Nitrosamide oluşumu nitrozaminler sitokrom P450s tarafından in Vitro metabolizma saptamak için bir genel yöntem
Summary
Α-prokollajen sitokrom P450s tarafından kanserojen nitrozaminler ve mutasyonlar neden DNA-zarar intermediates üretir kabul edilen metabolik yoludur. Ancak, yeni verileri daha fazla nitrosamides oksidasyon oluşabilir gösterir. Biz genel bir tarif yöntemi nitrosamides tespit için üretilen vitro sitokrom P450 katalize metabolizması nitrozaminler.
Abstract
N-nitrozamin aktivite sergilemek sitokrom P450 oksidasyon gerektiren çevre kanserojen iyi kurulmuş bir grup vardır. Metabolik aktivasyon kabul edilen mekanizması oluşumu kendiliğinden DNA etmen acentelere ayrıştırmak α-hydroxynitrosamines içerir. DNA hasarı ve elde edilen mutasyonlar birikimi sonuçta kansere yol açabilir. Yeni kanıtlar α-hydroxynitrosamines daha fazla nitrosamides için processively sitokrom P450s tarafından okside olduğunu gösterir. Nitrosamides genellikle daha α-hydroxynitrosamines daha kararlı ve ayrıca DNA alkylate çünkü nitrosamides karsinojenezis içinde bir rol oynayabilir. Bu raporda, vitro sitokrom P450 katalize metabolizma üzerinden nitrosamide üretimini nitrozaminler değerlendirmek için genel bir iletişim kuralı açıklar. Bu iletişim kuralı ilgili nitrosamides ve algılama için sıvı Kromatografi-nanospray iyonlaşma-yüksek çözünürlüklü tandem kütle spektrometresi kullanılarak bir vitro sitokrom P450 metabolizma tahlil sentezi için genel bir yaklaşım kullanır. Bu yöntem N′– nitrosonorcotinine N′– nitrosonornicotine örnek çalışma küçük bir metaboliti olarak algılandı. Yüksek hassasiyet ve seçmeli olarak nedeniyle doğru kitle algılama yöntemi vardır. Bu yöntemin uygulama çok çeşitli nitrosamine sitokrom P450 sistemleri için bu dönüşüm genelliği belirlemenize yardımcı olur. Sitokrom P450s Polimorfik ve etkinliğini değişir çünkü nitrosamide oluşumu daha iyi bir anlayış içinde bireysel kanser risk değerlendirmesi yardımı olabilir.
Introduction
N-nitrozamin çoğu diyet, tütün ürünleri ve genel çevre; bulunan kanserojen büyük bir sınıf Onlar da endogenously insan vücudu1‘ oluşturulması mümkündür. 300’den fazla N –nitrozo bileşikler test ettik ve > % 90 gibi kanserojen olarak değerlendirilmiştir hayvan modelleri2,3. Onların carcinogenicity sergilemek, bu bileşiklerin tarafından sitokrom P450s1,2,3etkinleştirilmesi gerekir. Araştırma gösterir o sitokrom P450s kolayca okside nitrozaminler için α-hydroxynitrosamines (Resim 1), yarı-ömrü ~ 5 olan büyük ölçüde reaktif bileşikleri olan s kendiliğinden alkyldiazohydroxides için çürümeye başladı önce. İkinci DNA H2O ve N2kaybettikten sonra alkylate. Elde edilen DNA adducts, eğer unrepaired, kritik onko – veya Tümör baskılayıcı genler, Eğer kanser geliştirme1‘ e kurşun mutasyonlar neden olabilir. Bu nedenle, çok çaba metabolik yollar tam bir anlayış kazanmak için harcanan, DNA adducts ve sitokrom P450 oksidasyon kanserojen nitrozaminler ve aşağı akım metabolitleri. Bu bilgi bireysel kanser risk değerlendirme4‘ te potansiyel uygulama var.
Resim 1: Genel ve önerilen metabolizması nitrozaminler.
Nitrozaminler (1) P450s tarafından α-hydroxynitrosamines (2) bu kendiliğinden alkyldiazohydroxides (3) ayrıştırmak için okside. Bu bileşikler DNA için DNA adducts forma bağlayabilirsiniz. Bu onaylanmadığına karar o 2 daha fazla nitrosamides 4‘ e P450s tarafından okside. Bunlar doğrudan DNA için roman DNA adducts veya 3 bilinen DNA adducts forma hidrolize formu bağlayabilirsiniz. R1 ve R2 herhangi bir alkil grubu temsil eder. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
α-hydroxynitrosamine hipotez sağlam geniş kapsamlı veriler tarafından desteklenir, ancak bazı tutarsızlıklar vardır; α-hydroxynitrosamines5,6kısa yarılanma büyük olanıdır. Bu bileşikler endoplazmik retikulum membran üretilir ve daha sonra nükleer DNA alkylate bilinir. Ömürleri birkaç saniyelik göz önüne alındığında, bu nasıl bu ara ürün gerekli seyahat gerçi sitozol hayatta şaşırtıcı. α-hydroxynitrosamines bir kısmını processively okside olduğunu nitrosamides7,8‘ e, hangi karşılaştırma9‘ oldukça istikrarlı bir hipotezdir. Bu muhtemelen α-hydroxynitrosamines sitokrom P450 etkin sitedeki tutma ile oluşacak. Bu tür bir oksidasyon için emsal nikotin10, alkoller11ve basit alkylnitrosamines12,13ile görülmüştür. Ayrıca, doğrudan etkili kanserojen2,3nitrosamides bulunmaktadır. Onların reaktivite9tarihinde dayanarak, bu bileşiklerin inanılıyor DNA üretmek için kullanılanlarla aynı α-hydroxynitrosamines ile birlikte yeni kaynaklanan adducts, keşfedilmemiş DNA (şekil 1) adducts. Böylece, bu hipotez sadece sitozol yoluyla ulaşım açıklar, ama Ayrıca DNA oluşumu zarar ürünleri.
Bu yazıda, vitro sitokrom P450-aracılı dönüşüm nitrozaminler nitrosamides değerlendirmek için genel bir protokol açıklanmıştır. N′– nitrosonorcotinine (NNC) sitokrom P450 2A6 tarafından N′– nitrosonornicotine (NNN) daha önce raporlanmış dönüşüm bir örnek14olarak sergiledi. Bu protokolün uygulamaya substrat enzim sistemleri geniş bir nitrosamides genel nitrosamine metabolizması önemini belirlemenize yardımcı olur.
Protocol
Representative Results
Discussion
Nitrozaminler metabolizma elucidating onların carcinogenicity anlamak için önemli bir bileşenidir. Daha fazla yer sitokrom P450s ve diğer Metabolik enzimler Polimorfik olduğundan, bu bilginin uygulaması potansiyel olarak yüksek riskli bireyler1,4teşhis edebilir. Yeni veri α-hydroxynitrosamines, nitrozaminler DNA bağlamasında dahil tahmin ediliyor büyük metabolitleri daha fazla o oksidasyonunu gösterir, nitrosamides için mümkündür; Ancak, bu sa?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu çalışmada grant tarafından desteklenen yok. CA-81301 Ulusal Kanser Enstitüsü’nden. Biz Bob Carlson Editör Yardım almak için Dr Peter Villalta ve Xun Ming için analitik Biyokimya paylaşılan kaynak Masonik Kanser Merkezi kütle spektrometresi yardım ve Dr Adam T. Zarth ve Dr Anna K. Michel onların değerli tartışmalar için teşekkür ederim ve giriş. Analitik Biyokimya paylaşılan kaynak kısmen Ulusal Kanser Enstitüsü Kanser Merkezi destek hibe CA-77598 tarafından desteklenmektedir
Materials
| Norcotinine | AKoS GmbH (Steinen, Germany) | CAS 17708-87-1, AKoS AK0S006278969 | |
| Acetic acid | Sigma-Aldrich | 695092 | |
| Acetic Anhydride | Sigma-Aldrich | 242845 | |
| Ammonium Acetate | Sigma-Aldrich | 431311 | |
| Barium Hydroxide | Sigma-Aldrich | 433373 | |
| D-Chloroform | Sigma-Aldrich | 151823 | |
| HPLC Acetonitrile | Sigma-Aldrich | 34998 | |
| Magnesium Sulfate | Sigma-Aldrich | M7506 | |
| Methylene Chloride | Sigma-Aldrich | 34856 | |
| Sodium Nitrite | Sigma-Aldrich | 237213 | |
| ViVid CYP2A6 Blue Screening Kit | Life Technologies | PV6140 | |
| Zinc Sulfate | Sigma-Aldrich | 221376 | |
| 0.5 mL tubes | Fisher | AB0533 | |
| 100 mL round bottom flask | Sigma-Aldrich | Z510424 | |
| 125 mL Erlenmeyer flask | Sigma-Aldrich | CLS4980125 | |
| 125 mL Separatory Funnel | Sigma-Aldrich | Z261017 | |
| 25 mL round bottom flask | Sigma-Aldrich | Z278262 | |
| 500 MHz NMR Spectrometer | Bruker | ||
| Allegra X-22R Centrifuge | Beckman-Coulter | ||
| LC vials | ChromTech | CTC–0957–BOND | |
| LTQ Orbitrap Velos | Thermo Scientific | ||
| Magnetic Stir bar | Sigma-Aldrich | Z127035 | |
| NMR tube | Sigma-Aldrich | Z274682 | |
| P1000, P200, and P10 pipettes | Eppendorf | ||
| Rotary evaporator | Sigma-Aldrich | Z691410 | |
| RSLCnano UPLC system | Thermo Scientific | ||
| Shaking Water Bath | Fisher | FSSWB15 | |
| Stir plate | Sigma-Aldrich | CLS6795420 | |
| PicoFrit Column | New Objective | PF3607515N5 | |
| Luna C18, 5 um | Phenomenex | 535913-1 |
References
- Rom, W. N., Markowitz, S. . Environmental and Occupational Medicine. , 1226-1239 (2007).
- Preussmann, R., Stewart, B. W., Searle, C. E. . Chemical Carcinogens, ACS Monograph 182. 2, 643-828 (1984).
- Magee, P. N., Montesano, R., Preussmann, R., Searle, C. E. . Chemical Carcinogens. ACS monograph 173. , 491-625 (1976).
- Zhu, A. Z., et al. Alaska Native smokers and smokeless tobacco users with slower CYP2A6 activity have lower tobacco consumption, lower tobacco-specific nitrosamine exposure and lower tobacco-specific nitrosamine bioactivation. Carcinogenesis. 34 (1), 93-101 (2013).
- Mesić, M., Revis, C., Fishbein, J. C. Effects of structure on the reactivity of alpha-hydroxydialkynitrosamines in aqueous solutions. J. Am. Chem. Soc. 118, 7412-7413 (1996).
- Mochizuki, M., Anjo, T., Okada, M. Isolation and characterization of N-alkyl-N- (hydroxymethyl)nitrosamines from N-alkyl-N- (hydroperoxymethyl)nitrosamines by deoxygenation. Tetrahedron Lett. 21, 3693-3696 (1980).
- Guttenplan, J. B. Effects of cytosol on mutagenesis induced by N-nitrosodimethylamine, N-nitrosomethylurea and à-acetoxy-N-nitrosodimethylamine in different strains of Salmonella:evidence for different ultimate mutagens from N-nitrosodimethylmine. Carcinogenesis. 14, 1013-1019 (1993).
- Elespuru, R. K., Saavedra, J. E., Kovatch, R. M., Lijinsky, W. Examination of a-carbonyl derivatives of nitrosodimethylamine in ethylnitrosomethyamine as putative proximate carcinogens. Carcinogenesis. 14, 1189-1193 (1993).
- Chow, Y. L. . ACS Symposium Series. 101, 13-37 (1979).
- von Weymarn, L. B., Retzlaff, C., Murphy, S. E. CYP2A6- and CYP2A13-catalyzed metabolism of the nicotine delta5′(1′)iminium ion. J. Pharmacol. Exp. Ther. 343 (2), 307-315 (2012).
- Bell-Parikh, L. C., Guengerich, F. P. Kinetics of cytochrome P450 2E1-catalyzed oxidation of ethanol to acetic acid via acetaldehyde. J Biol Chem. 274 (34), 23833-23840 (1999).
- Chowdhury, G., Calcutt, M. W., Nagy, L. D., Guengerich, F. P. Oxidation of methyl and ethyl nitrosamines by cytochrome P450 2E1 and 2B1. Biochemistry. 51 (50), 9995-10007 (2012).
- Chowdhury, G., Calcutt, M. W., Guengerich, F. P. Oxidation of N-nitrosoalkylamines by human cytochrome P450 2A6: sequential oxidation to aldehydes and carboxylic acids and analysis of reaction steps. J Biol Chem. 285 (11), 8031-8044 (2010).
- Carlson, E. S., Upadhyaya, P., Hecht, S. S. Evaluation of nitrosamide formation in the cytochrome P450-mediated metabolism of tobacco-specific nitrosamines. Chem Res Toxicol. 29 (12), 2194-2205 (2016).
- Amin, S., Desai, D., Hecht, S. S., Hoffmann, D. Synthesis of tobacco-specific N-nitrosamines and their metabolites and results of related bioassays. Crit. Rev. Toxicol. 26, 139-147 (1996).
- Clark, A. G., Wong, S. T. A rapid chromatographic technique for the detection of dye-binding. Anal Biochem. 89 (2), 317-323 (1978).
- Pauli, G. F., et al. Importance of purity evaluation and the potential of quantitative (1)H NMR as a purity assay. J Med Chem. 57 (22), 9220-9231 (2014).
- van der Heeft, E., et al. A microcapillary column switching HPLC-electrospray ionization MS system for the direct identification of peptides presented by major histocompatibility complex class I molecules. Anal Chem. 70 (18), 3742-3751 (1998).
- White, E. H. The Chemistry of the N-Alkyl-N-nitrosoamides. I. Methods of Preparation. J. Am. Chem. Soc. 77, 6008-6010 (1955).
- Patten, C., et al. Evidence for cytochrome P450 2A6 and 3A4 as major catalysts for N’-nitrosonornicotine alpha-hydroxylation by human liver microsomes. Carcinogenesis. 18, 1623-1630 (1997).
- Wong, H. L., Murphy, S. E., Hecht, S. S. Cytochrome P450 2A-catalyzed metabolic activation of structurally similar carcinogenic nitrosamines: N’-nitrosonornicotine enantiomers, N-nitrosopiperidine, and N-nitrosopyrrolidine. Chem. Res. Toxicol. 18, 61-69 (2004).
- Hecht, S. S. Biochemistry, biology, and carcinogenicity of tobacco-specific N-nitrosamines. Chem. Res. Toxicol. 11, 559-603 (1998).
- von Weymarn, L. B., Zhang, Q. Y., Ding, X., Hollenberg, P. F. Effects of 8-methoxypsoralen on cytochrome P450 2A13. Carcinogenesis. 26 (3), 621-629 (2005).
