INFLUENCE OF TYROSYL-DNA PHOSPHODIESTERASE 1 INHIBITOR ON THE PROAPOPTOTIC AND GENOTOXIC EFFECTS OF ANTICANCER AGENT TOPOTECAN

A. A. Chepanova; Чепанова А. А.; A. L. Zakharenko; Захаренко А. Л.; N. S. Dyrkheeva; Дырхеева Н. С.; I. A. Chernyshova; Чернышова И. А.; O. D. Zakharova; Захарова О. Д.; E. S. Ilina; Ильина Е. С.; O. A. Luzina; Лузина О. А.; N. F. Salakhutdinov; Салахутдинов Н. Ф.; O. I. Lavrik; Лаврик О. И.

doi:10.31857/S2686738922601011

ВЛИЯНИЕ ИНГИБИТОРА ТИРОЗИЛ-ДНК-ФОСФОДИЭСТЕРАЗЫ 1 НА ПРОАПОПТОТИЧЕСКОЕ И ГЕНОТОКСИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ АНТИРАКОВОГО ПРЕПАРАТА ТОПОТЕКАНА

Авторы: Чепанова А.А.¹, Захаренко А.Л.¹, Дырхеева Н.С.¹, Чернышова И.А.¹, Захарова О.Д.¹, Ильина Е.С.¹, Лузина О.А.², Салахутдинов Н.Ф.², Лаврик О.И.¹
Учреждения:
1. Институт химической биологии и фундаментальной медицины Сибирского отделения Российской академии наук
2. Новосибирский институт органической химии им. Н.Н. Ворожцова Сибирского отделения Российской академии наук
Выпуск: Том 510, № 1 (2023)
Страницы: 252-258
Раздел: Статьи
URL: https://journals.rcsi.science/2686-7389/article/view/135692
DOI: https://doi.org/10.31857/S2686738922601011
EDN: https://elibrary.ru/QFLIZI
ID: 135692

Цитировать

Полный текст

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

На сегодняшний день предлагаются различные стратегии повышения эффективности терапии онкологических заболеваний. Известно, что активность системы репарации ДНК может обусловливать устойчивость раковых клеток к ДНК-повреждающей химио- и радиотерапии, и одним из путей повышения эффективности терапии является поиск ингибиторов ферментов систем репарации ДНК. Ингибирование фермента репарации ДНК тирозил-ДНК-фосфодиэстеразы1 (Tdp1) приводит к повышению эффективности ингибитора топоизомеразы 1 (Тор1) – противоопухолевого препарата топотекана. Ковалентные комплексы Тор1-ДНК, которые в норме являются короткоживущими и не представляют угрозы для клетки, под воздействием топотекана стабилизируются и приводят к гибели клетки. Такие стабилизированные комплексы устраняет Tdp1 и, таким образом, ослабляет эффект терапии топотеканом. Ранее мы показали, что применение гидразонотиазольного производного усниновой кислоты OL9-119 в комбинации с топотеканом повышало противоопухолевую и антиметастатическую эффективность последнего на модели карциномы легких Льюис мышей. В данной работе показано, что совместное использование топотекана и ингибитора Tdp1 – гидразонотиазольного производного усниновой кислоты OL9-119 приводит к усилению ДНК-повреждающего действия топотекана, применяемого в клинике для лечения онкозаболеваний. Исследование проапоптотического эффекта соединения OL9-119 показало, что само по себе соединение не индуцирует апоптоз, но повышает проапоптотический эффект топотекана. Результаты исследования могут быть использованы для повышения эффективности противоопухолевой терапии и/или для снижения терапевтической дозы топотекана и, следовательно, тяжести побочных эффектов.

Ключевые слова

тирозил-ДНК-фосфодиэстераза 1, ингибитор Tdp1, топотекан, репарация ДНК

Список литературы

Comeaux E.Q., van Waardenburg R.C. Tyrosyl-DNA phosphodiesterase I resolves both naturally and chemically induced DNA adducts and its potential as a therapeutic target. // Drug Metab. Rev. 2014. V. 46. № 4. P. 494–507.
Yang S.W., Burgin A.B., Jr, Huizenga, B.N., et al. A eukaryotic enzyme that can disjoin dead-end covalent complexes between DNA and type I topoisomerases. // Proc. Natl. Acad. Sci. 1996. V. 93. № 21. P. 11534–11539.
Staker B.L., Hjerrild K., Feese M.D., et al. The mechanism of topoisomerase I poisoning by a camptothecin analog // Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2002. V. 99. № 24. P. 15387–15392.
Pommier Y., Huang S.Y., Gao R., et al. Tyrosyl-DNA-phosphodiesterases (TDP1 and TDP2) // DNA Repair (Amst). Elsevier B.V. 2014. V. 19. P. 114–129.
El-Khamisy S.F., Katyal S., Patel P., et al. Synergistic decrease of DNA single-strand break repair rates in mouse neural cells lacking both Tdp1 and aprataxin // DNA Repair (Amst). Elsevier. 2009. V. 8. № 6. P. 760–766.
Das B.B., Antony S., Gupta S., et al. Optimal function of the DNA repair enzyme TDP1 requires its phosphorylation by ATM and/or DNA-PK // The EMBO Journal. European Molecular Biology Organization. 2009. V. 28. № 23. P. 3667–3680.
Hirano R., Interthal H., Huang C., et al. Spinocerebellar ataxia with axonal neuropathy: consequence of a Tdp1 recessive neomorphic mutation? // The EMBO Journal. John Wiley Sons, Ltd. 2007. V. 26. № 22. P. 4732–4743.
Katyal S., El-Khamisy S.F., Russell H.R., et al. TDP1 facilitates chromosomal single-strand break repair in neurons and is neuroprotective in vivo // The EMBO Journal. EMBO J. 2007. V. 26. № 22. P. 4720–4731.
Barthelmes H.U., Habermeyer M., Christensen M.O., et al. TDP1 overexpression in human cells counteracts DNA damage mediated by topoisomerases I and II // J. Biol. Chem. J. Biol. Chem. 2004. V. 279. № 53. P. 55618–55625.
Meisenberg C., Gilbert D.C., Chalmers A., et al. Clinical and cellular roles for TDP1 and TOP1 in modulating colorectal cancer response to irinotecan // Mol. Cancer Ther. 2015. V. 14. № 2. P. 575–585.
Brettrager E.J., van Waardenburg R.C. Targeting Tyrosyl-DNA phosphodiesterase I to enhance toxicity of phosphodiester linked DNA-adducts // Cancer drug Resist. Alhambra, Calif. 2019. V. 2. № 4. P. 1153–1163.
Thomas A., Pommier Y. Targeting Topoisomerase I in the Era of Precision Medicine // Clin. Cancer Res. 2019. V. 25. № 22. P. 6581–6589.
Zakharenko A.L., Luzina O.A., Sokolov D.N., et al. Novel tyrosyl-DNA phosphodiesterase 1 inhibitors enhance the therapeutic impact of topotecan on in vivo tumor models // // Eur. J. Med. Chem. Elsevier Masson SAS. 2019. V. 161. P. 581–593.
Дырхеева Н.С., Захаренко А.Л., Новоселова Е.С., и др. Противоопухолевая активность комбинации топотекана и ингибитора Тирозил-ДНК-Фосфодиэстеразы 1 на модели асцитной карциномы Кребс-2 мыши // Молекулярная биология. 2021. Т. 55. № 2. С. 273–277.
Singh N.P., McCoy M.T., Tice R.R., et al. A simple technique for quantitation of low levels of DNA damage in individual cells // Exp. Cell Res. Exp. Cell Res. 1988. V. 175. № 1. P. 184–191.
Elmore S. Apoptosis: A Review of Programmed Cell Death // Toxicologic Pathology. Toxicol. Pathol. 2007. V. 35. № 4. P. 495–516.
Galluzzi L., Vitale I., Vacchelli E., et al. Cell death signaling and anticancer therapy // Frontiers in Oncology. Frontiers. 2011. V. 1. № 5. P. 1–18.
Crowley L.C., Marfell B.J., Scott A.P., et al. Quantitation of Apoptosis and Necrosis by Annexin V Binding, Propidium Iodide Uptake, and Flow Cytometry // Cold Spring Harb. Protoc. 2016. 2016. V. 11.