Object
Title: Wpływ reduktazy karbonylowej 1 na oporność komórek nowotworowych wobec antracyklin
Abstract:
grupę leków onkologicznych, a ich szerokie spektrum aktywności i wysoka skuteczność sprawiają, że są składnikami wielu schematów chemioterapii. Niestety, aktywność antracyklin jest często obniżana na skutek oporności komórek nowotworowych, co ogranicza skuteczność i potencjał terapeutyczny tych leków. Na przestrzeni lat odkryto bardzo wiele mechanizmów oporności komórek nowotworowych na leki. W przypadku antracyklin szczególną rolę w oporności przypisuje się transbłonowym transporterom, głównie z rodziny ABC, przede wszystkim ABCB 1, które poprzez aktywny wyrzut cząsteczek leku przez błonę komórkową, obniżają Jego stężenia wewnątrzkomórkowe, zmniejszając aktywność cytotoksyczną i cytostatyczną. W ostatnich latach wzrasta zainteresowanie rolą enzymów metabolizujących leki w przebiegu oporności. W przypadku antracyklin są to enzymy cytozolowe z grupy krótkołańcuchowych dehydrogenaz/reduktaz - reduktazy karbonylowe i aldaketo reduktazy. Enzymy te katalizują reakcję redukcji grupy karbonylowej występującej w łańcuchu bocznym antracyklin, generuJąc metabolit zawierający drugorzędowe ugrupowanie alkoholowe. Metabolity odznaczają się mniejszą aktywnością przeciwnowotworową, niż związki macierzyste, co sprawia że proces biotransformacji powoduje spadek aktywności tych leków. Szczególną rolę w oporności na antracvklinv przypisuie się reduktazie karbonvlowej 1 (CBRI ). Do tej pory schara ; kteryzowano wpływ działania tego enzymu tylko na aktywność doksorubicyny i daunorubicyny. Celem badań, zrealizowanych w ramach pracy doktorskiej, było określenie znaczenia enzymu CBRI w oporności komórek nowotworowych na rozne antracykliny, poprzez określenie podatności antracyklin na biotransformację przy udziale CBRI, rozszerzenie stanu wiedzy na temat zależnych od CBRI mechanizmów zaangażowanych w oporność na antracykliny oraz wykazanie zależności między CBRl-zależnym metabolizmem, a ABCB I-zależnym wyrzutem leku z komórek. W toku badań określono biotransformację ośmiu antracyklin, wyznaczając parametry: t112 i Clint, In silico obliczono wartość cząstkowych ładunków ujemnych tlenu karbonylowego antracyklin oraz dokonano ich dokowania molekularnego do centrum aktywnego CBRI. Zaobserwowane różnice w procesie dokowania poszczególnych antracyklin do centrum aktywnego enzymu udowodniły, że dla szybkości biotransformacji dużą rolę odgrywa obecność grupy hydroksylowej w łańcuchu bocznym. Dalsze eksperymenty prowadzono z użyciem zmodyfikowanych genetycznie komórek niedrobnokomórkowego raka płuc A549, wykazujących nadekspresję CBR], które pozwoliły stwierdzić, że CBRI w zróżnicowany sposób wpływa na aktywność poszczególnych antracyklin. Potwierdzono, że aktywność antracyklin, które intensywnie podlegają biotransformacji, w większym stopniu zależy od poziomu CBRI w komórkach. Stwierdz ; ono również wpływ CBRl na akumulację antracyklin w lizosomach i indukcję apoptozy. Badania wykazały także, że antracykliny i ich metabolity wykazują różną podatność na aktywny wyrzut transbłonowy, zależny od transportera ABCBl. Otrzymane wyniki wskazują, że budowa strukturalna badanych antracyklin determinuje ich sposób oddziaływania z CBRI. Zauważono rozn1ce w modulowaniu przez CBRl aktywności biologicznej antracyklin. Stwierdzono, że metabolity antracyklin stanowią substrat dla pompy oporności ABCB 1, a modulator tego transportera w różny sposób wpływa na dystrybucję antracyklin i ich metabolitów w komórkach opornych. Wniosek ten wskazuje na istnienie zależności między CBRl-zależnym metabolizmem antracyklin, a ABCBl-zależnym wyrzutem metabolitów. Powinowactwo metabolitów antracyklin do transportera ABCBl, może stanowić jeden z mechanizmów odpowiadających za zmmeJszenie cytotoksyczności antracyklin pod wpływem ich biotransformacji. of anthracyclines, generating a metabolite containing a secondary alcohol moiety. The metabolites have less anticancer activity than the parent compounds, which means that the biotransformation process causes a decrease in the activity of these drugs. A special role in the resistance to anthracyclines is attributed to carbonyl reductase 1 (CBRl ). So far, the effect of this enzyme has been characterized only on the activity of doxorubicin and daunor ; ubicin. The aim of the research carried out as part of the doctoral thesis was to determine the importance of the CBRl enzyme in the resistance of cancer cells to various anthracyclines, by determining the susceptibility of anthracyclines to biotransformation with the participation of CBRl, expanding the state of knowledge about CBRl-dependent mechanisms involved in anthracycline resistance and demonstrating the relationship between CBRl-dependent metabolism, and ABCB I-dependent drug efflux from cells. In the course of the study, the biotransformation of eight anthracyclines was examined by determining the parameters: t112 and Clint- In silico, the value of the partial negative charges of carbonyl oxygen of anthracyclines was calculated and their molecular docking to the CBRl active site was performed. The observed differences in the process of individual anthracyclines docking to the active site of the enzyme proved that the presence of a hydroxyl group in the side chain plays a significant role in the rate of biotransformation. Further experiments were carried out usmg genetically modified A549 non-small cell lung cancer cells overexpressing CBR], which showed that CBRl differently affects the activity of individual anthracyclines. It was confirmed that the activity of anthracyclines, which are intensively metabolised, depends to a greater extent on the level of CBRl in cell ; s. The effect of CBRl on the accumulation of anthracyclines in lysosomes and the induction of apoptosis was also found. Studies have also shown that anthracyclines and their metabolites show different susceptibility to active transmembrane efflux, dependent on the ABCBl transporter. The obtained results indicate that the structure of the examined anthracyclines determines their way of interaction with CBRl. Differences in CBRl modulation of the biologica! activity of anthracyclines have been noted. It was found that anthracycline metabolites are a substrates for the ABCB 1 resistance oumo, and the modulator of this transporter aff ects the distribution of anthracyclines and their metabolites in resistant cells in a various ways. This conclusion indicates the existence of a relationship between the CBRl-dependent rnetabolism of anthracyclines and the ABCB 1-dependent release of rnetabolites. The affinity of anthracycline rnetabolites to the ABCB 1 transporter may be one of the rnechanisms responsible for reducing the cytotoxicity of anthracyclines under the influence of their biotransforrnation.
Place of publishing:
Level of degree:
Degree discipline:
Degree grantor:
Rada Dyscypliny Nauki farmaceutyczne
Promoter:
Pękala, Elżbieta ; Koczurkiewicz-Adamczyk, Paulina
Date issued:
Identifier:
Call number:
Language:
Access rights:
Object collections:
Last modified:
Dec 16, 2024
In our library since:
May 23, 2024
Number of object content hits:
7
Number of object content views in PDF format
0
All available object's versions:
http://dl.cm-uj.krakow.pl:8080/publication/5119
Show description in RDF format:
Show description in OAI-PMH format:
| Edition name | Date |
|---|---|
| ZB-140036 | Dec 16, 2024 |
Objects
Similar
Piska, Kamil
Długosz-Danecka, Monika
Kubowicz-Kwaśny, Paulina
Słowik, Agnieszka J.
Matyjaszczyk-Gwarda, Karolina
Jamrozik, Marek Andrzej
