Please use this identifier to cite or link to this item: http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-2464
Main Title: Untersuchungen zum Einfluss von Antimon auf die Nukleotidexzisionsreparatur
Translated Title: Investigations on the impact of antimony on nucleotide excision repair
Author(s): Großkopf, Claudia
Advisor(s): Hartwig, Andrea
Granting Institution: Technische Universität Berlin, Fakultät III - Prozesswissenschaften
Type: Doctoral Thesis
Language: German
Language Code: de
Abstract: Das Halbmetall Antimon hat sich aufgrund seines wachsenden industriellen Einsatzes im Laufe der letzten Jahre zu einem umweltrelevanten Stoff entwickelt. Diese Entwicklung ist bedenklich, da Antimon und seine anorganischen Verbindungen als kanzerogen eingestuft werden. Es wird angenommen, dass dreiwertige Antimonverbindungen u.a. die DNA-Reparatur hemmen und so zu Mutationen führen können. Am Beispiel der Nukleotidexzisionsreparatur, die für die Beseitigung großräumiger DNA-Schäden verantwortlich ist, wurde in der vorliegenden Arbeit diese Hypothese experimentell untersucht. Dabei konnte in Gegenwart der dreiwertigen Antimonverbindung SbCl3 eine Hemmung des Inzisions- aber auch des Polymersiations-/Ligationsschritts nach Schädigung von humanen Lungenkarzinomzellen mit UVC-Strahlung beobachtet werden, die zudem von einer deutlichen Verlängerung des Zellzyklusarrests begleitet wurde. Die Hemmung des Inzisionsschritts beschränkte sich interessanterweise auf die Entfernung der Cyclobutanpyrimidindimere, die mengenmäßig den größten Anteil UVC-induzierter DNA-Schäden ausmachen, während SbCl3 die Prozessierung der 6-4-Photoprodukte, die ebenfalls durch UVC hervorgerufen werden, nicht beeinträchtigte. Als mögliche Ursache wurden zum einen Veränderungen im Assoziationsverhalten des Reparaturproteins XPA am DNA-Schaden und zum anderen eine verminderte Genexpression des Reparaturproteins p48 identifiziert. Letzteres steht im Widerspruch zu der parallel stattfindenden gesteigerten Stabilisierung des Tumorsuppressorproteins p53, das für die transkriptionelle Regulierung von p48 verantwortlich ist, und deutet auf einen Funktionsverlust von p53 hin. Sowohl p53 als auch XPA enthalten zinkbindende Domänen, die für die Funktion der Proteine essentiell sind. Eine direkte Interaktion der dreiwertigen Antimonkomponente mit solchen Strukturmotiven konnte für die zinkbindende Domäne von XPA im zellfreien System nachgewiesen werden. Darüber hinaus kam es durch Antimon auch zu einer deutlichen Induktion des Zellzykluskontrollproteins p21, die nicht nur für die verlängerte Arretierung der Zellen nach UVC-Bestrahlung sondern auch für die Anhäufung von Einzelstrangbrüchen im Verlauf der Nukleotidexzisionsreparatur eine denkbare Erklärung liefert. Somit scheint dreiwertiges Antimon seine Genotoxizität über einen indirekten Mechanismus zu vermitteln, indem die zelluläre Reaktion auf DNA-Schädigung moduliert wird. Inwiefern die genomische Stabilität durch Antimon bleibend beeinträchtigt wird, konnte abschließend nicht geklärt werden und bedarf weiterer Untersuchungen.
Over the last years the exposure towards the metalloid antimony has been increasing due to its intensive industrial use. From a toxicological point of view this trend gives rise to concern since antimony and its inorganic compounds are considered to be carcinogenic. With regard to the high similarity to arsenic it has been proposed that trivalent antimony might act by inhibiting the DNA repair although experimental evidence was missing. Thus, in the present work this hypothesis was investigated experimentally by examining the impact of antimony on the nucleotide excision repair pathway which is responsible for the repair of bulky DNA lesions. Accompanied by a prolonged cell cycle arrest an inhibition of the incision and the polymerisation/ligation step was observed after irradiation of human lung carcinoma cells in the presence of the trivalent antimony compound SbCl3. Interestingly the inhibition of the incision step was restricted to the removal of the cyclobutane pyrimidine dimers, which account for the major proportion of UVC-induced lesions, while SbCl3 did not affect the excision of the 6-4-photoproducts, which are also generated by UVC irradiation. In search of possible explanations an altered association of the repair protein XPA at the DNA lesion as well as a diminished gene expression of the repair protein p48 were identified. The latter observation did not correspond to the enhanced stabilisation of the tumor suppressor protein p53, which is responsible for the transcriptional regulation of p48, and indicates a loss of p53 function. Both p53 and XPA contain a zinc binding domain in their structure known to be essential for their function. A direct interaction of trivalent antimony with such motifs was demonstrated for the zinc binding domain of XPA in a subcellular system. Additionally a broad induction of the cell cycle control protein p21 was provoked by SbCl3, which could not only explain the prolonged arrest of the cells after UVC irradiation but also the accumulation of single strand breaks during the repair process. Trivalent antimony thus appears to exert its genotoxicity by an indirect mechanism affecting the cellular response to DNA damage. However, the question on a persistent effect of antimony on the genomic stability could not be finally answered but requires further investigations.
URI: urn:nbn:de:kobv:83-opus-26534
http://depositonce.tu-berlin.de/handle/11303/2761
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-2464
Exam Date: 22-Mar-2010
Issue Date: 10-May-2010
Date Available: 10-May-2010
DDC Class: 500 Naturwissenschaften und Mathematik
Subject(s): Antimon
DNA-Reparatur
Nukleotidexzisionsreparatur
Antimony
DNA repair
Nucleotide excision repair
Usage rights: Terms of German Copyright Law
Appears in Collections:Technische Universität Berlin » Fakultäten & Zentralinstitute » Fakultät 3 Prozesswissenschaften » Institut für Lebensmitteltechnologie und Lebensmittelchemie » Publications

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Dokument_24.pdf6.93 MBAdobe PDFThumbnail
View/Open


Items in DepositOnce are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.