsakryna (m-AMSA) jest środkiem przeciwnowotworowym, który wykazuje aktywność przeciwko opornych na leczenie ostrych białaczek, a także chłoniaków Hodgkina i nieziarniczych. Lek lek składa się z interkalacyjnej cząsteczki akrydyny sprzężonej z cząsteczką 4'-amino-metanosulfonowo-m-anyzydową grupą głowową. m-AMSA ma historyczne znaczenie, ponieważ był pierwszym lekiem wykazanym w badaniach klinicznych. w tym, że był to pierwszy lek wykazujący działanie jako trucizna topoizomerazy II topoizomerazy II. Chociaż m-AMSA został zaprojektowany jako środek wiążący DNA, zdolność do interkalacji nie wydaje się być jedynym wyznacznikiem aktywności leku. Dlatego, aby pełniej przeanalizować zależności struktura-funkcja i rolę wiązania DNA w działaniu m-AMSA, przeanalizowaliśmy serię pochodnych pod kątem zdolność do zwiększania rozszczepienia DNA za pośrednictwem ludzkiej topoizomerazy IIα i topoizomerazy IIβ i interkalacji DNA. Wyniki wskazują, że 3'-metoksy (m-AMSA) pozytywnie wpływa na działanie leku, potencjalnie poprzez ograniczenie rotację grupy głównej w korzystnej orientacji. Przesunięcie metoksy do do pozycji 2'- (o-AMSA), która znosi działanie leku, wydaje się zwiększać stopień swobody rotacyjnej grupy głównej i może osłabiać interakcje 1'-podstawnika lub innych części grupy głównej w kompleksie trójskładnikowym. Wreszcie, nieinterkalacyjna grupa głowowa m-AMSA wzmocniła rozszczepienie DNA za pośrednictwem enzymu gdy została odłączona od cząsteczki akrydyny, aczkolwiek ze 100-krotnie niższym powinowactwem. niższym powinowactwem. Podsumowując, nasze wyniki sugerują, że znaczna część aktywności i specyficzność m-AMSA jako trucizny topoizomerazy II jest zawarta w grupie głów podczas gdy interkalacja DNA jest wykorzystywana głównie do zwiększenia powinowactwa m-AMSA do kompleksu rozszczepiającego topoizomerazę II-DNA. --- Wcześniej donoszono, że zmutowana linia komórek mysich jest oporna na AT-specyficzny ligand rowka podrzędnego DNA 2',5'-bi-1H-benzimidazol, 2',(4-etoksyfenylo)-5-(4-metylo-1-piperazynylo), trichlorek (Ho33342), ze względu na zwiększoną zdolność do usuwania cząsteczek ligandu z komórkowego DNA poprzez szlak który może być blokowany przez trucizny topoizomerazy DNA. Zbadaliśmy związek między opornością na ligand a aktywnością topoizomerazy DNA II. The Wzorce wrażliwości krzyżowej mutanta zostały zbadane dla kowalencyjnie (antramycyna) i niekowalencyjnie (distamycyna A) wiążących ligandy drugorzędowe, i interkalujących DNA [adriamycyna, mitoksantron i 4'-(9-akrydynyloamino)metanosulfono-m-anizydek (mAMSA)] i nieinterkalujące (VP16-213) topoizomerazy II. Mutant był odporny krzyżowo na samą distamycynę A. Mutant nie wykazywał nieprawidłowości w: (i) aktywności dekatenacji topoizomerazy II in vitro dekatenacji topoizomerazy II, (ii) aktywności VP16-213 lub mAMSA indukowanej aktywności sieciowania białko-DNA w ekstraktach jądrowych, (iii) wytwarzania "rozszczepialnego kompleksu" (lub rozszczepienie nici DNA) w nienaruszonych komórkach narażonych na trucizny topoizomerazy trucizny topoizomerazy. Ho33342 i inhibitor topoizomerazy II novobiocin zakłócają zarówno wiązanie in vitro białek ekstrahowanych jądrowo, z komórek zmutowanych i rodzicielskich, do plazmidowego DNA i tworzenia indukowanych lekiem kompleksów in vitro. Nieoczekiwanie, Ho33342 indukował znaczące poziomy sieciowania DNA-białko zarówno w komórkach rodzicielskich, jak i zmutowanych. Wnioskujemy, że: (i) oporność mutanta jest ograniczona do niekowalencyjnie wiążących ligandów minor groove ligandami, (ii) Ho33342 może blokować wychwytywanie topoizomerazy DNA II przez trucizny enzymatyczne trucizny in vitro, (iii) Ho33342 może indukować nową formę DNA-białko w nienaruszonych komórkach i (iv) odporność mutanta nie jest zależna od nieprawidłowości w funkcjonowaniu topoizomerazy II. --- Amonafide jest interkalatorem DNA i inhibitorem topoizomerazy II w rozwoju klinicznym w leczeniu chorób nowotworowych. rozwoju klinicznym w leczeniu chorób nowotworowych. Amonafid zawiera wolną aryloaminę, która powoduje, że jest on metabolizowany u ludzi przez N-acetylotransferazę-2 (NAT2) do postaci toksycznej. Aby wyeliminować acetylację NAT2 amonafidu przy jednoczesnym zachowując właściwości przeciwnowotworowe, zsyntetyzowaliśmy dziewięć pochodnych, które strukturalnie podobne do amonafidu, które nie powinny być acetylowane. Osiem pochodnych ma aryloaminy w pozycji 6 (w porównaniu z pozycją 5 amonafidu) i jedna pochodna jest całkowicie pozbawiona aryloaminy. Pochodna z wolną aminą w pozycji 6 i jedna z podstawioną aminą w pozycji 6 nie są acetylowane, podczas gdy amonafid jest intensywnie acetylowany, jak określono w teście NAT2 . Aktywność biologiczna tych związków została oceniona w celu określenia czy zachowywały się podobnie do amonafidu w oczyszczonych układach i in vitro. My stwierdziliśmy, że trzy związki miały podobne selektywne hamowanie wzrostu komórek nowotworowych do amonafidu, zachowując podobną lokalizację subkomórkową, interkalację DNA DNA i aktywność hamowania topoizomerazy II. Ponadto związki te związki były w stanie wyeliminować marker potencjału przerzutowego, przedział przedział okołojądrowy. Te trzy związki (nazwane numonafidami) mogą zatem pozwolić na lepsze zarządzanie pacjentami niż osoby leczone amonafidem; stąd, powinny być dalej rozwijane jako potencjalne kliniczne zamienniki amonafidu lub jako nowe leki przeciwnowotworowe. --- Mutacje germinalne w genach podatności na raka piersi BRCA1 i BRCA2 zostały powiązane z rozwojem raka piersi, raka jajnika i innych nowotworów złośliwych. nowotworów złośliwych. Ostatnie badania sugerują, że produkty genów BRCA1 i BRCA2 mogą funkcjonować w wykrywaniu i/lub naprawie uszkodzeń DNA. Aby zbadać tę możliwość, określiliśmy wpływ różnych czynników uszkadzających DNA i innych cytotoksycznych na poziomy mRNA BRCA1 i BRCA2 w MCF-7 i innych ludzkich liniach komórkowych raka piersi. ludzkich liniach komórkowych raka piersi. Stwierdziliśmy, że kilka czynników, w tym adriamycyna (interkalator DNA i inhibitor topoizomerazy II), kamptotecyna (inhibitor topoizomerazy I) i promieniowanie ultrafioletowe indukowały znaczne obniżenie poziomów mRNA BRCA1 i BRCA2. Obniżone poziomy mRNA BRCA1 i BRCA2 mRNA obserwowano w ciągu 6-12 godzin po leczeniu adriamycyną i utrzymywały się przez co najmniej 72 godziny. przez co najmniej 72 h. Adriamycyna indukowała również obniżenie poziomu białka BRCA1; ale te spadki wymagały kilku dni. Promieniowanie UV indukowało zależną od dawki regulację w dół mRNA BRCA1 i BRCA2, ze znaczącym spadkiem obu mRNA przy dawkach tak niskich jak 2,5 J/m2, dawce, która powodowała bardzo małą cytotoksyczność. Po raz pierwszy zaobserwowano indukowaną adriamycyną regulację w dół mRNA BRCA1 i BRCA2 w dawkach, które dawały stosunkowo niewielką cytotoksyczność i niewielką lub żadną apoptotyczną fragmentację DNA. fragmentację DNA. Adriamycyna i promieniowanie UV indukowały różne zmiany zależne od dawki i czasu. i zależne od czasu zmiany w rozkładzie cyklu komórkowego; ale te zmiany nie korelowały dobrze z odpowiednimi zmianami poziomów mRNA BRCA1 i BRCA2. poziomach. Jednak indukowana adriamycyną redukcja poziomów mRNA BRCA1 i BRCA2 było skorelowane ze statusem funkcjonalnym p53. Komórki MCF-7 transfekowane dominującym dominującym negatywnym mutantem p53 (143 val-->ala) wymagały co najmniej dziesięciokrotnie wyższych dawki adriamycyny w celu obniżenia poziomu mRNA BRCA1 i BRCA2 niż w przypadku komórek rodzicielskich MCF-7 lub kontrolne transfekowane klony MCF-7. Wyniki te sugerują, że BRCA1 i BRCA2 mogą odgrywać rolę w odpowiedzi komórkowej na czynniki uszkadzające DNA i że może istnieć składnik wrażliwy na p53 w regulacji ekspresji mRNA BRCA1 i BRCA2. --- W kontekście projektowania i syntezy ligandów wiążących i i interkalujących ligandów DNA zsyntetyzowano kilka nowych karboksyamidów oligopirolowych. Te hybrydowe cząsteczki (combileksyny) posiadają zmienną i konformacyjnie elastyczny element dystansowy na N-końcu. Jako interkalujące układy trójcykliczne akrydon, akrydyna, antrachinony i w szczególnym przypadku iminostilben kończą się N-końcowy koniec łańcucha pirolowego. Cytotoksyczność została zbadana przez NCI, ponadto przeprowadzono badania biofizyczne i biochemiczne w celu uzyskania pewnych informacji przeprowadzono w celu uzyskania informacji na temat właściwości wiązania DNA i efektu hamowania topoizomerazy tej nowej serii cząsteczek.
Czy interkalatory DNA mogą działać jako inhibitory topoizomerazy?
Odwijanie DNA sugeruje interkalację DNA, co może wyjaśniać hamowanie topoizomerazy II. Wśród wielu właściwości amiloryd jest interkalatorem DNA i inhibitorem topoizomerazy II. Amsakryna, interkalator DNA i inhibitor topoizomerazy II, jest skuteczna jako środek antyleukemogenny. AQ4N (1,4-bis[[2-(dimetyloamino)etylo]amino]-5,8-dihydroksyantracen-9, 10-dion bis-N-tlenek dihydrochlorku) jest prolekiem, który jest selektywnie aktywowany w niedotlenionych tkankach do AQ4, inhibitora topoizomerazy II i interkalatora DNA. Amonafide jest interkalatorem DNA i inhibitorem topoizomerazy II w rozwoju klinicznym w leczeniu chorób nowotworowych.