Генотоксические эффекты рибонуклеазы in vivo

С помощью теста на индукцию мутаций и рекомбинации в соматических клетках крыльев Drosophila melanogaster (somatic mutation and recombination test, SMART) установлены токсические и генотоксические эффекты высоких концентраций рибонуклеазы Bacillus intermedius. Показано, что рибонуклеаза индуцирует г...

Повний опис

Збережено в:
Бібліографічні деталі
Опубліковано в: :Биополимеры и клетка
Дата:2000
Автори: Ильинская, О.Н., Фрай, Х.
Формат: Стаття
Мова:Russian
Опубліковано: Інститут молекулярної біології і генетики НАН України 2000
Теми:
Онлайн доступ:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/152591
Теги: Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:Генотоксические эффекты рибонуклеазы in vivo / О.Н. Ильинская, Х. Фрай // Биополимеры и клетка. — 2000. — Т. 16, № 4. — С. 270-274. — Бібліогр.: 15 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-152591
record_format dspace
spelling Ильинская, О.Н.
Фрай, Х.
2019-06-12T12:58:27Z
2019-06-12T12:58:27Z
2000
Генотоксические эффекты рибонуклеазы in vivo / О.Н. Ильинская, Х. Фрай // Биополимеры и клетка. — 2000. — Т. 16, № 4. — С. 270-274. — Бібліогр.: 15 назв. — рос.
0233-7657
DOI:http://dx.doi.org/10.7124/bc.000570
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/152591
577.29:575224
С помощью теста на индукцию мутаций и рекомбинации в соматических клетках крыльев Drosophila melanogaster (somatic mutation and recombination test, SMART) установлены токсические и генотоксические эффекты высоких концентраций рибонуклеазы Bacillus intermedius. Показано, что рибонуклеаза индуцирует генные мутации, регистрируемые по образованию клонов мутант­них волосков типа mwh на крыльях мух, и вызывает морфологические изменения глаз Drosophila, выражающиеся в лизисе части глазных фасеток
За допомогою тесту на індукцію мутацій і рекомбінації в соматичних клітинах крил Drosophila melanogaster (somatic mutation and recombination test, SMART) виявлено токсичні і генотоксичні ефекти високих концентрацій рибонуклеази Baci­llus intermedius. Показано, що рибонуклеаза індукує генні му­тації, які реєструються по утворенню клонів мутантних волосків типу mwh на крилах мух, та призводить до появи морфологічних змін очей Drosophila, зокрема лізису частини очних фасеток.
The toxic and genotoxic effects of Bacillus intermedius ribonuclease at high concentrations have been established using somatic mutation and recombination test (SMART) with Drosophila melanogaster. It has been shown that ribonuclease induces gene mutations detected as single spots of mutant hairs of mwh (multiple wing hairs) phenotype on the wing blade, and leads to the morphological alterations of the Drosophila eyes, in particular to the lysis of a part of facets.
ru
Інститут молекулярної біології і генетики НАН України
Биополимеры и клетка
Структура и функции биополимеров
Генотоксические эффекты рибонуклеазы in vivo
Генотоксичні ефекти рибонуклеази in vivo
Genotoxical effects of ribonuclease in vivo
Article
published earlier
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
title Генотоксические эффекты рибонуклеазы in vivo
spellingShingle Генотоксические эффекты рибонуклеазы in vivo
Ильинская, О.Н.
Фрай, Х.
Структура и функции биополимеров
title_short Генотоксические эффекты рибонуклеазы in vivo
title_full Генотоксические эффекты рибонуклеазы in vivo
title_fullStr Генотоксические эффекты рибонуклеазы in vivo
title_full_unstemmed Генотоксические эффекты рибонуклеазы in vivo
title_sort генотоксические эффекты рибонуклеазы in vivo
author Ильинская, О.Н.
Фрай, Х.
author_facet Ильинская, О.Н.
Фрай, Х.
topic Структура и функции биополимеров
topic_facet Структура и функции биополимеров
publishDate 2000
language Russian
container_title Биополимеры и клетка
publisher Інститут молекулярної біології і генетики НАН України
format Article
title_alt Генотоксичні ефекти рибонуклеази in vivo
Genotoxical effects of ribonuclease in vivo
description С помощью теста на индукцию мутаций и рекомбинации в соматических клетках крыльев Drosophila melanogaster (somatic mutation and recombination test, SMART) установлены токсические и генотоксические эффекты высоких концентраций рибонуклеазы Bacillus intermedius. Показано, что рибонуклеаза индуцирует генные мутации, регистрируемые по образованию клонов мутант­них волосков типа mwh на крыльях мух, и вызывает морфологические изменения глаз Drosophila, выражающиеся в лизисе части глазных фасеток За допомогою тесту на індукцію мутацій і рекомбінації в соматичних клітинах крил Drosophila melanogaster (somatic mutation and recombination test, SMART) виявлено токсичні і генотоксичні ефекти високих концентрацій рибонуклеази Baci­llus intermedius. Показано, що рибонуклеаза індукує генні му­тації, які реєструються по утворенню клонів мутантних волосків типу mwh на крилах мух, та призводить до появи морфологічних змін очей Drosophila, зокрема лізису частини очних фасеток. The toxic and genotoxic effects of Bacillus intermedius ribonuclease at high concentrations have been established using somatic mutation and recombination test (SMART) with Drosophila melanogaster. It has been shown that ribonuclease induces gene mutations detected as single spots of mutant hairs of mwh (multiple wing hairs) phenotype on the wing blade, and leads to the morphological alterations of the Drosophila eyes, in particular to the lysis of a part of facets.
issn 0233-7657
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/152591
citation_txt Генотоксические эффекты рибонуклеазы in vivo / О.Н. Ильинская, Х. Фрай // Биополимеры и клетка. — 2000. — Т. 16, № 4. — С. 270-274. — Бібліогр.: 15 назв. — рос.
work_keys_str_mv AT ilʹinskaâon genotoksičeskieéffektyribonukleazyinvivo
AT fraih genotoksičeskieéffektyribonukleazyinvivo
AT ilʹinskaâon genotoksičníefektiribonukleaziinvivo
AT fraih genotoksičníefektiribonukleaziinvivo
AT ilʹinskaâon genotoxicaleffectsofribonucleaseinvivo
AT fraih genotoxicaleffectsofribonucleaseinvivo
first_indexed 2025-11-25T07:17:05Z
last_indexed 2025-11-25T07:17:05Z
_version_ 1850506794344906752
fulltext ISSN 0233-7657. Биополимеры и клетка. 2000. Т. 16. № 4 СТРУКТУРА И ФУНКЦИИ БИОПОЛИМЕРОВ Генотоксические эффекты рибонуклеазы in vivo О. Н. Ильинская, X. Фрай1 Казанский государственный университет Ул. Кремлевская, 18, 420008, Казань, Российская Федерация * Институт токсикологии университета Цюриха Шоренштрассе, 16, Шверценбах, 8603, Щвейцария С помощью теста на индукцию мутаций и рекомбинации в соматических клетках крыльев Drosophila melanogaster (somatic mutation and recombination test, SMART) установлены токсические и генотоксические эффекты высоких концентраций рибонуклеазы Bacillus intermedius. Показано, что рибонуклеаза индуцирует генные мутации, регистрируемые по образованию клонов мутант­ них волосков типа mwh на крыльях мух, и вызывает морфологические изменения глаз Drosophila, выражающиеся в лизисе части глазных фасеток. Введение. Перспективы терапевтического исполь­ зования рибонуклеаз сегодня достаточно широки. Особенно детально изучено противоопухолевое действие онконазы, пиримидин-специфичной эндо- рибонуклеазы ооцитов лягушки [1, 2] . Несомнен­ ным преимуществом является ее нечувствитель­ ность к клеточному белковому ингибитору РНКаз [3, 4] . Это же свойство присуще и бактериальным рибонуклеазам — рибонуклеазе Bacillus intermedius (биназе) и ее ближайшему гомологу рибонуклеазе В. amyloliquefaciens (барназе). Противоопухолевый эффект биназы установлен в отношении асцитной формы карциномы Эрлиха и лимфолейкоза NKLy 15). Считается, что фактор мутагенности нежелате­ лен для терапевтических препаратов широкого спектра действия, однако ряд средств противоопу­ холевой терапии являются генотоксикантами. Что касается мутагенных свойств биназы, то они уста­ новлены в ряде бактериальных тест-систем [6, 7 ]. Нельзя не признать, что фактически бактери­ альные тест-системы также представляют собой систему in vivo, но особенности метаболизма одно­ клеточных организмов настолько отличны от вы­ сших многоклеточных, что подобная терминология к ним не применяется. Тестирование на уровне целого организма учитывает метаболические пре­ вращения соединений, репарацию ДНК и фармако- динамику, но сопряжено с трудностью выбора доз, © О. Н. ИЛЬИНСКАЯ, X. ФРАЙ, 2000 способа обработки и установления контрольных параметров. Тесты in vivo должны заранее учиты­ вать факт, что мутации происходят с низкой час­ тотой, и если скрининг маркерного показателя у миллиона бактерий или в культуре клеток реален, то процедура обнаружения маркера у миллиона дрозофил весьма проблематична [8 ]. Традиционным является метод обнаружения генотоксичности в тесте сцепленных с полом рецес­ сивных леталей Drosophila (SLRL), в результате которого появляется возможность детекции рецес­ сивных летальных мутаций в 600—800 различных локусах Х-хромосомы [9 ]. Однако система тестиро­ вания в половых клетках не совсем удобна для проверки действия слабых мутагенов, поскольку слишком большое число хромосом должно быть проанализировано. Выявление генных мутаций и увеличения час­ тоты митотической рекомбинации в соматических клетках Drosophila melanogaster (SMART) [10] представляет интерес в связи с возможностью обна­ ружения не только мутагенной, но и рекомбинаген- ной активности веществ по подсчету и классифика­ ции мутантных клонов волосков на крыльях Dro­ sophila. Кроме того, в эксперименте действию подвергаются личинки мух, обладающие метаболи­ ческой активностью для трансформации широкого спектра веществ, а мишенью регистрируемого впос­ ледствии действия служат тысячи клеток имаги- нального диска [11]. Использование этого теста сокращает время 270 ГЕНОТОКСИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ РИБОНУКЛЕАЗЫ IN VIVO тестирования и расширяет спектр регистрации ко­ нечных мишеней действия генотоксикантов: наряду с мутациями, учитываемыми в тесте на сцеплен­ ные с полом рецессивные летали (точечные мута­ ции, делеции, определенные типы хромосомных аберраций), могут быть учтены также рекомбина- ционные эффекты и генная конверсия [10]. Целью настоящей работы явилась оценка ток­ сических и мутагенных эффектов рибонуклеазы- биназы на уровне целого организма плодовой муш­ ки D. melanogaster в тесте SMART. Материалы и методы. Фермент. В работе использована секретируемая рибонуклеаза В. inter­ medius — биназа (молекулярная масса 12300 Да; pi 9,5; максимальная активность 14 • 106 Ед/мг при рН 8,5), изолированная из культуральной среды и очищенная до гомогенного состояния по методу, описанному Макаровым [12]. Энзиматические и физико-химические свойства фермента описаны Голубенко [13] и Балабан [14]. Тест на соматические мутации и рекомбина­ цию у Drosophila (SMART). Обработка мутагеном трансгетерозиготных личинок от скрещивания D. melanogaster линий с маркером yellow (самки: mwh /V, самцы: flr*/TM3, Ser) приводит к формирова­ нию фенотипически выраженных мутантных кло­ нов клеток (mwh — множественные волоски вместо одного, fir— утолщенный или редуцированный во­ лосок) на крыльях взрослых мух [10]. Личинок обрабатывали в хроническом опыте (действию тес­ тируемого соединения подвергали трехдневных ли­ чинок в течение 48 ч до конечной стадии разви­ тия), добавляя вещество в стандартный корм (In­ stant Medium, Carolina Biological Supply Company, США). В случае использованного стандартного скре­ щивания обработку веществом проводят для сме­ шанной популяции личинок, поскольку на личи­ ночной стадии фенотипические различия не прояв­ ляются. Необходимое для анализа потомство трансгетерозиготных личинок (mwh fir /mwhtfl?) отделяют на стадии взрослого насекомого, выбрако­ вывая мух с маркером Ser. Для подсчета мутант­ ных клонов отбирают крылья трансгетерозиготных мух обоих полов в равном отношении. «Пятна» мутантных волосков подсчитывали на 48 крыльях 12 самок и 12 самцов, развившихся из одной опытной группы личинок (около 100 на дозу) и сгруппированных в один препарат. В слу­ чае сильного токсического действия один препарат может содержать несколько меньшее количество крыльев. Пятна классифицировали по фенотипу (одиночные, — содержащие мутантные волоски од­ ного вида, и двойные, — содержащие оба типа мутантных волосков) и размеру. В качестве нега­ тивного контроля использовали воду. Об увеличе­ нии частоты мутаций судили по превышению час­ тоты образования одиночных пятен, об активации рекомбинации — по превышению частоты появле­ ния двойных пятен по сравнению с контролем. Математическая обработка результатов. Статистический анализ проводили с использовани­ ем стандартных математических методов в про­ грамме Microsoft Excel: расчета среднеквадратично­ го отклонения внутри группы и ґ-теста Стьюдента. Результат в отдельной группе данных считали достоверным при отклонении внутри группы о < < 15 %, а критерий вероятности р < 0,05 принима­ ли достаточным для достоверной разницы групп данных. С помощью специально созданной компь­ ютерной программы анализировали результаты те­ ста SMART [15]. Результаты и обсуждение. Мутантные клоны волосков на крыльях Drosophila подсчитывали у выживших мух, собранных в каждом из опытных вариантов. Параллельно оценивали токсическое действие различных концентраций исследуемого фермента по регистрации процентного содержания живых мух и погибших на исходной стадии либо на стадии куколки. Установлено, что токсическое дей­ ствие биназы проявляется при концентрации фер­ мента более 1 мг/мл среды, причем эффект имеет 100 - і Рис. 1. Процентное содержание живых и мертвых особей при развитии взрослых мух из личинок, обработанных различными концентрациями биназы в условиях хронического опыта: свет­ лые столбики — живые мухи; черные — мертвые куколки; се­ рые — мертвые личинки 271 ИЛЬИНСКАЯ О. Н., ФРАЙ X. х0,2- 1*0,1- Размер одиночных пятен (число клеток) Рис. 2. Частота мутантных одиночных пятен разного размера на крыльях Drosophila после обработки личинок 5 мг/мл РНКазы в течение 48 ч (контрольный вариант с Н 2 0 без РНКазы): светлые столбики — контроль, 96 крыльев; серые — обработка РНКазой, 48 крыльев 100-1 300 Рис. 4. Индукция биназой, содержащейся в составе питательной среды культивирования личинок, морфозов глаз взрослых мух Drosophila: 1 — количество мух с морфозами глаз; 2 — среднее число пораженных фасеток на глаз Рис. 3. Характерное пятно из двух мутантных клеток (тип mwh) на крыльях дрозофилы. Экспозиция личинок с РНКазой в течение 48 ч ярко выраженный дозозависимый характер. Инте­ ресно отметить, что чем больше концентрация фермента в среде, тем больше процент гибели особей на исходной стадии личинки (рис. 1). Результаты проведенных экспериментов пока­ зали, что биназа вызывает достоверное увеличение общего числа пятен одного типа (так называемых одиночных пятен, преимущественно фенотипа mwh) малого размера, то есть состоящих менее чем из восьми мутантных клеток по сравнению с конт­ ролем. Расчет частоты появления мутантных оди­ ночных пятен выявил наибольшее превышение ча­ стоты индуцированных РНКазой пятен для клонов минимального размера, состоящих из 1—2 клеток (рис 2). Характерное мутантное пятно из двух клеток показано на рис 3. Отмечено, что биназа не индуцировала появле­ ния двойных пятен смешанного типа, содержащих как клон клеток mwh, так и fir и свидетельствую­ щих о рекомбинагенном эффекте тестируемого со­ единения. Число индуцированных одиночных пя­ тен возрастало с увеличением концентрации фер­ мента в среде. При использовании в эксперименте высоких концентраций биназы (25 мг/мл среды и выше) подсчет был затруднен в связи с преоблада­ нием токсического действия фермента и массовой гибелью особей на всех стадиях развития. Суммар­ ные данные определения генотоксических эффек­ тов РНКазы представлены в таблице. Очевидно, что величина мутантного клона кле­ ток позволяет судить о том, на какой стадии развития мутаген оказал действие на тест-объект: обнаружение крупных индуцированных пятен под­ разумевает, что мутировавшая клетка претерпела несколько делений, а наличие мелких пятен свиде­ тельствует о том, что соединение вызвало геноток- сический эффект на поздних стадиях развития личинки, когда интенсивное деление клеток имаги- нального диска закончилось. В связи с этим можно считать, что проявление мутагенного действия бак­ териальной РНКазы происходит в период III, по- 272 ГЕНОТОКСИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ РИБОНУКЛЕАЗЫ IN VIVO Суммарные результаты анализа биназы в тесте SMART с использованием стандартного скрещивания •Статистический анализ мутагенности образца согласно [15] в сравнении с контролем: «+» — положительный результат; «-» — отрицательный результат; і — недостоверное отличие; **частота образования клона: число клонов mwh/число крыльев/24400 клеток (без учета размера клона). Рис. 5. Морфозы глаз дрозофил, развившихся из личинок, обработанных биназой: 1 — контрольный вариант без биназы; 2 — 5 мг/мл биназы 273 ИЛЬИНСКАЯ О. Н., ФРАЙ X. следней личиночной стадии. Это приводит к индук­ ции образования малых по размеру одиночных пятен. Токсическое действие биназы на обрабатывае­ мые личинки вызвало появление морфозов у взрос­ лых насекомых, выражавшихся в лизисе мембран фасеток глаза, причем интенсивность поражения фасеток находилась в прямой зависимости от кон­ центрации фермента в среде и проявлялась как в увеличении числа мух с пораженными глазами, так и в возрастании количества числа пораженных фасеток в расчете на глаз (рис. 4, 5). Интерпретация результатов проведенного ис­ следования приводит к выводу о том, что в высоких концентрациях биназа обладает способностью ин­ дуцировать мутации в клетках Drosophila, при этом, вероятно, нарушения процессов рекомбина­ ции не происходит. Данные о мутагенном эффекте биназы были получены нами ранее в бактериальных тест-систе­ мах, причем было показано, что метаболическая активация ферментами микросом печени млекопи­ тающих приводила к исчезновению мутагенного эффекта [6]. Тем не менее, на уровне целого эукариотического организма D. melanogaster мета­ болические превращения тестируемого фермента не приводят к исчезновению у него мутагенных свойств. Учитывая выраженное токсическое дейст­ вие высоких концентраций фермента, можно пред­ положить, что нарушения в генетическом материа­ ле происходят вследствие первичных цитотоксиче- ских изменений. О. Н. Ільїнська, X. Фрай Генотоксичні ефекти рибонуклеази in vivo Резюме За допомогою тесту на індукцію мутацій і рекомбінації в соматичних клітинах крил Drosophila melanogaster (somatic mutation and recombination test, SMART) виявлено токсичні і генотоксичні ефекти високих концентрацій рибонуклеази Baci­ llus intermedius. Показано, що рибонуклеаза індукує генні му­ тації, які реєструються по утворенню клонів мутантних волосків типу mwh на крилах мух, та призводить до появи морфологічних змін очей Drosophila, зокрема лізису частини очних фасеток. О. N. Ilinskaya, Н. Frei Genotoxical effects of ribonuclease in vivo Summary The toxic and genotoxic effects of Bacillus intermedius ribonuclease at high concentrations have been established using somatic mutation and recombination test (SMART) with Drosophila melanogaster. It has been shown that ribonuclease induces gene mutations detected as single spots of mutant hairs of mwh (multiple wing hairs) phenotype on the wing blade, and leads to the morphological alterations of the Drosophila eyes, in particular to the lysis of a part of facets. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Mikulski S. M., Chun H. G., Mittelman A., Panella Т., Puccio C. A., ShogenK, Costanzi J. J. Relationship between response rate and median survival in patients with advanced non-small cell lung cancer: comparison of onconase with other anticancer agents / / Int. J. Oncol.—1995.—6.—P. 889—897. 2. Boque L., Wlodawer A. Of frogs and men: attempts to humanize onkonase / / Absr. 4 t h Int. Meet. «Ribonucleases: Chemistry, Biology, Biotechnology* (Groningen, 14—18 July, 1996).—Groningen, 1996.—S3L5. 3. Saxena S. K, Rybak S. M., Winkler G., Meade H. M., McCray P., Youle R. J., Ackerman E. J. Comparison of RNAses and troxins upon injection into Xenopus oocytes III. Biol. Chem.—1991.—266.—P. 21208—21214. 4. Saxena S. K, Vasandary V. M., Ardelt W., Boix E., Wu Y. N., Youle R. J. The mechanism of onconase toxicity and antiviral activity / / Absr. 4th Int. Meet. «Ribonucleases: Chemistry, Biology, Biotechnology* (Groningen, 14—18 July, 1996).—Groningen, 1996.—S3P4A. 5. Куриненко Б. M., Собчук Л. И., Хайбуллина С. А., Карпова С. И. Противоопухолевая активность рибонуклеазы Bacil­ lus intermedius 7Р / / Эксперим. онкология.—1988.—6.— С. 54—57. 6. Ilinskaya О. N., Ivanchenko О. В., Karamova N. S. Bacterial ribonuclease: mutagenic effect in microbial test-systems / / Mutagenesis.—1995.—10, N 3.—P. 165—170. 7. Ilinskaya O. N., Ivanchenko О. В., Karamova N. S., Kipen- skaya L. V. SOS-inducing ability of native and mutant micro­ bial ribonucleases / / Mutat. Res.—1996.—354.—P. 203. 8. Casarett and DoulPs toxicolody: the basic science of poisons / Eds C. D. Klaassen, M. O. Admur, J. Doull.—New York: McGraw-Hill, 1996.—1111 p. 9. Mason J. M., Aaron C. S., Lee W. R. A guide for performing germ cell mutagenesis assay using Drosophila melanogaster 11 Mutat. Res.—1987.—189.—P. 93—102. 10. Graf V., Wurgler F. E., Katz A. J., Frei H., Juon #., Hall C. В., Kale P. G. Somatic mutation and recombination test in Drosophila melanogaster / / Environ. Mutagen.—1984.—6.— P. 153—188. 11. Vogel E. W. Tests for recombinagens in somatic cells of Drosophila / / Mutat. Res.—1992.—284.—P. 159—І75. 12. Makarov A. A., Protasevich I. I., Kuznetsova N. V. et ai Comparative study of thermostability and structure of close homogenes — Barnase and Binase III. Biomol. Struct, and Dynam.—1993.—10.—P. 1047—1065. 13. Голубенко И. А., Балабан Н. П., Лещинская И. Б., Волкова Т. #., Клейнер Г. Т., Чепурнова Н. К, Афанасенко Г. А., Дудкин С. М. Рибонуклеаза Bacillus intermedius 7Р: очи­ стка хроматографией на фосфоцеллюлозе и некоторые свойства гомогенного фермента / / Биохимия.—1979.— 44.—С. 640—648. 14. Balaban N. P., Scharipova F. R., Golubenko I. A., Apha- nasenko G. A., Volkova Т. I., Vershinina V. I., Znamenskaya L. V., Leschinskaya I. B. Physico-chemical characteristics of ribonuclease Bacillus intermedius II Proc. 1st. Int. Meet. •Structure and chemistry of ribonucleases* (Moscow, 28 Nov.—2 Dec. 1988).—M., 1989.—P. 349—352. 15. Frei #., Wurgler F. E. Statistical methods to decide whether mutagenicity test data from Drosophila assays indicate a positive, negative or inconclusive result / / Mutat. Res.— 1988.—203.—P. 297—308. УДК 577.29:575224 Поступила в редакцию 15.06.99 274