Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Đánh giá tác động của dexamethasone và sự kết hợp của nó với các chất bổ sung khoáng đối với tính chặt chẽ/đứt gãy DNA và hiệu quả của các enzym phòng thủ chống oxy hóa
Tóm tắt
Dexamethasone, một loại thuốc glucocorticoid tổng hợp, được sử dụng rộng rãi trên toàn thế giới như một tác nhân chống viêm/kháng dị ứng. Một số nghiên cứu trước đây cho thấy rằng trong điều kiện viêm hoặc điều kiện có gốc tự do tăng cường, Dexamethasone liên kết trực tiếp với DNA dẫn đến sự đứt gãy/tái cấu trúc DNA và sau đó có thể gây ra ung thư hoặc các rối loạn liên quan đến đứt gãy DNA. Do đó, lần đầu tiên, chúng tôi đã điều tra bằng tính toán và thực nghiệm sự tương tác của thuốc Dexamethasone, một mình và kết hợp với H2O2, axit ascorbic, sắt và đồng, với DNA plasmid siêu cuộn thông thường. Ở bước tiếp theo, hằng số liên kết DNA nội tại (kd) đã được tính toán bằng phương pháp chuẩn độ hấp thụ UV thông qua sự tương tác của Dexamethasone với DNA thùy bò (ctDNA). Ngoài ra, sự tương tác của thuốc với các enzym chống oxy hóa bao gồm catalase, superoxide dismutase, glutathione peroxidase 4 và glutathione reductase cũng đã được nghiên cứu bằng các phương pháp docking phân tử. Điều thú vị là, nghiên cứu in-vitro của chúng tôi đã chứng minh rằng dexamethasone liên kết với DNA với năng lượng liên kết là -5,35 kcal/mol. Nghiên cứu của chúng tôi cũng chỉ ra rằng sự tương tác dexamethasone/DNA không gây ra sự đứt gãy DNA trong khi sự kết hợp của nó với các nguồn cung khoáng gây ra tổn thương/đứt gãy DNA. Những kết quả này nhất quán với nghiên cứu Docking của chúng tôi cho thấy dexamethasone liên kết mạnh với DNA và vị trí xúc tác của glutathione peroxidase 4, vị trí liên kết FAD của glutathione reductase, vị trí hoạt tính của superoxide dismutase và các dư lượng liên kết NADPH của enzym catalase. Do đó, chúng tôi giả thuyết rằng Dexamethasone có thể gián tiếp gây ra tổn thương DNA bằng cách ức chế các enzym phòng thủ chống oxy hóa và gây stress oxy hóa trong tế bào.
Từ khóa
#Dexamethasone #DNA #chống viêm #gốc tự do #enzym chống oxy hóaTài liệu tham khảo
Wong J, Tran LT, Lynch KA, Wood LJ (2018) Dexamethasone exacerbates cytotoxic chemotherapy induced lethargy and weight loss in female tumor free mice. Cancer Biol Ther 19(1):87–96
de Oliveira VPC, de Sousa GR, de Araujo MPT, Carneiro LC, de Andrade DML, Porto HKP, de Oliveira SM, de Moraes Filho AV (2017) Evaluation of the mutagenic potential of glucocorticoids by allium cepa. Mutagenesis 7(1):1–7
Davis JD, Lin S-Y (2011) DNA damage and breast cancer. World J Clin Oncol 2(9):329
Boer DR, Canals A, Coll M (2009) DNA-binding drugs caught in action: the latest 3D pictures of drug-DNA complexes. Dalton Trans 3:399–414
Toptanci BÇ, Kizil G, Kızil M (2016) DNA damage mechanisms of anti-cancer drugs. Middle East J Sci 2(1):33–49
Bertoncini C, Meneghini R, Galembeck F, Calió M, Carbonel A (2016) Preferential localization of iron in the chromatin of Fe-enriched cells Is linked to DNA cleavage sites and control of carcinogenesis. J Cancer Sci Ther 8:213–215
Brewer GJ (2009) Risks of copper and iron toxicity during aging in humans. Chem Res Toxicol 23(2):319–326
Nabi-Afjadi M, Karami H, Goudarzi K, Alipourfard I, Bahreini E (2021) The effect of vitamin D, magnesium and zinc supplements on interferon signaling pathways and their relationship to control SARS-CoV-2 infection. Clin Molecular Allergy 19(1):1–10
Ebrahimi K, Shir Ovand S (2022) Mohammedi AaN, Nabi-Afjadi M, Zalpoor H, Bahreini F: bisynthesis of copper nanoparticles using aqueous thymus daenensis (celak) flora and investigation of its antifungal activity. J Med Microbiol Infectious Dis 10(3):98–103
Bar-Or D, Thomas GW, Rael LT, Lau EP, Winkler JV (2001) Asp-Ala-His-Lys (DAHK) inhibits copper-induced oxidative DNA double strand breaks and telomere shortening. Biochem Biophys Res Commun 282(1):356–360
Oikawa S, Kawanishi S (1998) Distinct mechanisms of site-specific DNA damage induced by endogenous reductants in the presence of iron (III) and copper (II). Biochim et Biophys. Acta (BBA) Gene Struct Exp 1399:19–30
Barbouti A, Doulias P-T, Zhu B-Z, Frei B, Galaris D (2001) Intracellular iron, but not copper, plays a critical role in hydrogen peroxide-induced DNA damage. Free Radical Biol Med 31(4):490–498
Subramaniam S, Vohra I, Iyer A, Nair NK, Mittra I (2015) A paradoxical relationship between resveratrol and copper (II) with respect to degradation of DNA and RNA. F1000Research
Kobayashi T, Guo LL, Nishida Y (1998) Mechanism of double-strand DNA cleavage effected by iron-bleomycin. Z Naturforsch C J Biosci 53(9–10):867–870
Ohnishi S, Murata M, Ida N, Oikawa S, Kawanishi S (2015) Oxidative DNA damage induced by metabolites of chloramphenicol, an antibiotic drug. Free Radic Res 49(9):1165–1172
Oikawa S, Yamada K, Yamashita N, Tada-Oikawa S, Kawanishi S (1999) N-acetylcysteine, a cancer chemopreventive agent, causes oxidative damage to cellular and isolated DNA. Carcinogenesis 20(8):1485–1490
Ogawa K, Hiraku Y, Oikawa S, Murata M, Sugimura Y, Kawamura J, Kawanishi S (2003) Molecular mechanisms of DNA damage induced by procarbazine in the presence of Cu(II). Mutat Res 539(1–2):145–155
Wang J, Yi J (2008) Cancer cell killing via ROS: to increase or decrease, that is the question. Cancer Biol Ther 7(12):1875–1884
Hejazi II, Khanam R, Mehdi SH, Bhat AR, Rizvi MMA, Thakur SC, Athar F (2018) Antioxidative and anti-proliferative potential of Curculigo orchioides Gaertn in oxidative stress induced cytotoxicity: In vitro, ex vivo and in silico studies. Food Chem Toxicol 115:244–259
Coban B, Yildiz U (2014) DNA-binding studies and antitumor evaluation of novel water soluble organic pip and hpip analogs. Appl Biochem Biotechnol 172(1):248–262
Ul-Haq I, Ullah N, Bibi G, Kanwal S, Sheeraz Ahmad M, Mirza B (2012) Antioxidant and cytotoxic activities and phytochemical analysis of Euphorbia wallichii root extract and its fractions. Iran J Pharm Res 11(1):241–249
Kanakis C, Nafisi S, Rajabi M, Shadaloi A, Tarantilis P, Polissiou M, Bariyanga J, Tajmir-Riahi H (2009) Structural analysis of DNA and RNA interactions with antioxidant flavonoids. J Spectrosc 23(1):29–43
Marty R, N’Soukpoe-Kossi CN, Charbonneau DM, Kreplak L, Tajmir-Riahi HA (2009) Structural characterization of cationic lipid-tRNA complexes. Nucleic Acids Res 37(15):5197–5207
Shahabadi N, Fili SM, Maghsudi M (2019) Molecular docking and spectroscopic studies on the interaction of new fifth-generation antibacterial drug ceftobiprole with calf thymus DNA. Nucleosides Nucleotides Nucleic Acids 38(10):732–751
Hall MD, Marshall TS, Kwit AD, Jenkins LMM, Dulcey AE, Madigan JP, Pluchino KM, Goldsborough AS, Brimacombe KR, Griffiths GL (2014) Inhibition of glutathione peroxidase mediates the collateral sensitivity of multidrug-resistant cells to tiopronin. J Biol Chem 289(31):21473–21489
Huff LM, Horibata S, Robey RW, Hall MD, Gottesman MM (2019) Mycoplasma infection mediates sensitivity of multidrug-resistant cell lines to Tiopronin: a cautionary tale. J Med Chem 63(3):1434–1439
Mazumder MK, Choudhury S, Borah A (2019) An in silico investigation on the inhibitory potential of the constituents of Pomegranate juice on antioxidant defense mechanism: Relevance to neurodegenerative diseases. IBRO reports 6:153–159
Korkmaz IN, Güller U, Kalın R, Özdemir H, Küfrevioğlu Öİ (2023) Structure‐activity relationship of methyl 4‐aminobenzoate derivatives as being drug candidate targeting glutathione related enzymes: in vitro and in silico approaches. Chem Biodiv p 202201220.
Wei H, Li H, Wan S-P, Zeng Q-T, Cheng L-X, Jiang L-L, Peng Y-D (2007) Cardioprotective effects of malvidin against isoproterenol-induced myocardial infarction in rats: a mechanistic study. Med Sci Monitor: Int Med J Exp Clin Res 2017:23
Dashwood RH, Combes RD, Ashby J (1988) DNA-binding studies with 6BT and 5I: implications for DNA-binding/carcinogenicity and DNA-binding/mutagenicity correlations. Mutat Res 198(1):61–68
Shaikh SA, Ahmed SR, Jayaram B (2004) A molecular thermodynamic view of DNA-drug interactions: a case study of 25 minor-groove binders. Arch Biochem Biophys 429(1):81–99
Valipour R, Yilmaz MB, Valipour E: Study of DNA-binding activity and antibacterial effect of escitalopram oxalate, an extensively prescribed antidepressant. Drug Res
Tabassum S, Chandra Sharma G, Arjmand F, Azam A (2010) DNA interaction studies of new nano metal based anticancer agent: validation by spectroscopic methods. Nanotechnology 21(19):195102
Firdhouse MJ, Lalitha P (2015) Binding properties of biosynthesized gold nanoparticles with calf-thymus DNA in vitro. Int J Biol Chem 9(4):188–197
Zhang G, Fu P, Wang L, Hu M (2011) Molecular spectroscopic studies of farrerol interaction with calf thymus DNA. J Agric Food Chem 59(16):8944–8952
Huang S, Zhu F, Xiao Q, Liang Y, Zhou Q, Su W (2015) Thermodynamic investigation of the interaction between the [(η 6-p-cymene) Ru (benzaldehyde-N 4-phenylthiosemicarbazone) Cl] Cl anticancer drug and ctDNA: multispectroscopic and electrochemical studies. RSC Adv 5(53):42889–42902
Eshkourfu R, Čobeljić B, Vujčić M, Turel I, Pevec A, Sepčić K, Zec M, Radulović S, Srdić-Radić T, Mitić D (2011) Synthesis, characterization, cytotoxic activity and DNA binding properties of the novel dinuclear cobalt (III) complex with the condensation product of 2-acetylpyridine and malonic acid dihydrazide. J Inorg Biochem 105(9):1196–1203
Paul A, Bhattacharya S (2012) Chemistry and biology of DNA-binding small molecules. Curr Sci (Bangalore) 102(2):212–231
Yu J, Chen W, Wu C, Chen H (2014) PEG-protein interaction induced contraction of NalD chains. PLoS ONE 9(5):e96616
De Mattos J, Dantas F, Caldeira-de-Araújo A, Moraes M (2004) Agarose gel electrophoresis system in the classroom: detection of DNA strand breaks through the alteration of plasmid topology. Biochem Mol Biol Educ 32(4):254–257
Moreno RG, Alipazaga MV, Gomes OF, Linares E, Medeiros MH, Coichev N (2007) DNA damage and 2’-deoxyguanosine oxidation induced by S(IV) autoxidation catalyzed by copper(II) tetraglycine complexes: synergistic effect of a second metal ion. J Inorg Biochem 101(5):866–875
Klintip R, Boonprasert R, Kolladarungkri T (2016) Development of a method for determination of dexamethasone (DEX) concentrations in human plasma by ultra performance liquid chromato-graphy/photo diode array detector (UPLC/PDA). Siriraj Med J 67(3):116–122
Song YK, Park JS, Kim JK, Kim CK (2004) HPLC determination of dexamethasone in human plasma. J Liq Chromatogr Rel Technol 27(14):2293–2306
Tian J, Peehl DM, Knox SJ (2010) Metalloporphyrin synergizes with ascorbic acid to inhibit cancer cell growth through fenton chemistry. Cancer Biother Radiopharm 25(4):439–448
Li Y, Zheng Y, Zhang Y, Xu J, Gao G (2018) Antioxidant activity of coconut (Cocos nucifera L.) protein fractions. Molecules 23(3):1–11
Flohé L, Brigelius-Flohé R (2011) Selenoproteins of the glutathione peroxidase family. In: Selenium. Springer; 167–180.
Matés JM, Sánchez-Jiménez F (1999) Antioxidant enzymes and their implications in pathophysiologic processes. Front Biosci 4(4):0339–0345
Ithayaraja CM (2011) Mini-review: Metabolic functions and molecular structure of glutathione reductase. Int J Pharm Sci Rev Res 9:104–115
Karplus PA, Schulz GE (1989) Substrate binding and catalysis by glutathione reductase as derived from refined enzyme: substrate crystal structures at 2Å resolution. J Mol Biol 210(1):163–180
Banci L, Bertini I, Cramaro F, Del Conte R, Viezzoli MS (2002) The solution structure of reduced dimeric copper zinc superoxide dismutase. The structural effects of dimerization. Eur J Biochem 269(7):1905–1915
Wright GS, Antonyuk SV, Kershaw NM, Strange RW, Samar Hasnain S (2013) Ligand binding and aggregation of pathogenic SOD1. Nat Commun 4:1758
Ko TP, Safo MK, Musayev FN, Di Salvo ML, Wang C, Wu SH, Abraham DJ (2000) Structure of human erythrocyte catalase. Acta Crystallogr D Biol Crystallogr 56(Pt 2):241–245
Putnam CD, Arvai AS, Bourne Y, Tainer JA (2000) Active and inhibited human catalase structures: ligand and NADPH binding and catalytic mechanism. J Mol Biol 296(1):295–309
Mutsaers HA, Tofighi R (2012) Dexamethasone enhances oxidative stress-induced cell death in murine neural stem cells. Neurotox Res 22(2):127–137
Feng YL, Tang XL (2014) Effect of glucocorticoid-induced oxidative stress on the expression of Cbfa1. Chem Biol Interact 207:26–31