トポイソメラーゼIおよびIIとの強力なDNA介在性生物誘導化合物の相互作用

ニトロ（イミダゾール/トリアゾール）結合アキリジン（NLA）は、以前にDNA介在性の生体誘導薬として私たちの研究室で開発されてきました。このような化合物は、低酸素条件下での活性化および還元代謝時に細胞高分子を伴うかさばる単層の形成を通じて毒性を示します。しかし、NLAはまた、かなりの好気性毒性を示しています。NLAがインターカレーションを通じてDNAに強く結合する能力に基づいて、in vitroでの比較的高い好気性細胞毒性と比較的低い低酸素選択性がトポイソメラーゼIおよびII（Topo IおよびII）阻害に関連しているかどうかを調査しました。DNA Topo IまたはIIを介した活性研究は、スーパーコイル化または動態プラストDNAプラスミドを使用して実施されています。子牛胸腺またはヒトポポIおよびヒトポポII精製酵素が使用されました。すべてのNLA誘導体は、切断可能な複合体の安定化なしに、濃度依存的に、トポIまたはIIによって触媒されたスーパーコイルDNAの緩和を強く阻害しました。好気性毒性は、動態層DNAのトポII媒介性脱飽和の阻害とよく相関していましたが、NLAの細胞内濃度は、DNAのトポII媒介性脱干しの50％阻害に必要なものよりも27-152倍大きかった。これらの結果は、トポイソメラーゼ阻害がNLAS好気性毒性を説明することを示唆しています。

Nitro(imidazole/triazole)-linked acridines (NLAs) have been previously developed in our laboratory as DNA-intercalating bioreductive drugs. Such compounds demonstrate toxicity through the formation of bulky monoadducts with cellular macromolecules upon activation and reductive metabolism under hypoxic conditions. However, NLAs also demonstrate considerable aerobic toxicity. Based on the ability of NLAs to bind strongly to DNA through intercalation, we investigated whether their relatively high aerobic cytotoxicity and their relatively low hypoxic selectivity in vitro are associated with topoisomerases I and II (Topo I and II) inhibition. DNA Topo I or II-mediated activity studies have been performed using supercoiled or kinetoplast DNA plasmids. Calf thymus or human Topo I and human Topo II purified enzymes were used. All NLA derivatives strongly inhibited relaxation of supercoiled DNA catalyzed by either Topo I or II, in a concentration-dependent manner, without stabilization of a cleavable complex. Aerobic toxicity correlated well with the inhibition of Topo II-mediated decatenation of kinetoplast DNA, whereas the intracellular concentrations of NLAs were 27-152-fold greater than those needed for 50% inhibition of Topo-II mediated decatenation of DNA. These results suggest that topoisomerase inhibition accounts for NLAs aerobic toxicity.