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The Journal of biological chemistry1992Feb05Vol.267issue(4)

9ベータ-D-アラビノフラノシル-2-フルオロアデニン三リン酸によるヒト細胞からの精製DNAリガーゼIの阻害の二重モード

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PMID:1310314DOI:
文献タイプ:
  • Journal Article
  • Research Support, Non-U.S. Gov't
  • Research Support, U.S. Gov't, P.H.S.
概要
Abstract

9-ベータ-D-アラビノフラノシル-2-フルオロアデニン(F-ARA-A)は、強力な抗腫瘍活性を伴うアデノシンとデオキシアデノシンの類似体です。この化合物の作用メカニズムは、DNAおよびRNA合成の阻害、DNA断片化の誘導、および遺伝的損傷として解明されています。この研究は、DNA複製に関与する酵素であるDNAリガーゼIが薬物作用の標的であることを実証しました。80ミクロムでのF-ARA-アデニン三リン酸(F-ARA-ATP)は、DNAリガーゼIの活性を90%以上阻害しました。対照的に、他の8つの関連ヌクレオシド類似体は、200ミクロムでの酵素活性に影響を与えなかった。F-ARA-ATPは、2つの異なる方法でDNAライゲーションを阻害しました。最初に、F-ARA-ATPはDNAリガーゼIと直接相互作用し、リガーゼAMP複合体の形成を阻害しました。この阻害は、処理された酵素から遊離F-ARA-ATPが排除された場合、逆転することはできませんでした。しかし、ピロリン酸の添加、およびゲルろ過クロマトグラフィーが続いて酵素活性を回復し、F-ARA-ATPが酵素に結合し、AMP結合部位を変化させたことを示しています。第二に、F-ARA-ATPがDNA基質の3 '末端に組み込まれた場合、DNAリガーゼIの活性は阻害されました。F-ARA-ATPによるDNAリガーゼIの阻害の二重モードは、DNAライゲーションへの効果がDNA合成の阻害とF-ARA-Aの細胞毒性に重要である可能性があることを示しています。

9-ベータ-D-アラビノフラノシル-2-フルオロアデニン(F-ARA-A)は、強力な抗腫瘍活性を伴うアデノシンとデオキシアデノシンの類似体です。この化合物の作用メカニズムは、DNAおよびRNA合成の阻害、DNA断片化の誘導、および遺伝的損傷として解明されています。この研究は、DNA複製に関与する酵素であるDNAリガーゼIが薬物作用の標的であることを実証しました。80ミクロムでのF-ARA-アデニン三リン酸(F-ARA-ATP)は、DNAリガーゼIの活性を90%以上阻害しました。対照的に、他の8つの関連ヌクレオシド類似体は、200ミクロムでの酵素活性に影響を与えなかった。F-ARA-ATPは、2つの異なる方法でDNAライゲーションを阻害しました。最初に、F-ARA-ATPはDNAリガーゼIと直接相互作用し、リガーゼAMP複合体の形成を阻害しました。この阻害は、処理された酵素から遊離F-ARA-ATPが排除された場合、逆転することはできませんでした。しかし、ピロリン酸の添加、およびゲルろ過クロマトグラフィーが続いて酵素活性を回復し、F-ARA-ATPが酵素に結合し、AMP結合部位を変化させたことを示しています。第二に、F-ARA-ATPがDNA基質の3 '末端に組み込まれた場合、DNAリガーゼIの活性は阻害されました。F-ARA-ATPによるDNAリガーゼIの阻害の二重モードは、DNAライゲーションへの効果がDNA合成の阻害とF-ARA-Aの細胞毒性に重要である可能性があることを示しています。

9-beta-D-Arabinofuranosyl-2-fluoroadenine (F-ara-A) is an analogue of adenosine and deoxyadenosine with potent anti-tumor activity. The mechanism of action for this compound has been elucidated as the inhibition of DNA and RNA synthesis, induction of DNA fragmentation, and genetic damage. This study demonstrated that DNA ligase I, an enzyme involved in DNA replication, is a target for the drug action. F-ara-adenine triphosphate (F-ara-ATP) at 80 microM inhibited the activity of DNA ligase I by more than 90%. In contrast, eight other related nucleoside analogues showed no effect on the enzyme activity at 200 microM. F-ara-ATP inhibited DNA ligation in two distinct ways. First, F-ara-ATP directly interacted with DNA ligase I and inhibited the formation of the ligase-AMP complex. This inhibition could not be reversed when free F-ara-ATP was eliminated from the treated enzyme; however, the addition of pyrophosphate, followed by gel filtration chromatography, restored enzyme activity, indicating that F-ara-ATP bound to the enzyme and altered the AMP-binding site. Secondly, the activity of DNA ligase I was inhibited when F-ara-ATP was incorporated into the 3' terminus of the DNA substrate. The dual mode of inhibition of DNA ligase I by F-ara-ATP indicates that its effect on DNA ligation may be important in the inhibition of DNA synthesis and the cytotoxicity of F-ara-A.

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