Изучение генотоксичности бета-пропиолактона с помощью lux-биосенсоров E. coli и нематоды Caenorhabditis elegans

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Впервые применены lux-биосенсоры E. coli и нематоды Caenorhabditis elegans для исследования генотоксичности бета-пропиолактона (БПЛ), используемого в производстве инактивированных вирусных вакцин в качестве инактиватора. Показано, что ДНК-повреждающая активность БПЛ обусловлена не только его способностью связываться с ДНК бактерий, но и способностью генерировать в клетке такие активные формы кислорода как супероксид-анион и перекись водорода, обладающие генотоксической активностью. Обнаружено, что БПЛ доза-зависимым образом, начиная с концентрации 0.001 моль/л, снижает выживаемость бактерий. Однако при этом усиливалась интенсивность экспрессии гена антиоксидантной защиты супероксиддисмутазы soxS и гена репарации ДНК colD. БПЛ индуцировал в клетках нематоды разрывы ДНК, выявляемые методом электрофореза. Антиоксидант ацетилцистеин снижал генотоксические эффекты БПЛ как у бактерий, так и у нематод.

Об авторах

Э. А. Мачигов

Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова Российской академии наук

Email: abilev@vigg.ru
Россия, 119991, Москва

С. К. Абилев

Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова Российской академии наук; Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Автор, ответственный за переписку.
Email: abilev@vigg.ru
Россия, 119991, Москва; Россия, 119234, Москва

Е. В. Игонина

Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова Российской академии наук

Email: abilev@vigg.ru
Россия, 119991, Москва

М. В. Марсова

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Email: abilev@vigg.ru
Россия, 119234, Москва

Список литературы

  1. Sanders B., Koldijk M., Schuitemaker H. Inactivated viral vaccines // Vaccine Analysis: Strategies, Principles, and Control. Berlin, Heidelberg: Springer, 2015. P. 45–80.
  2. Lawrence S.A. Beta-Propiolactone: Viral inactivation in vaccines and plasma products. // PDA J. Pharm Sci. and Technol. 2000. V. 54. P. 209–214.
  3. Курашова С.С., Ишмухаметов А.А., Егорова М.С. и др. Сравнительная характеристика инактивирующих агентов для создания вакцины против геморрагической лихорадки с почечным синдромом // Эпидемиология и вакцинопрофилактика. 2018. Т. 17. № 4. С. 26–29. https://doi.org/10.31631/2073-3046-2018-17-4-26-29
  4. Colburn N.H., Richardson R.G., Boutwell R.K. Studies of the reaction of β-propiolactone with deoxyguanosine and related compounds // Biochem. Pharmacol. 1965. V. 14. P. 1113–1118.
  5. β-Propiolactone // IARC Monographs on the Evaluation of Carcinogenic Risks to Humans. Lion: 1999. V. 71. P. 1103–1118.
  6. Perrin P., Morgeaux S. Inactivation of DNA by β-propiolactone // Biologicals. 1995. V. 23. P. 207–211.
  7. Taubman M.A., Atassi M.Z. Reaction of beta-propiolactone with aminoacids and its specificity for methionine // Biochem J. 1968. V. 106. P. 829–834. https://doi.org/10.1042/bj1060829
  8. Lawley P.D., Brookes P. Further studies on the alkylation nucleic acids and their constituent nucleotides // Biochem. J. 1963. V. 89. P. 127–138. https://doi.org/10.1042/bj0890127
  9. Penman B.W., Hoppe H., Thilly W.G. Concentration-dependent mutation by alkylating agents in human lymphoblasts and Salmonella typhimurium: N-methyl-N-nitrosourethane and beta-propiolactone // J. Natl Cancer. Inst. 1979. V. 63. P. 903–907.
  10. Kortselius M.J. Induction of sex-linked recessive lethals and autosomal translocations by beta-propiolactone in Drosophila: Influence of the route of administration on mutagenic activity // Mut. Res. 1979. V. 66. P. 55–63. https://doi.org/10.1016/0165-1218(79)90007-7
  11. Shamberger R.J., Corlett C.L., Beaman D., Kasten B.L. Antioxidants reduce the mutagenic effect of malonaldehyde and beta-propiolactone. Part IX. Antioxidants and cancer // Mut. Res. 1979. V. 66. P. 349–355. https://doi.org/10.1016/0165-1218(79)90045-4
  12. Benning V., Brault D., Duvinage C. et al. Validation of the in vivo CD1 mouse splenocyte micronucleus test // Mutagenesis. 1994. V. 9. P. 199–204. https://doi.org/10.1093/mutage/9.3.199
  13. Klein C.B., Rossman T.G. Transgenic Chinese hamster V79 cell lines which exhibit variable levels of gpt mutagenesis // Envir. Mol. Mutagen. 1990. V. 16. P. 1–12. https://doi.org/10.1002/em.2850160102
  14. Brusick D. The genetic properties of β-propiolactone // Mut. Res. 1976. V. 39. P. 241–255.
  15. Santaló J., Estop A.M., Egozcue J. Genotoxic effect of beta-propiolactone on mammalian oocytes // Mut. Res. 1987. V. 189. P. 407–416. https://doi.org/10.1016/0165-1218(87)90050-4
  16. Brault D., Renault D., Tombolan F., Thybaud V. Kinetics of induction of DNA damage and lacZ gene mutations in stomach mucosa of mice treated with beta-propiolactone and N-methyl-N'-nitro-N-nitrosoguanidine, using single-cell gel electrophoresis and MutaMouse models // Envir. Mol. Mut. 1999. V. 34. P. 182–189.
  17. Snyder C.A., Garte S.J., Sellakumar A.R., Albert R.E. Relationships between the levels of binding to DNA and the carcinogenic potencies in rat nasal mucosa for three alkylating agents // Cancer Lett. 1986. V. 33. P. 175–181. https://doi.org/10.1016/0304-3835(86)90022-4
  18. Котова В.Ю., Манухов И.В., Завильгельский Г.Б. Lux-биосенсоры для детекции SOS-ответа, теплового шока и окислительного стресса // Биотехнология. 2009. № 6. С. 16–25. https://doi.org/10.1134/S0003683810080089
  19. Завильгельский Г.Б., Котова В.Ю., Манухов И.В. Сенсорные биолюминесцентные системы на основе lux-оперонов для детекции токсичных веществ // Хим. физика. 2012. Т. 31. № 10. С. 15–20.
  20. Meneely P.M., Dahlberg C.L., Rose J.K. Working with worms: Caenorhabditis elegans as a model organism // Curr. Protocols Essential Lab. Techniques. 2019. V. 19. P. e35. https://doi.org/10.1002/cpet.35
  21. Imanikia S., Galea F., Nagy E. et al. The application of the comet assay to assess the genotoxicity of environmental pollutants in the nematode Caenorhabditis elegans // Envir. Toxicol. Pharmacol. 2016. V. 7(45). P. 356–361. Epub 2016 Jun 20.https://doi.org/10.1016/j.etap.2016.06.020
  22. Завильгельский Г.Б. SOS-репарации 60 лет // Мол. биология. 2013. Т. 47. № 5. С. 699–706. https://doi.org/10.7868/S0026898413050224
  23. Maslowska K.H., Makiela Dzbenska K., Fijalkowska I.J. The SOS system: A complex and tightly regulated response to DNA damage // Envir. Mol. Mutagenesis. 2019. V. 60. № 4. P. 368–384. https://doi.org/10.1002/em.22267
  24. Baharoglu Z., Mazel D. SOS, the formidable strategy of bacteria against aggressions // FEMS Microbiol. Rev. 2014. V. 38. № 6. P. 1126–1145. https://doi.org/10.1002/em.22267
  25. Sedgwick B., Batesb P.A., Paik J. et al. Repair of alkylated DNA: Recent advances // DNA Repair. 2007. V. 6. № 4. P. 429–442.
  26. Mielecki D., Grzesiuk E. Ada response – a strategy for repair of alkylated DNA in bacteria, FEMS // Microbiol. Lett. 2014. V. 355. № 1. P. 1–11. https://doi.org/10.1111/1574-6968
  27. Mielecki D., Wrzesiński M., Grzesiuk E. Inducible repair of alkylated DNA in microorganisms // Mut. Res. 2015. V. 763. P. 294–305. https://doi.org/10.1016/j.mrrev.2014.12.001
  28. Орджоникидзе К.Г., Игонина Е.В., Жошибекова Б.С., Абилев С.К. Сравнительное изучение ДНК-повреждающей активности эпихлоргидрина с помощью биосенсоров Escherichia coli и методом ДНК-комет на мышах // Генетика. 2021. Т. 57. № 9. С. 1031–1038. https://doi.org/10.31857/S0016675821090083
  29. Мачигов Э.А., Игонина Е.В., Свиридова Д.А. и др. Изучение токсичности и генотоксичности параквата для бактерий помощью lux-биосенсоров Escherichia coli // Рад. биология. Радиоэкология. 2022. Т. 62. № 3. С. 240–249. https://doi.org/10.31857/S0869803122030055
  30. Свиридова Э.А., Мачигов Е.В., Игонина и др. Изучение механизма генотоксичности диоксидина с помощью lux-биосенсоров Esсherichia coli // Рад. биология. Радиоэкология. 2020. Т. 60. № 6. С. 595–603. https://doi.org/10.31857/S0869803120060223
  31. Hartman J.H., Widmayer S.J., Christina M. et al. Xenobiotic metabolism and transport in Caenorhabditis elegans // J. Toxicol. Envir. Health. 2021. Part B. V. 24(2). P. 51–94. https://doi.org/10.1080/10937404.2021.1884921
  32. Harlow P.H., Perry S.J., Alexander J. et al. Comparative metabolism of xenobiotic chemicals by cytochrome P450s in the nematode Caenorhabditis elegans // Nat. Sci. Reports. 2018. V. 8. P. 13333. https://doi.org/10.1038/ s41598-018-31215-w

Дополнительные файлы


© Э.А. Мачигов, С.К. Абилев, Е.В. Игонина, М.В. Марсова, 2023

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».