ISSN:
1432-1335
Keywords:
Carcinogenic Epoxides and DNA Repair
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Carcinogene Epoxide und DNA Reparatur
Source:
Springer Online Journal Archives 1860-2000
Topics:
Medicine
Description / Table of Contents:
Zusammenfassung Äther-permeabilisierte (nukleotid-permeable) Escherichia coli Zellen zeigten DNA Exzisionsreparatur nach Inkubation mit den folgenden K-Region Epoxiden: 7-Methyl- und 7,12-Dimethyl-benz[a]anthracen-5,6-oxid, Chrysen-5,6-oxid und Benz[a]pyren-4,5-oxid. Diese DNA Exzisionsreparatur trat bei uvrA und uvrB Mutanten nicht auf. Das K-Region Epoxid Phenanthren-9,10-oxid war bei allen geprüften E.coli Stämmen wirkungslos. Im Gegensatz zu den bei Wildtypzellen aktiven K-Region Epoxiden, riefen 1,2,3,4-Diepoxybutan und die Epoxide des Tumor Promoters TPA (12-O-Tetradecanoyl-phorbol-13-acetat) auch bei uvrA und uvrB Mutanten DNA Reparatur hervor. Die Enzymaktivitäten, die einzelne Reparaturschritte katalysierten, wurden über a) die Reparaturpolymerisation und b) die Größenabnahme denaturierter DNA gemssen. a) Die Epoxid-induzierte Reparaturpolymerisation erwies sich als leicht erfaß-barer und quantifizierbarer Reparatureffekt. Keines der geprüften K-Region Epoxide stimulierte DNA Reparatursynthese in uvrA oder uvrB Mutanten; dies weist darauf hin, daß die uvrA-, und uvrB- kontrollierte UV-Endonuklease die Exzisionsreparatur einleitet, indem sie die Epoxid-modifizierte DNA spaltet. 1,2,3,4-Diepoxybutan und die TPA-6,7-oxide induzierten DNA Reparatur in Defektmutanten, die nicht in der Lage sind, UV-Schäden zu beseitigen, wenngleich der Grad der Induktion geringer war als in Wildtypzellen. Dies zeigt, daß uvr-unabhängige Inzisionsschritte an der Reparatur beteiligt sind. Keines der Epoxide rief Reparaturpolymerisation in einer Defektmutante (polA 107) hervor, die durch einen Funktionsausfall der 5′-3′ exonukleolytischen Aktivität der DNA Polymerase I gekennzeichnet ist. Dies macht deutlich, daß die Exonuklease VI bei der Ausschneidung Epoxid-geschädigter Nukleotide eine zentrale Rolle spielt. Die nur geringe Reparaturpolymerisation in polA 1 Zellen zeigt, daß DNA Polymerase I das wichtigste polymerisierende Enzym darstellt. b) Als Folge der Behandlung mit 7-Methyl-benz[a]anthracen-5,6-oxid erfuhr die DNA von Wildtypzellen, im Gegensatz zu uvrA-Mutanten, nach Denaturierung und Sedimentation in alkalischen Sucrosegradienten eine Größenabnahme; dies ist ein Hinweis darauf, daß reparaturspezifische endonukleolytische Spaltung stattfand. Für die Inzision war ATP erforderlich. Offensichtlich kann die UV-Endonuklease die DNA Reparatur nur einleiten, wenn sie über ATP als Cofaktor verfügt.
Notes:
Summary Ether-permeabilized (nucleotide-permeable) Escherichia coli cells exhibited DNA excision repair when exposed to the following carcinognic K-region epoxides: 7-methyl- and 7,12-dimethyl-benz[a]anthracene-5,6-oxide, chrysene-5,6-oxide and benzo[a]pyrene-4,5-oxide. This DNA excision repair was missing in uvrA and uvrB mutant cells. The K-region epoxide phenanthrene-9,10-oxide was ineffective in all E.coli strains tested. In contrast to the K-region epoxides which where found active only in wild type cells, 1,2,3,4-diepoxybutane and the 6,7-epoxides of the tumor promoter TPA (12-O-tetradecanoyl-phorbol-13-acetate) elicited DNA repair in uvr A, uvrB mutant cells as well. Enzymic activities catalyzing particular repair steps were identified by determining a) repair polymerization and b) size reduction of denatured DNA. a) An easily quantifiable effect in E.coli wild type cells was epoxide-induced repair polymerization. None of the K-region epoxides tested stimulated DNA repair synthesis in uvrA, uvrB mutant cells, indicating that the uvrA-, uvrB- controlled UV-endonuclease initiated excision repair by cleaving epoxide-damaged DNA. 1,2,3,4-Diepoxybutane and the TPA-6,7-oxides induced DNA repair polymerization in uvr-deficient cells, although to a lesser extent than in wild type cells, suggesting the involvement of uvr-independent incision steps. None of the epoxides induced repair polymerization in a mutant (polA 107) lacking the 5′-3′ exonucleolytic activity of DNA polymerase I (exonuclease VI). The absence of any repair polymerization in the polA 107 mutant indicates that the exonuclease VI plays a central role in removing epoxide-damaged nucleotides. As evidenced by greatly reduced levels of repair polymerization measured in polA 1 cells, DNA polymerase I was the main polymerizing enzyme. b) As a consequence of treatment with 7-methyl-benz[a]anthracene-5,6-oxide, DNA from wild type cells, contrary to uvrA mutant cells, showed size reduction after denaturation and sedimentation in alkaline sucrose gradients. This is explained by repair-specific endonucleolytic cleavage of damaged DNA. The incision required the presence of ATP indicating that functional UV-endonuclease needs ATP as a cofactor.
Type of Medium:
Electronic Resource
URL:
http://dx.doi.org/10.1007/BF00312408
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