ヘルペスシンプレックスウイルス1型チミジンキナーゼのグルタミン125変異体によるガンシクロビル媒介細胞殺害の微分

ヘルペスウイルスシンプレックスウイルス1型（HSV-1）チミジンキナーゼ（TK）遺伝子の治療的組み合わせとプロドラッグ、ガンシクロビル（GCV）は、多くの種類の癌の治療に大きな有用性を発見しました。HSV-1 TKによるGCVの初期リン酸化の後、細胞キナーゼは、DNAに組み込まれ、最終的に腫瘍細胞死につながる毒性GCV-三リン酸代謝物を生成します。GCVの代謝物が細胞死につながる細胞および薬理学的メカニズムは、まだ不十分に定義されています。これらのメカニズムに対処し始めるために、異なる基質特性を持つ残基GLN-125でのHSV-1 TKの異なる変異型が哺乳類細胞株で発現しました。2つの細胞株、NIH3T3およびHCT-116におけるASN-125 HSV-1 TK変異体の発現は、代謝およびGCVへの感受性のための野生型HSV-1 TKと同様に効果的であることがわかった。アポトーシス。2つの酵素の主な違いは、ASN-125 TK発現細胞におけるデオキシピリミジン代謝の欠如でした。GLU-125 TK変異体を発現するHCT-116細胞では、GCV代謝は大幅に減衰しましたが、GCV濃度が高くなると、薬物に対する細胞感受性が減少し、殺害が減少しましたが、依然として効果的でした。細胞周期分析、4 '、6'-ジアミジン-2'-フェニルインドレディヒドロ塩化染色、およびカスパーゼ3活性化アッセイは、野生型HSV-1 TKまたはASNと比較して、GLU-125 TK発現細胞における異なる細胞死反応を示しました-125 TK発現細胞。GCV-三リン酸代謝物レベルの違いに基づいてこれらの結果を説明する機構的仮説が提示されています。

The therapeutic combination of the herpesvirus simplex virus type 1 (HSV-1) thymidine kinase (TK) gene and the prodrug, ganciclovir (GCV), has found great utility for the treatment of many types of cancer. After initial phosphorylation of GCV by HSV-1 TK, cellular kinases generate the toxic GCV-triphosphate metabolite that is incorporated into DNA and eventually leads to tumor cell death. The cellular and pharmacological mechanisms by which metabolites of GCV lead to cell death are still poorly defined. To begin to address these mechanisms, different mutated forms of HSV-1 TK at residue Gln-125 that have distinct substrate properties were expressed in mammalian cell lines. It was found that expression of the Asn-125 HSV-1 TK mutant in two cell lines, NIH3T3 and HCT-116, was equally effective as wild-type HSV-1 TK for metabolism and sensitivity to GCV, bystander effect killing and induction of apoptosis. The major difference between the two enzymes was the lack of deoxypyrimidine metabolism in the Asn-125 TK-expressing cells. In HCT-116 cells expressing the Glu-125 TK mutant, GCV metabolism was greatly attenuated, yet at higher GCV concentrations, cell sensitivity to the drug and bystander effect killing were diminished but still effective. Cell cycle analysis, 4', 6'-diamidine-2'-phenylindoledihydrochloride staining, and caspase 3 activation assays indicated different cell death responses in the Glu-125 TK-expressing cells as compared with the wild-type HSV-1 TK or Asn-125 TK-expressing cells. A mechanistic hypothesis to explain these results based on the differences in GCV-triphosphate metabolite levels is presented.