Role of P53 protein in activation of atm- and parp-mediated dna damage repair (DDR) pathways induced by topoisomerase type II inhibitors

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Aim. To study the mechanisms of doxorubicin genotoxic effects in terms of poly-(ADP)-ribose-polymerase (PARP) and the ATM-kinase (Ataxia Telangiectasia Mutated) inhibition in cell lines with different p53 status.

Methods. The study was conducted on BJ and BJp53DD human fibroblasts cell lines, cultured in DMEM medium supplemented with fetal bovine serum, L-glutamine and antibiotics. Inhibition of PARP and ATM-kinase activity was attained by adding synthetic inhibitors Nu1025 and Ku55933 respectively. Chemotherapy drug doxorubicin was used to induce deoxyribonucleic acid (DNA) damages. Cell viability analysis was performed using MTS-test. Repair system proteins and apoptotic markers expression was assessed by western blotting. Cells distribution by cell cycle phases was performed by flow cytometry.

Results. Adding PARP and ATM-kinase inhibitors to the BJ p53DD cell line culture resulted in a significant reduction in the viable cells number amid DNA damage induction caused by doxorubicin. Cell death in these samples occurs according to the apoptosis mechanism, what was confirmed by the increase in hypodiploid cells number and increased expression of cleaved forms of PARP-1 and caspase-3. The above-described effects of the type II topoisomerase inhibitor doxorubicin were significantly higher in BJ fibroblasts line with non-functional p53 protein (p53DD) compared with conventional BJ human fibroblasts line.

Conclusion. In the context of the failure of p53-dependent mechanisms of cell cycle regulation in BJ p53DD human fibroblasts, PARP and ATM-kinase activity inhibition leads to increased cell death by apoptosis mechanism induced by the doxorubicin action.

About the authors

B R Ramazanov

Kazan State Medical University

Author for correspondence.
Email: boichuksergei@mail.ru

R R Khusnutdinov

Kazan State Medical University

Email: boichuksergei@mail.ru

A R Galembikova

Kazan State Medical University

Email: boichuksergei@mail.ru

P D Dunaev

Kazan State Medical University

Email: boichuksergei@mail.ru

S V Boichuk

Kazan State Medical University

Email: boichuksergei@mail.ru

References

  1. Бойчук С.В., Рамазанов Б.Р. Нарушения системы репарации ДНК - роль в онкогенезе и терапии злокачественных новообразований. Казанский мед. ж. 2014; 95 (3): 307-314.
  2. Arnaudeau C., Lundin C., Helleday T. DNA double-strand breaks associated with replication forks are predominantly repaired by homologous recombination involving an exchange mechanism in mammalian cells. J. Mol. Biol. 2001; 307: 1235-1245. http://dx.doi.org/10.1006/jmbi.2001.4564
  3. Dunkern T.R., Wedemeyer I., Baumgartner M. et al. Resistance of p53 knockout cells to doxorubicin is related to reduced formation of DNA strand breaks rather than impaired apoptotic signaling. DNA Repair (Amst). 2003; 2: 49-60. http://dx.doi.org/10.1016/S1568-7864(02)00185-4
  4. Fedier A., Moawad A., Haller U., Fink D. p53-deficient cells display increased sensitivity to anthracyclines after loss of the catalytic subunit of the DNA-dependent protein kinase. Int. J. Oncol. 2003; 23 (5): 1431-1437. http://dx.doi.org/10.3892/ijo.23.5.1431
  5. Matsuoka S., Ballif B.A., Smogorzewska A. et al. ATM and ATR substrate analysis reveals extensive protein networks responsive to DNA damage. Science. 2007; 316: 1160-1166. http://dx.doi.org/10.1126/science.1140321
  6. Norbury C.J., Zhivotovsky B. DNA damage-induced apoptosis. Oncogene. 2004; 23 (16): 2797-2808. http://dx.doi.org/10.1038/sj.onc.1207532
  7. Serrano M.A., Li Z., Dangeti M. et al. DNA-PK, ATM and ATR collaboratively regulate p53-RPA interaction to facilitate homologous recombination DNA repair. Oncogene. 2013; 32: 2452-2462. http://dx.doi.org/10.1038/onc.2012.257
  8. Shiloh Y. The ATM-mediated DNA-damage response: taking shape. Trends Biochem. Sci. 2006; 31 (7): 402-410. http://dx.doi.org/10.1016/j.tibs.2006.05.004
  9. Smith G.C., Divecha N., Lakin N.D., Jackson S.P. DNA-dependent protein kinase and related proteins. Biochem. Soc. Symp. 1999; 64: 91-104. http://dx.doi.org/10.1515/9781400865048.91
  10. Yang J., Yu Y., Hamrick H.E., Duerksen-Hughes P.J. ATM, ATR and DNA-PK: initiators of the cellular genotoxic stress responses. Carcinogenesis. 2003; 24 (10): 1571-1580. http://dx.doi.org/10.1093/carcin/bgg137
  11. Zhou B.B., Elledge S.J. DNA damage response: putting checkpoints in perspective. Nature. 2000; 408: 433-439. http://dx.doi.org/10.1038/35044005

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

© 2016 Ramazanov B.R., Khusnutdinov R.R., Galembikova A.R., Dunaev P.D., Boichuk S.V.

Creative Commons License

This work is licensed
under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.





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».