Определение генотоксического действия 1,1-диметилгидразина алкилирующими соединениями, возникающими при его окислении, и перекисью водорода
Автор: Горянин Игнатий Игоревич, Котова Вера Юрьевна, Краснопеева Екатерина Дмитриевна, Чубуков Павел Анатольевич, Балабанов Владимир Петрович, Чалкин Станислав Филиппович, Шатров Тимофей Яковлевич, Завильгельский Геннадий Борисович, Манухов Илья Владимирович
Журнал: Труды Московского физико-технического института @trudy-mipt
Рубрика: Бионанофизика
Статья в выпуске: 1 (17) т.5, 2013 года.
Бесплатный доступ
Проведено исследование механизмов токсического действия 1,1-диметилгидразина (несимметричного диметилгидразина (НДМГ)) на живые системы на примере бактериальной клетки с помощью lux -биосенсоров. В настоящей работе были сконструированы гибридные плазмиды, содержащие luxCDABE-гены-репортёры, кодирующие бактериальную люциферазу под контролем стрессовых индуцируемых промоторов. Клетки Escherichia coli, содержащие данные гибридные плазмиды, являются lux -биосенсорами. Благодаря полученным lux -биосенсорам, специфически детектирующим окислительный стресс, повреждения белков и ДНК, было показано, что основными промоторами, открывающимися при действии на бактериальную клетку НДМГ, являются промоторы PkatG, PcolD (или PrecA) и PalkA. Активация промоторов PkatG, PcolD в присутствии НДМГ определяется перекисью водорода, образующейся в результате восстановления атмосферного кислорода. Показано, что активация lux -биосенсора E. coli MG1655 (pAlkA-lux ) наступает при появлении в среде продуктов неполного окисления НДМГ (в частности, нитрозодиметиламин), которые являются супермутагенами, схожими по степени генотоксичности с нитрозомочевиной, или N-метил-N'-нитро-N-нитрозогуанидином.
Биосенсор, плазмида, люцифераза, промотор, ндмг
Короткий адрес: https://sciup.org/142185883
IDR: 142185883
Genotoxic action of the 1,1-dimethylhydrazine determined by alkylating compounds appearing in the result of oxidation and hydrogen peroxide
Mechanisms of 1,1-dimethylhydrazine (unsymmetrical dimethylhydrazine (UDMH)) toxic action on living systems on the example of a bacterial cell with lux genes-based biosensors are studied. In the present work, hybrid plasmids with bacterial luciferase reportergenes luxCDABE controlled by the stress-inducible promoters are constructed. Cells of Escherichia coli containing these hybrid plasmids are called lux biosensors. Using the obtained lux biosensors that specifically detect oxidative stress, DNA and protein damage, it is shown that PkatG, PcolD (or PrecA) and PalkA are the main promoters induced in response to the UDMH action on the bacterial cells. The activation of PkatG, PcolD promoters in the presence of UDMH is triggered by hydrogen peroxide formed from the reduction of atmospheric oxygen. We demonstrate that the induction of the lux -biosensor E. coli MG1655(pAlkA-lux ) starts with the appearance of products of incomplete oxidation of UDMH (particularlyN-Nitrosodimethylamine), which are strong mutagens similar, in a degree of genotoxicity, to nitrosourea and N-Methlyl-N-nitro-N-nitrosoguanidine.
Список литературы Определение генотоксического действия 1,1-диметилгидразина алкилирующими соединениями, возникающими при его окислении, и перекисью водорода
- Meighen E. A. Molecular biology of bacterial bioluminescence//Microbiol. Rev. -1991. -V. 55. -P. 123-142.
- Gaudu P., Moon B., Weiss B. Regulation of the soxRS oxidative stress regulon. Reversible oxidation of the Fe-S centers of SoxR in vivo//J. Biol. Chem. -1997. -V. 272. -P. 5082-5086.
- Storz G., Imlay J. A. Oxidative stress//Curr. Opin. Microbiol. -1999. -V. 2. -P. 188-194.
- Galluzzi L., Karp M. Whole cell strategies based on lux genes for high throughput applications toward new antimicrobials//Comb. Chem. High Throughput Screen. -2006. V. 9. -P. 501-514.
- Gu M. B., Mitchell R. J., Kim B. C. Whole cell-based biosensors for environmental biomonitoring and application//Adv. Biochem. Eng. Biotechnol. -2004. -V. 87. -P. 268-305.
- Vollmer C. A., Van Dyk T. K. Stress responsive bacteria: biosensors as environmental monitors//Adv. Microb. Physiol. -2004. -V. 49. -P. 131-174.
- Патент США № 5683868, C12Q1/68.
- Завильгельский Г. Б., Котова В. Ю., Манухов И. В., Кондратьев А. Д., Самброс В. В.,
- Шатров Я.Т., Чалкин С. Ф. Комплекс lux-биосенсоров на основе бактерий Escherichia coli, используемый в качестве индикатора при биотестировании НДМГ: патент РФ № RU(11) 2 297 450(13) C2.
- Манухов И. В., Балабанов В. П., Котова В. Ю., Хрульнова С. А., Мелькина О. Е., Крайнов А. А., Пустовойт К. С., Кречетов П. П., Королёва Т. В., Шатров Т.Я.,
- Чалкин С. Ф., Завильгельский Г. Б. Использование lux-биосенсоров для детекции НДМГ в почве//Двойные технологии. -2008. -Т. 44(3). -С. 50-56.
- Zavilgelsky G. B., Kotova V.Yu., Manukhov I. V. Action of asymmetric 1,1-dimethylhydrazine on bacterial cells is determined by hydrogen peroxide//Mutation Research. -2007. -V. 634(1-2). -P. 172-176.
- Манухов И. В., Котова В. Ю., Завильгельский Г. Б. Lux-биосенсоры для детекции SOS-ответа, теплового шока и окислительного стресса//Биотехнология. -2009. -№ 6. -С. 16-25.
- Van Dyk T. K., Majarian W. R., Konstantinov K. B., Young R.M., Dhurjati P. D., LaRossa E. A. Rapid and sensitive pollutant detection by induction of heat-shock gene -bioluminescence gene fusion//Appl. Environ. Microbiol. -1994. -V. 60. -P. 1414-1420.
- Maniatis T., Fritsсh F., Sambrook J. Molecular cloning: A laboratory Manual. -Cold Spring Harbor. N.Y.: Cold Spring Harbor Lab. Press, 1989.
