Preview

Вестник Московского университета. Серия 16. Биология

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков

Влияние госсипола на структуру нуклеосом

Полный текст:

Аннотация

Госсипол является высокоактивным соединением, обладающим противовирусными, антиоксидантными, противомикробными, противомалярийными и противоопухолевыми свойствами. Известно, что противоопухолевый эффект госсипола связан с генотоксичностью, однако взаимодействие госсипола с хроматином не было изучено. В данной работе методом микроскопии одиночных частиц на основе Фёрстеровского резонансного переноса энергии установлено, что при концентрациях 10 мкМ и выше госсипол вызывает значительные структурные изменения в конформации нуклеосомной ДНК на октамере гистонов. Эти изменения затрагивают не менее 35 п.н. нуклеосомной ДНК, увеличивают расстояние между соседними супервитками нуклеосомной ДНК в этой области до 9 нм или более и вызваны разворачиванием нуклеосомной ДНК. Наличие участков линкерной ДНК несколько увеличивает устойчивость нуклеосом к действию госсипола по сравнению с кор-нуклеосомами. При концентрации 30 мкМ и выше госсипол полностью разрушает структуру нуклеосом, вызывая диссоциацию гистонов от ДНК. Полученные данные свидетельствуют о том, что наблюдаемая in vivo генотоксичность госсипола может быть связана с прямым воздействием госсипола на хроматин, приводящим к нарушению структуры нуклеосом.

Об авторах

Н. В. Малюченко
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова
Россия

Малюченко Наталия Валериевна - канд. биол. наук, доц. кафедры биоинженерии биологического факультета

119234, г. Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 12, тел.: 8-495-939-57-38



Д. О. Кошкина
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова
Россия

Малюченко Наталия Валериевна - канд. биол. наук, доц. кафедры биоинженерии биологического факультета

119234, г. Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 12, тел.: 8-495-939-57-38



А. Н. Коровина
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова
Россия

Коровина Анна Николаевна – канд. биол. наук, мл. науч. сотр. кафедры биоинженерии биологического факультета

119234, г. Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 12, тел.: 8-495-939-57-38



Н. С. Герасимова
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова
Россия

Герасимова Надежда Сергеевна – канд. биол. наук, ассистент кафедры биоинженерии биологического факультета

119234, г. Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 12, тел.: 8-495-939-57-38



М. П. Кирпичников
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова
Россия

Кирпичников Михаил Петрович – акад. РАН, проф., докт. биол. наук, декан и зав. кафедрой биоинженерии биологического факультета

 119234, г. Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 12, тел.: 8-495-939-27-76

 



В. М. Студитский
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова; Fox Chase Cancer Center
Россия

Студитский Василий Михайлович – докт. биол. наук, гл. науч. сотр. кафедры биоинженерии биологического факультета, отдела эпигенетики рака ракового центра Фокс Чейз, Филадельфия, США

119234, г. Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 12, тел.: 8-495-938-22-91

Cottman Avenue 333, Philadelphia, PA 19111, USA



А. В. Феофанов
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова; Институт биоорганической химии имени академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН
Россия

Феофанов Алексей Валерьевич – докт. биол. наук, проф. кафедры биоинженерии биологического факультета, руководитель лаборатории оптической микроскопии и спектроскопии биомолекул

119234, г. Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 12

117997, г. Москва, ул. Миклухо-Маклая, д. 16/10, тел.: 8-495-939-57-38

 



Список литературы

1. Tian X., Fang X., Huang J., Wang Q.J., Mao Y B., Chen X.Y. A gossypol biosynthetic intermediate disturbs plant defence response // Philos. Trans R Soc. Lond. B Biol. Sci. 2019. Vol. 374. N 1767: 20180319.

2. Jia L., Coward L.C., Kerstner-Wood C.D., Cork R.L., Gorman G.S., Noker P.E., Kitad S., Pellecchia M., Reed J.C. Comparison of pharmacokinetic and metabolic profiling among gossypol, apogossypol and apogossypolhexaacetate // Cancer Chemother. Pharmacol. 2008. Vol. 61. N 1. P. 63–73.

3. Benvenuto M., Mattera R., Masuelli L., Taffera G., Andracchio O., Tresoldi I., Lido P., Giganti M. G., Godos J., Modesti A., Bei R. (+/-)-Gossypol induces apoptosis and autophagy in head and neck carcinoma cell lines and inhibits the growth of transplanted salivary gland cancer cells in BALB/c mice // Int. J. Food Sci. Nutr. 2017. Vol. 68. N 3. P. 298–312.

4. Lin J., Wu Y., Yang D., Zhao Y. Induction of apoptosis and antitumor effects of a small molecule inhibitor of Bcl-2 and Bcl-xl, gossypol acetate, in multiple myeloma in vitro and in vivo // Oncol. Rep. 2013. Vol. 30. N 2. P. 731–738.

5. Meng Y., Tang W., Dai Y., Wu X.M. Liu Ji Q. ,Ji M., Pienta K., Lawrence T., Xu L. Natural BH3 mimetic (-)-gossypol chemosensitizes human prostate cancer via Bcl-xL inhibition accompanied by increase of Puma and Noxa // Mol. Cancer Ther. 2008. Vol. 7. N 7. P. 2192–2021.

6. Lian J., Karnak D., Xu L. The Bcl-2-Beclin 1 interaction in (-)-gossypol-induced autophagy versus apoptosis in prostate cancer cells // Autophagy. 2010. Vol. 6. N 8. P. 1201–1203.

7. Wang Y., Rao P.N. Effect of gossypol on DNA synthesis and cell cycle progression of mammalian cells in vitro // Cancer Res. 1984. Vol. 44. N 1. P. 35–38.

8. Na Z., Peng B., Ng S., Pan S., Lee J. S., Shen H.M., Yao S.Q. A small-molecule protein-protein interaction inhibitor of PARP1 that targets its BRCT domain // Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 2015. Vol. 54. N 8. P. 2515–2519.

9. Rao M.V., Narechania M. B. The genotoxic effects of anti-cancer drug gossypol on human lymphocytes and its mitigation by melatonin // Drug Chem. Toxicol. 2016. Vol. 39. N 4. P. 357–361.

10. Luz V.B., Gadelha I.C.N.,Cordeiro L.A.V., Melo M.M., Soto-Blanco B. In vitro study of gossypol’s ovarian toxicity to rodents and goats // Toxicon. 2018. Vol. 145. P. 56–60.

11. Belotserkovskaya R., Bondarenko V.A., Orphanides G., Studitsky V.M., Reinberg D. FACT facilitates transcription-dependent nucleosome alteration // Science. 2003. Vol. 301. N. 5636. P. 1090–1093.

12. Valieva M.E., Armeev G.A., Kudryashova K.S., Gerasimova N.S., Shaytan A.K., Kulaeva O.I., Mccullough L.L., Formosa T., Georgiev P.G., Kirpichnikov M.P. Studitsky V.M., Feofanov A.V. Large-scale ATP-independent nucleosome unfolding by a histone chaperone // Nat. Struct. Mol. Biol. 2016. Vol.

13. N 12. P. 1111–1116. 13. Chang H.W., Kulaeva O.I., Shaytan A.K., Kibanov M., Kuznedelov K., Severinov K.V., Kirpichnikov M.P., Clark D.J., Studitsky V.M. Analysis of the mechanism of nucleosome survival during transcription // Nucleic Acids Res. 2014. Vol. 42. N 3. P. 1619–1627.

14. Nilov D., Maluchenko N., Kurgina T., Pushkarev S., Lys A., Kutuzov M., Gerasimova N., Feofanov, A.V., Svedas V., Lavrik O., Studitsky V.M. Molecular mechanisms of PARP-1 inhibitor 7-methylguanine // Int. J. Mol. Sci. 2020. Vol. 21. N 6: E2159.

15. Mccullough L.L., Connell Z., Xin H., Studitsky V.M., Feofanov A.V., Valieva M.E., Formosa T. Functional roles of the DNA-binding HMGB domain in the histone chaperone FACT in nucleosome reorganization // J. Biol. Chem. 2018. Vol. 293. N. 16. P. 6121–6133.

16. Sultanov D.C., Gerasimova N.S., Kudryashova K.S., Maluchenko N.V., Kotova E.Y., Langelier M.F., Pascal J.M., Kirpichnikov M.P., Feofanov A.V., Studitsky V.M. Unfolding of core nucleosomes by PARP-1 revealed by spFRET microscopy // AIMS Genet. 2017. Vol. 4. N. 1. P. 21–31.

17. Chang H.W., Valieva M.E., Safina A., Chereji R.V., Wang J., Kulaeva O. I., Morozov A. V., Kirpichnikov M.P., Feofanov A.V., Gurova K.V., Studitsky V.M. Mechanism of FACT removal from transcribed genes by anticancer drugs curaxins // Sci. Adv. 2018. Vol. 4. N 11: eaav 2131.

18. Maluchenko N.V., Sultanov D.S., Kotova E.Y., Kirpichnikov M.P., Studitsky V.M., Feofanov A.V. Histone tails promote PARP1-dependent structural rearrangements in nucleosomes // Dokl. Biochem. Biophys. 2019. Vol. 489. N 1. P. 377–379.

19. Morozov A.V., Fortney K., Gaykalov, D.A., Studitsky V.M., Widom J., Siggia E.D. Using DNA mechanics to predict in vitro nucleosome positions and formation energies // Nucleic Acids Res. 2009. Vol. 37. N 14. P. 4707–4722.

20. Kudryashova K.S., Chertkov O.V., Nikitin D.V, Pestov N.A., Kulaeva O.I., Efremenko A.V., Solonin A.S., Kirpichnikov M.P., Studitsky V.M., Feofanov A.V. Preparation of mononucleosomal templates for analysis of transcription with RNA polymerase using spFRET // Methods Mol. Biol. 2015. Vol. 1288. P. 395–412.

21. Kulaeva O.I., Studitsky V.M. Preparation and analysis of positioned mononucleosomes // Chromatin protocols. Methods in molecular biology. Vol. 1288 / Ed.S. Chellappan. N.Y.: Humana Press, 2015. P. 15–26.

22. Zaidi R., Hadi S.M. Interaction of gossypol with DNA // Toxicol. In Vitro. 1992. Vol. 6. N 1. P. 71–76.

23. Zaidi R., Hadi S.M. Complexes involving gossypol, DNA and Cu(II) // Biochem. Int. 1992. Vol. 28. N 6. P. 1135–1143.


Для цитирования:


Малюченко Н.В., Кошкина Д.О., Коровина А.Н., Герасимова Н.С., Кирпичников М.П., Студитский В.М., Феофанов А.В. Влияние госсипола на структуру нуклеосом. Вестник Московского университета. Серия 16. Биология. 2020;75(3):170-175.

For citation:


Malyuchenko N.V., Koshkina D.O., Korovina A.N., Gerasimova N.S., Kirpichnikov M.P., Studitsky V.M., Feofanov A.V. Effect of gossypol on nucleosome structure. Vestnik Moskovskogo universiteta. Seriya 16. Biologiya. 2020;75(3):170-175. (In Russ.)

Просмотров: 7


ISSN 0137-0952 (Print)