Modifikace DNA novými protinádorově účinnými dvojjadernými komplexy platiny a termodynamická analýza těchto modifikací

Bc. Jana VYBÍHALOVÁ

Master's thesis

DNA modifications by novel antitumor dinuclear platinum complexes and thermodynamic analysis of these modifications

Abstract:

Cílem této práce je ověřit hypotézu, zda nové protinádorově účinné dvojjaderné komplexy platiny s azolátovým můstkem termodynamicky destabilizují DNA méně než cisplatina. Cisplatina je nejdéle používaným cytostatikem na bázi platiny využívaným v klinické praxi na léčbu rakoviny. Její klinické využití však má řadu omezení. K zásadním nedostatkům léčby cisplatinou patří snižování citlivosti nádoru vůči cisplatině při opakovaném podávání toho léčiva, omezené spektrum citlivých nádorů vůči tomuto cytostatiku a vedlejší účinky. K důležitým faktorům ovlivňujícím působení těchto látek patří jejich schopnost vytvářet s DNA různé typy vazeb, které výrazně narušují konformaci DNA. Dále důležitou roli v mechanismu protinádorového působení platinových komplexů hrají opravné mechanismy v buňkách. Proteiny, provádějící opravu poškozených míst v buňce, rozpoznávají distortovanou DNA. S cílem překonat některá omezení související s klinickou aplikací konvenční cisplatiny byly připraveny nové protinádorově účinné dvojjaderné komplexy platiny s azolátovým můstkem s předpokladem, že po jejich navázání na DNA ji budou mnohem méně distortovat a destabilizovat. Z tohoto důvodu nebudou tyto komplexy rozpoznávány opravnými mechanismy, které negativně ovlivňují protinádorové efekty komplexů platiny a budou tak účinné i v buňkách rezistentních ke konvenční cisplatině. V této diplomové práci byly krátké fragmenty DNA modifikovány jednak těmito novými dvojjadernými protinádorově účinnými komplexy platiny, jednak konvenční cisplatinou tak, že obsahovaly jeden, centrální můstek uvnitř jednoho řetězce vytvořený mezi sousedními zbytky guaninu. Tento můstek patří k hlavním poškozením DNA při její interakci s komplexy platiny testovanými v této práci. Takto připravené fragmenty byly dále analyzovány pomocí diferenční skenovací kalorimetrie a získané termodynamické parametry byly navzájem porovnány. Bylo zjištěno, že vnitrořetězcové můstky vytvořené v DNA komplexem obsahujícím pyrazolátový můstek vyvolává výrazně menší termodynamickou destabilizaci DNA ve srovnání s destabilizací způsobenou můstky cisplatiny. Podobnou analýzu aduktů vytvořených v DNA komplexem s 1,2,3-triazolátovým můstkem však nebylo možné provést, neboť modifikace duplexu DNA tímto komplexem vedla ke vzniku dvou různých produktů, které nebylo možné chromatograficky oddělit.

Abstract:

The aim of this study is to verify the hypothesis that new effective antitumor azolato-bridged dinuclear platinum complexes thermodynamically destabilize DNA less than cisplatin. Cisplatin is the longest-used platinum-based cytostatic exploited in clinical practice to treat cancer. However, its clinical use has several limitations. The main problem is the reduction of tumor sensitivity to cisplatin during repeated administration of drugs, limited spectrum of tumors sensitive to the chemotherapy and side effects. Among the important factors influencing the action of these agents is their ability to create different types of DNA binding, which significantly distorts the shape of DNA. Furthermore, repair mechanisms in cells play an important role in the mechanism of antitumor action of platinum complexes. Proteins, carrying out repair of damaged sites in the cell, recognize distorted DNA. In order to overcome some limitations associated with conventional clinical application of cisplatin, new antitumor azolato-bridged dinuclear platinum complexes were prepared, supposing that after binding to the DNA they will be much less distorting and destabilizing DNA. For this reason, these complexes will be not recognized by DNA repair mechanisms, which negatively affect antitumor effects of platinum complexes and will be effective even in cells resistant to conventional cisplatin. In this thesis, the short fragments of DNA were modified by both new dinuclear anticancer platinum complexes and conventional cisplatin. They contained a single, central intrastrand cross-link formed between adjacent guanine residues. This cross-link belongs to major damages of DNA when it interacts with platinum complexes tested in this work. The fragments prepared in this way were further analyzed by differential scanning calorimetry and the thermodynamic parameters obtained were compared. It was found that the intrastrand cross-links formed in DNA by the pyrazole-bridged complex thermodynamically destabilizes DNA considerably less than the cross-links of cisplatin. It was impossible to perform a similar analysis od DNA cross-link of 1,2,3-triazolate-bridged complex since modification of DNA duplex by this complex resulted in two different products which were impossible to separate.

Keywords

Cisplatina, komplex 1 AMPZ, komplex 2 AMTA, DNA, termodynamická stabilita, diferenční skenovací kalorimetrie.

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 27. 4. 2011

Identifier: 110885

Thesis defence

• Supervisor: Prof. RNDr. Viktor Brabec, DrSc.

PALACKÝ UNIVERSITY IN OLOMOUC

Faculty of Science

Master programme / field:
Physics / Biophysics