Chữ ký biểu hiện gen của stress oxy hóa trong điều kiện in vivo
Tóm tắt
Cách mà các sinh vật bậc cao phản ứng với stress oxy hóa gia tăng trong điều kiện in vivo còn chưa được hiểu rõ. Do đó, chúng tôi đã đo các tham số stress oxy hóa và các thay đổi biểu hiện gen (sử dụng mảng Affymetrix) ở gan do các loài oxy phản ứng gia tăng, được gây ra trong điều kiện in vivo bởi diquat hoặc do việc loại trừ gen các enzym chống oxy hóa chính CuZn-superoxide dismutase (Sod1) và glutathione peroxidase-1 (Gpx1). Việc điều trị bằng diquat (50 mg/kg) dẫn đến sự gia tăng đáng kể tổn thương oxy hóa trong khoảng 3–6 giờ ở chuột kiểu hoang dã mà không gây tử vong. Ngược lại, việc điều trị cho chuột Sod1−/− hoặc Gpx1−/− với nồng độ diquat tương tự đã dẫn đến việc tăng đáng kể tổn thương oxy hóa chỉ trong vòng một giờ điều trị và gây tử vong, tức là, những con chuột này rất nhạy cảm với stress oxy hóa được tạo ra bởi diquat. Phản ứng biểu hiện với stress oxy hóa gia tăng in vivo không liên quan đến việc tăng cường các gen chống oxy hóa cổ điển, mặc dù stress oxy hóa kéo dài ở chuột Sod1−/− dẫn đến việc tăng cường đáng kể các chất chống oxy hóa thiol (ví dụ: Mt1, Srxn1, Gclc, Txnrd1), điều này dường như được trung gian bởi yếu tố sao chép nhạy cảm với redox Nrf2. Kết quả chính của nghiên cứu của chúng tôi là phản ứng phổ biến với stress oxy hóa gia tăng với việc điều trị bằng diquat ở chuột kiểu hoang dã, chuột Gpx1−/−, và chuột Sod1−/− cũng như ở các chuột Sod1−/− không điều trị là sự tăng cường các gen mục tiêu của p53 (p21, Gdf15, Plk3, Atf3, Trp53inp1, Ddit4, Gadd45a, Btg2, Ndrg1). Một so sánh hồi cứu với các nghiên cứu trước đây cho thấy sự khởi động các gen mục tiêu của p53 này là một phản ứng biểu hiện bảo tồn đối với stress oxy hóa, trong điều kiện in vivo và in vitro, ở các loài khác nhau và các tế bào/ cơ quan khác nhau.
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
Awad JA, Burk RF, Roberts LJ 2nd.Effect of selenium deficiency and glutathione-modulating agents on diquat toxicity and lipid peroxidation in rats.J Pharmacol Exp Ther270: 858–864, 1994.
Bielski BH, Arudi RL, Sutherland MW.A study of the reactivity of HO2·/O2•−with unsaturated fatty acids.J Biol Chem258: 4759–4761, 1983.
Duttaroy A, Paul A, Kundu M, Belton A.A Sod2 null mutation confers severely reduced adult life span inDrosophila.Genetics165: 2295–2299, 2003.
Halliwell B, Gutteridge J.Free Radicals in Biology and Medicine.New York: Oxford Univ. Press, 1999.
Hassan HM, Fridovich I.Superoxide radical and the oxygen enhancement of the toxicity of paraquat inEscherichia coli.J Biol Chem253: 8143–8148, 1978.
Horvath MM, Wang X, Resnick MA, Bell DA.Divergent evolution of human p53 binding sites: cell cycle versus apoptosis.PLoS Genet3: e127, 2007.
McCord JM, Fridovich I.Superoxide dismutase: an enzymic function for erythrocuprein (hemocuprein).J Biol Chem244: 6049–6055, 1969.
Muller F.The nature and mechanism of superoxide production by the electron transport chain: its relevance to aging.J Amer Aging Assoc23: 227–253, 2000.
Muller FL, Mele J, Van Remmen H, Richardson A.Probing the in vivo relevance of oxidative stress in aging using knockout and transgenic mice. In:Aging at the Molecular Level, edited by Von Zglinicki T. Dordrecht, The Netherlands: Kluwer Academic, 2003, p. 131–144.
Rhodes ML, Zavala DC, Brown D.Hypoxic protection in paraquat poisoning.Lab Invest35: 496–500, 1976.
Sambrook J, Maniatis T, Fritsch EF.Extraction, purification, and analysis of mRNA from eukaryotic cells. In:Molecular Cloning: A Laboratory Manual, edited by Sambrook J, Maniatis T, and Fritsch EF. Cold Spring Harbor, NY: Cold Spring Harbor Laboratory, 1982, p. 196.
Weisiger RA, Fridovich I.Mitochondrial superoxide simutase. Site of synthesis and intramitochondrial localization.J Biol Chem248: 4793–4796, 1973.
Zhan Q, Bae I, Kastan MB, Fornace AJ Jr.The p53-dependent gamma-ray response of GADD45.Cancer Res54: 2755–2760, 1994.
Zyracka E, Zadrag R, Koziol S, Krzepilko A, Bartosz G, Bilinski T.Yeast as a biosensor for antioxidants: simple growth tests employing aSaccharomyces cerevisiaemutant defective in superoxide dismutase.Acta Biochim Pol52: 679–684, 2005.