عنوان پایان‌نامه
بررسی برهمکنش داروی میتوکسانترون با پروتئین کروموزومی هیستون H۱
- رشته تحصیلی
- زیست‌شناسی-علوم‌سلولی‌مولکولی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس علوم شماره ثبت: 4372;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 46702
- تاریخ دفاع
- ۳۱ شهریور ۱۳۸۸
- دانشجو
- ناصر جعفرقلی زاده
- استاد راهنما
- سیدجلال زرگر
- چکیده
- واحد تکرار بنیادی کروماتین یوکاریوتی، نوکلئوزوم است . نوکلئوزوم از یک ذره مرکزی متشکل از DNA و یک اکتامر هیستونی بعلاوه DNAی رابط که ذرات مرکزی را به هم می پیوندد و به یک هیستون رابط H1 متصل است، تشکیل شده است.خانواده غنی از لیزین هیستون H1 در پستانداران شامل 11زیر نوع مختلف است و بنابراین واگراترین کلاس پروتئین های هیستونی است. دومین مرکزی کروی H1 به صورت نامتقارن باDNA در محل ورود وخروج DNAی مرکز نوکلئوزوم برهمکنش می کندودومین انتهای کربوکسیل تأثیر مهمی برکونفورماسیون DNA ی رابط وتراکم کروماتین دارد.بنابراین هیستون های H1 درتشکیل ساختارهای رده بالاتر کروماتین دخالت دارند ودسترسی پروتئین های تنظیمی، فاکتورهای بازسازی کروماتین وآنزیم های تغییردهنده هیستون رابه جایگاه های هدفشان تنظیم می کنند.یک نتیجه جالب از مطالعات ناک اوت کردن H1 ارتباط بین متیلاسیون DNA وهیستون H1 است. حذف H1 درگیاهان یاپستانداران می تواندهم باعث مهار وهم باعث تحریک متیلاسیون DNA درجایگاه های ژنومی خاص شود.این نتایج به وضوح یک ارتباط جدید بین هیستون H1 و متیلاسیون DNA رانشان می دهد. داروی میتوکسانترون یک آنتراسندیون آنتی نئوپلاستیک سنتتیک است که اولین بار در سال 1979 میلادی در یک برنامه طراحی شده برای یافتن دارویی با اثرات کاردیوتوکسیسیتی کمتر نسبت به داروی دوکسوروبیسین به عنوان آنالوگی از دوکسوروبیسین ساخته شدFDA . استفاده از میتوکسانترون را در درمان بیماری هایی چون Adult Acute Myeloid Leukemia (1987)، Symptomatic Hormone – Refractory Prostate cancer (1996)، Relapsing-Remitting Multiple Sclerosis (RRMS) ، Secondary Progressive MS (SPMS) ، (PRMS) Propgressive-Relapsing MS مورد تأئید قرار داده است .میتوکسانترون بیشتر برای درمان advanced breast cancer ، non-small cell lung cancer ، melanoma، Lymphoma، Leukemia و همچنین سرطان پروستات استفاده می شود . میتوکسانترون ، یک عامل اینترکاله شونده کلاسیک است که در هسته، جایی که به عنوان مهارکننده توپوایزومراز II عمل می‌کند، تجمع می یابد و شواهد خوبی وجوددارد که مهار توپوایزومراز II در اثر سیتوتوکسیک میتوکسانترون نقش بسزایی ایفا می نماید .بااین وجود علاوه براین مکانیسم درشیشه نشان داده شده است که محصولات اکسیداسیون میتوکسانترون یک کمپلکس کووالان با DNA ترجیحاًدر جایگاه های CpG متیله تشکیل می دهند .مشاهده اداکت های دارو- DNAدرسلول های توموری تیمارشده با میتوکسانترون نشان دادکه اداکت های DNA-میتوکسانترون ممکن است درمکانیسم عمل میتوکسانترون سهیم باشند. اخیراً توجه قابل ملاحظه ای به برهمکنش داروهای ضد سرطان آنتراسیکلین با هیستون H1 معطوف شده است که نشان می دهد H1 می تواند به عنوان یک پذیرنده ماکرومولکولی برای این داروها درنظر گرفته شود. دراین مطالعه مابرهمکنش میتوکسانترون بامحلول هیستون H1 خالص شده تیموس گوساله را دربافر فسفات mM100 با 7 pH= در دو دمای 300 و K 310 با استفاده از تکنیک حساس اسپکتروسکوپی UV بررسی کردیم. نتایج نشان داد که هیستون H1 دو دسته جایگاه اتصال برای میتوکسانترون دارد و مولکول های دارو به صورت تعاونی مثبت به آن ها متصل می شوند. پارامترهای ترمودینامیکی یک G°? منفی وH°? وS°? مثبت برای دسته اول از جایگاه های اتصال و یک G°? منفی وH°? وS°? منفی برای دسته دوم از جایگاه های اتصال نشان داد.نتایج حاکی است که برهمکنش میتوکسانترون با دسته اول جایگاه های اتصال از طریق برهمکنش های هیدروفوبیک وبا دسته دوم از جایگاه های اتصال احتمالاً از طریق برهمکنش های یونی صورت می گیرد.از آنجاکه میتوکسانترون در غلظت های زیر Mµ1 تقریباً تنها به شکل منومری وجود دارد ما رفتار دارو را تنها در غلظت های زیر Mµ1 بررسی کردیم وبنابراین نتوانستیم ?max را محاسبه کنیم . درمجموع ، نتایج نشان داد که هیستون H1 می تواند به عنوان هدف اتصال میتوکسانترون در سطح کروماتین در نظر گرفته شود.
- Abstract
- The fundamental repeat unit of eukaryotic chromatin is the nucleosome. The nucleosome is composed of a core particle consisting of DNA and a histone octamer, and linker DNA that connects the core particles and is associated with one H1 linker histone.The lysine-rich H1 histone family in mammals includes eleven different subtypes, and thus it is the most divergent class of histone proteins. The central globular H1 domain asymmetrically interacts with DNA at the exit or entry end of the nucleosomal core DNA, and the C-terminal domain has a major impact on the linker DNA conformation and chromatin condensation. H1 histones are thus involved in the formation of higher order chromatin structures, and they modulate the accessibility of regulatory proteins, chromatin remodeling factors and histone modification enzymes to their target sites.An interesting result from the H1 knockout studies is the link between DNA methylation and histone H1. The removal of H1 in plants or mammals can cause both inhibition and enhancement of DNA methylation at specific genomic locations. These results clearly demonstrate a new connection between histone H1 and DNA methylation. Mitoxantrone, a synthetic antineoplastic anthracenedione that was originally synthesized in 1979, was developed as a doxorubicin analogue in a program designed to find a cytotoxic agent with decreased cardiotoxicity compared with doxorubicin. It was approved by the FDA in 1987 for the treatment of adult acute myeloid leukemia and in 1996 for symptomatic hormone-refractory prostate cancer. In 2000, mitoxantrone was approved by the FDA for the treatment of worsening relapsing–remitting multiple sclerosis (MS), secondary progressive MS, and progressive-relapsing MS. It is used primarily for the treatment of advanced breast cancer, non-small cell lung cancer, melanoma, lymphoma, and leukemia and more recently also for prostate cancer. Mitoxantrone is a classic intercalating agent that accumulatesin the nucleus where it functions as a topoisomerase II poison, and there is good evidence that the impaired topoisomerase II contributes to the cytotoxic effect of mitoxantrone.However, in addition to this mechanism in vitro it has also been demonstrated that the oxidation products of mitoxantrone form a covalent complex with DNA preferentially at methylated CpG sites. The detection of drug-DNA adducts in mitoxantrone-treated tumor cells subsequently provided direct support for the notion that mitoxantrone-DNA adducts may contribute to the mechanism of action of mitoxantrone. Recently, considerable attention has been focused on the interaction of anticancer anthracycline antibiotics with histone H1, suggesting that H1 can be considered as a macromolecular receptor for those drugs.In this study we have investigated the interaction of mitoxantrone with the purified calf thymus histone H1 in solution using sensitive technique of ultraviolet spectroscopy in 100 mM phosphate buffer pH 7.0 at temperatures 300 K and 310 K.The results showed that histone H1 has two types of binding sites for mitoxantrone and the drug molecules bind them in a positive cooperative manner.Thermodynamic parameters represent a negative ?G° and positive ?H° and ?S° values for the first type of the binding sites and a negative ?G° and negative ?H°and ?S° values for the second type of binding sites.The results suggest that iteraction of mitoxantrone with the first type of the binding sites occurs via hydrophobic interactions and with the second type of the binding sites probably via ionic interactions.Since mitoxantrone in concentrations below than 1µM exists almost only in monomeric form we studied behavior of the drug only in concentrations below 1µM and therefor couldn`t estimate ?max .In conclusion the results showed that histone H1 can be considered as a target for mitoxantrone binding at the chromatin level.
