Điều chỉnh biểu hiện topoisomerase IIα bởi một polyamide đặc hiệu cho trình tự DNA

Molecular Cancer Therapeutics - Tập 6 Số 1 - Trang 346-354 - 2007
Daniel Hochhauser1, Minal Kotecha1, C. Caroline O’Hare2, Peter J. Morris2, Janet M. Hartley2, Zarmeen Taherbhai3, Dorothy L. Harris3, Cristiana Forni4, Roberto Mantovani4, Moses Lee3,5, John A. Hartley2
11Department of Oncology, Royal Free and University College Medical School, University College London, London, United Kingdom;
22Cancer Research UK Drug-DNA Interactions Research Group,
33Department of Chemistry, Furman University, Greenville, South Carolina;
44Dipartimento di Scienze Biomolecolari e Biotecnologie, Universita degli Studi di Milano, Milan, Italy; and
55Department of Chemistry, Division of Natural Sciences, Hope College, Holland, Michigan

Tóm tắt

Topoisomerase IIα (topo IIα) là một mục tiêu quan trọng cho một số tác nhân hóa trị, bao gồm etoposide và doxorubicin. Các tế bào đông đặc biểu hiện mức độ thấp của topo IIα và kháng lại điều trị bằng etoposide. Sự ức chế phiên mã trong các tế bào đông đặc được trung gian bởi sự liên kết của yếu tố phiên mã NF-Y với các mô hình CCAAT đảo ngược trong trình khởi động topo IIα. Để chặn sự liên kết ức chế của NF-Y, một polyamide (JH-37) đã được thiết kế để liên kết với các vùng lân cận của các điểm CCAAT đã chọn trong trình khởi động topo IIα. Các thử nghiệm dịch chuyển điện di và thử nghiệm dấu chân DNase I cho thấy sự chiếm giữ các vị trí CCAAT đảo ngược bởi JH-37. Các thử nghiệm kết tủa miễn dịch cromatin xác nhận sự ức chế trong vivo đối với sự liên kết của NF-Y với trình khởi động topo IIα. Sau khi ấp ủ các tế bào NIH3T3 đông đặc với JH-37, việc tăng cường biểu hiện mRNA và protein topo IIα đã được phát hiện. Điều này tương quan với việc tăng cường đứt gãy DNA cặp sợi đôi như được chỉ ra bởi thử nghiệm comet và giảm khả năng sống sót của tế bào sau khi tiếp xúc với etoposide. Polyamide có thể điều chỉnh biểu hiện gen và nhạy cảm hóa trị của các tế bào ung thư. [Mol Cancer Ther 2007;6(1):346–54]

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

Wang JC. Cellular roles of DNA topoisomerases: a molecular perspective. Nat Rev Mol Cell Biol 2002;3:430–40.

Isaacs RJ, Davies SL, Sandri MI, Redwood C, Wells NJ, Hickson ID. Physiological regulation of eukaryotic topoisomerase II. Biochim Biophys Acta 1998;1400:121–37.

Furukawa M, Uchiumi T, Nomoto M, et al. The role of an inverted CCAAT element in transcriptional activation of the human DNA topoisomerase IIα gene by heat shock. J Biol Chem 1998;273:10550–5.

Sandri MI, Isaacs RJ, Ongkeko WM, et al. p53 regulates the minimal promoter of the human topoisomerase IIα gene. Nucleic Acids Res 1996;24:4464–70.

Sullivan DM, Latham MD, Ross WE. Proliferation-dependent topoisomerase II content as a determinant of antineoplastic drug action in human, mouse, and Chinese hamster ovary cells. Cancer Res 1987;47:3973–9.

Burden DA, Osheroff N. Mechanism of action of eukaryotic topoisomerase II and drugs targeted to the enzyme. Biochim Biophys Acta 1998;1400:139–54.

Davies SM, Robson CN, Davies SL, Hickson ID. Nuclear topoisomerase II levels correlate with the sensitivity of mammalian cells to intercalating agents and epipodophyllotoxins. J Biol Chem 1998;263:17724–9.

Fry AM, Chresta CM, Davies SM, et al. Relationship between topoisomerase II level and chemosensitivity in human tumor cell lines. Cancer Res 1991;51:6592–5.

Kubo T, Kohno K, Ohga T, et al. DNA topoisomerase IIα gene expression under transcriptional control in etoposide/teniposide-resistant human cancer cells. Cancer Res 1995;55:3860–4.

Dimanche-Boitrel MT, Pelletier H, Genne P, et al. Confluence-dependent resistance in human colon cancer cells: role of reduced drug accumulation and low intrinsic chemosensitivity of resting cells. Int J Cancer 1992;50:677–82.

Desoize B, Jardillier JC. Multicellular resistance: a paradigm for clinical resistance? Crit Rev Oncol Hematol 2000;36:193–207.

Hochhauser D, Stanway CA, Harris AL, Hickson ID. Cloning and characterization of the 5′-flanking region of the human topoisomerase IIα gene. J Biol Chem 1992;267:18961–5.

Isaacs RJ, Harris AL, Hickson ID. Regulation of the human topoisomerase IIα gene promoter in confluence-arrested cells. J Biol Chem 1996;271:16741–7.

Adachi N, Kobayashi M, Koyama H. Cell cycle-dependent regulation of the mouse DNA topoisomerase IIα gene promoter. Biochem Biophys Res Commun 1997;230:105–9.

Marchini S, Broggini M, Sessa C, D'Incalci M. Development of distamycin-related DNA binding anticancer drugs. Expert Opin Investig Drugs 2001;10:1703–14.

Tolner B, Hartley JA, Hochhauser D. Transcriptional regulation of topoisomerase IIα at confluence and pharmacological modulation of expression by bis-benzimidazole drugs. Mol Pharmacol 2001;59:699–706.

Melander C, Burnett R, Gottesfeld JM. Regulation of gene expression with pyrrole-imidazole polyamides. J Biotechnol 2004;112:195–220.

Henry JA, Le NM, Nguyen B, et al. Targeting the inverted CCAAT box 2 in the topoisomerase IIα promoter by JH-37, an imidazole-pyrrole polyamide hairpin: design, synthesis, molecular biology, and biophysical studies. Biochemistry 2004;43:12249–57.

Carey M, Smale ST. Electrophoretic mobility shift assays in transcriptional regulation in eukaryotes: concepts, strategies, and techniques, vol. 13. Cold Spring Harbor (NY): Cold Spring Harbor Laboratory Press; 2000. p. 493–6.

Pfaffl MW. A new mathematical model for relative quantification in real-time RT-PCR. Nucleic Acids Res 2001;29:e45.

Caretti G, Salsi V, Vecchi C, Imbriano C, Mantovani R. Dynamic recruitment of NF-Y and histone acetyltransferases on cell-cycle promoters. J Biol Chem 2003;278:30435–40.

Spanswick VJ, Hartley JM, Ward TH, Hartley JA. Measurement of drug-induced interstrand crosslinking using single-cell gel electrophoresis (comet) assay. In: Brown R, Boger-Brown U, editors. Methods in molecular medicine, vol. 28: cytotoxic drug resistance mechanisms. Totowa (NJ): Humana Press; 1999.

Best TP, Edelson BS, Nickols NG, Dervan PB. Nuclear localization of pyrrole-imidazole polyamide-fluorescein conjugates in cell culture. Proc Natl Acad Sci U S A 2003;100:12063–8.

Mantovani R. The molecular biology of the CCAAT-binding factor NF-Y. Gene 1999;239:15–27.

Falck J, Jensen PB, Sehested M. Evidence for repressional role of an inverted CCAAT box in cell cycle-dependent transcription of the human DNA topoisomerase IIα gene. J Biol Chem 1999;274:18753–8.

Adachi N, Nomoto M, Kohno K, Koyama H. Cell-cycle regulation of the DNA topoisomerase promoter is mediated by proximal CCAAT boxes: possible involvement of acetylation. Gene 2000;245:49–57.

Wang Q, Zambetti GP, Suttle DP. Inhibition of DNA topoisomerase IIα gene expression by the p53 tumor suppressor. Mol Cell Biol 1997;17:389–97.

Yun J, Chae HD, Choy HE, et al. p53 negatively regulates cdc2 transcription via the CCAAT-binding NF-Y transcription factor. J Biol Chem 1999;274:29677–82.

Soderlind KJ, Gorodetsky B, Singh AK, Bachur NR, Miller GG, Lown JW. Bis-benzimidazole anticancer agents: targeting human tumor helicases. Anti-Cancer Drug Des 1999;14:19–36.

Chen AY, Yu C, Bodley A, Peng LF, Liu LF. A new mammalian DNA topoisomerase I poison Hoechst 33342: cytotoxicity and drug resistance in human cell cultures. Cancer Res 1993;53:1332–7.

Tanaka H, Ohshima N, Ikenoya M, Komori K, Katoh F, Hidaka H. HMN-176, an active metabolite of the synthetic antitumor agent HMN-214, restores chemosensitivity to multidrug-resistant cells by targeting the transcription factor NF-Y. Cancer Res 2003;63:6942–7.

Swalley SE, Baird EE, Dervan PB. Recognition of a 5′-(A,T)GGG(A,T)2-3′ sequence in the minor groove of DNA by an eight-ring hairpin polyamide. J Am Chem Soc 1996;118:8198–206.

Dervan PB, Edelson BS. Recognition of the DNA minor groove by pyrrole-imidazole polyamides. Curr Opin Struct Biol 2003;13:284–99.

Dickinson LA, Burnett R, Melander C, et al. Arresting cancer proliferation by small-molecule gene regulation. Chem Biol 2004;11:1583–94.

Fortune JM, Osheroff N. Topoisomerase II as a target for anticancer drugs: when enzymes stop being nice. Prog Nucleic Acid Res Mol Biol 2000;64:221–53.

Lai YM, Fukuda N, Ueno T, et al. Synthetic pyrrole-imidazole polyamide inhibits expression of the human transforming growth factor-β1 gene. J Pharmacol Exp Ther 2005;315:571–5.

Matsuda H, Fukuda N, Ueno T, et al. Development of gene silencing pyrrole-imidazole polyamide targeting the TGF-β1 promoter for treatment of progressive renal diseases. J Am Soc Nephrol 2006;17:422–32.

Thông tin
: []
Thông tin xuất bản

Molecular Cancer Therapeutics

Tập 6 Số 1

346-354

Thông tin tác giả