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Arsenolipids, especially arsenic-containing hydrocarbons (AsHC), are an emerging class of seafood originating contaminants. Here we toxicologically characterize a recently identified oxo-AsHC 332 metabolite, thioxo-AsHC 348 in cultured human liver (HepG2) cells. Compared to results of previous studies of the parent compound oxo-AsHC 332, thioxo-AsHC 348 substantially affected cell viability in the same concentration range but exerted about 10-fold lower cellular bioavailability. Similar to oxo-AsHC 332, thioxo-AsHC 348 did not substantially induce oxidative stress nor DNA damage. Moreover, in contrast to oxo-AsHC 332 mitochondria seem not to be a primary subcellular toxicity target for thioxo-AsHC 348. This study indicates that thioxo-AsHC 348 is at least as toxic as its parent compound oxo-AsHC 332 but very likely acts via a different mode of toxic action, which still needs to be identified.
Thio-dimethylarsinic acid (thio-DMA(V)) is a human urinary metabolite of the class 1 human carcinogen inorganic arsenic as well as of arsenosugars. Thio-DMA(V) exerts strong cellular toxicity, whereas its toxic modes of action are not fully understood. For the first time, this study characterises the impact of a long-term (21 days) in vitro incubation of thio-DMA(V) on the expression of selected genes related to cell death, stress response, epigenetics and DNA repair. The observed upregulation of DNMT1 might be a cellular compensation to counterregulate the in a very recent study observed massive global DNA hypomethylation after chronic thio-DMAv incubation. Moreover, our data suggest that chronic exposure towards subcytotoxic, pico- to nanomolar concentrations of thio-DMA(V) causes a stress response in human urothelial cells. The upregulation of genes encoding for proteins of DNA repair (Apex1,Lig1, XRCC1,DDB2, XPG, ATR) as well as damage response (GADD45A, GADD45G, Trp53) indicate a potential genotoxic risk emanating from thio-DMA(V) after long-term incubation. (C) 2016 Elsevier GmbH. All rights reserved.
In den Chloroplasten von höheren Pflanzen sind die Galaktolipide Monogalaktosyldiacylglycerol (MGDG) und Digalaktosyldiacylglycerol (DGDG) die am weitesten verbreiteten Lipide. In dieser Forschungsarbeit wurde die Funktion der DGDG Synthase DGD1, und insbesondere die Funktion des N-terminalen Bereichs dieses Enzyms in der Modellpflanze Arabidopsis thaliana untersucht. Die Überexpression des N-terminalen Bereichs von DGD1 in WT-Col2 resultierte in einem reduzierten Wachstum, welches sich jedoch von der dgd1-1 Mutante unterschied. Dies legte bereits nahe, dass die Expression von N-DGD1 einen negativen Einfluss auf das Wachstum hat. Durch Studien in einem heterologen E.coli Expressionssystem konnte diese These bestätigt werden. Zellen, die ausschließlich N-DGD1 zusammen mit einer MGD Synthase aus Gurke exprimierten, waren im Wachstum stark beeinträchtigt. Nicht nur der N-terminale Bereich von DGD1, auch der N-terminale Bereich von MGD1 besitzt eine Funktion als Transitpeptid und ist somit ein wichtiger Faktor zur korrekten Lokalisierung des MGD1 Proteins. In dieser Arbeit ist es gelungen, ein Fusionskonstrukt aus N-MGD1 und DGD2 in die dgd1-1 Mutante zu transferieren und damit das reduzierte Wachstum zu komplementieren. Frühere Versuche, ein reduziertes dgd1-1 Wachstum mit DGD2 allein zu komplementieren, scheiterten. Somit gibt dies einen Hinweis darauf, dass N-MGD1 als Transitpeptid fungieren kann. Bindungsstudien zur Interaktion von DGD1 und N-DGD1 Protein zeigten, dass die polaren Lipide MGDG und DGDG in Wechselwirkung mit dem N-terminalen Bereich von DGD1 treten. Bis zum heutigen Zeitpunkt ist nicht erforscht, wie der Transport von DGDG und MGDG zwischen den Hüllmembranen des Chloroplasten erfolgt. Die in dieser Arbeit angefertigen Bindungsstudien konnten Hinweise darauf geben, dass N-DGD1 als eine Art „Antiporter“ fungiert, um MGDG und DGDG zwischen den Hüllmembranen zu transportieren. Weiterhin wurden Bindungsstudien zur Erforschung von Interaktionen der Glykosyltransferasen DGD1, DGD2, MGD1, MGD2 und MGD3 angefertigt. Dabei wurden Wechselwirkungen zwischen den Glykosyltransferasen DGD1, DGD2 und MGD2 detektiert. Interessant ist, dass Hinweise auf eine Dimerbildung bestimmter Enzyme gefunden wurden, so für DGD1 und MGD2. Ein weiterer Ansatz zur Erforschung von Wechselwirkungen von DGD1 Protein mit bis jetzt unbekannten Proteinen war die Expression von DGD1-StrepIITag und DGD1-CTAPTag Fusionsproteinen in dgd1-1 Mutanten. Es wurden für beide Tags transgene Linien generiert, die im Wachstum komplementiert waren und wildtypähnliche Mengen an DGDG akkumulierten. Die Expression der verschiedenen Tags in den Pflanzen war sehr unterschiedlich, wobei der DGD1-CTAP-Tag am stärksten exprimiert war. Mit Pflanzenmaterial dieser Linien kann nun eine Aufreinigung des getaggten Proteins und eventueller Interaktionspartner erfolgen.