クロム酸酸化からのスピロイミノジヒダントインおよびグアニジノヒダントインのジアステレオセレクト形成に対する基質の複雑さの影響

Chromateは、DNA損傷の不十分な定義メカニズムを備えたヒト発がん物質です。in vitroおよび原核生物の研究は、8-オキソ-7,8-ジヒドログアニン（8oxog）のさらなる酸化からのヒダントイン病変グアニジノヒダントイン（GH）およびスピロイミノジダントイン（SP）の形成を介してDNA損傷が発生する可能性があることを示しています。これらの病変の異常な構造とそれらの強化された変異原性により、染色体誘発性がんにおける役割に関する研究にとって魅力的です。モデルCr（V）複合体による酸化後のGH対SPおよびそれに関連するジアステレオマーの形成と、アスコルビン酸およびグルタチオンによるin situクロム酸還元の形成を研究しました。SP（R-SPおよびS-SP）の2つの光学的に割り当てられたジアステレオマーとGHの2つのジアステレオマー（GH1およびGH2、まだ光学的に割り当てられていない）の同定は、ますます統計的に妨げられた基質（ヌクレオシド - > ssDNAを使用して実行されました。- > dsdna）。病変の形成とジアステレオマーの好みは、高酸化剤および基質依存性であることがわかった。IR（IV）陽性コントロールは、GHおよびヌクレオシド中の4つのジアステレオマーすべての等レベルのGHおよびSPからほぼ等しいレベルからDSDNAのすべてのGH形成へのシフトを示し、GH1を超えるGH2で5倍の増強を示しました。この研究で使用された2つのモデルCr（V）複合体、Cr（V）-SalenおよびCr（V）-Ehbaは、ヌクレオシドからDSDNAに至る逆の傾向をCr（V）-Salenを使用して、SP形成を強化したことを示しました（主にRを使用します。-spが形成された）およびcr（v）-ehbaは、IR（IV）の酸化プロファイルとほぼ同じ酸化プロファイルを持っています。2つのクロム酸還元システム、Cr（6+）/アスコルビン酸塩およびCr（6+）/グルタチオンは、クロム酸塩の細胞内還元をモデル化するように設計されており、すべての基質でより低いレベルの酸化を示しました。このグループで注目に値するのは、病変の形成の変化が、最も統計的に妨げられた基質であるDSDNAを備えたCr（6+）/アスコルビン酸システムのすべてのSPへのすべてのSPへのシフトでした。これらの結果は、HNEIL1酵素によるヒダントイン病変の切除に対する既知のジアステレオマーの好みと組み合わされた場合、染色体発癌に対する潜在的な衝撃に関する形成のレベルとジアステレオマーの両方のレベルを定義することの重要性を示しています。

Chromate is a human carcinogen with a poorly defined mechanism of DNA damage. In vitro and prokaryotic studies have shown that DNA damage may occur via the formation of the hydantoin lesions guanidinohydantoin (Gh) and spiroiminodihydantoin (Sp) from further oxidation of 8-oxo-7,8-dihydroguanine (8oxoG). The unusual structure of these lesions coupled with their enhanced mutagenicity make them attractive for study with regard to their role in chromate-induced cancer. We have studied the formation of Gh versus Sp and their associated diastereomers following oxidation by model Cr(V) complexes and from in situ chromate reduction by ascorbate and glutathione. Identification of the two optically assigned diastereomers of Sp (R-Sp and S-Sp) as well as the two diastereomers of Gh (Gh1 and Gh2, not yet optically assigned) was carried out using increasingly sterically hindered substrates (nucleoside --> ssDNA --> dsDNA). Lesion formation and diastereomeric preference were found to be highly oxidant- and substrate-dependent. The Ir(IV)-positive control showed a shift from near equal levels of Gh and Sp and near equal levels of all four diastereomers in the nucleoside to all Gh formation in dsDNA, with a 5-fold enhancement in Gh2 over Gh1. The two model Cr(V) complexes used in this study, Cr(V)-salen and Cr(V)-ehba, showed opposite trends going from nucleoside to dsDNA with Cr(V)-salen giving enhanced Sp formation (with mainly R-Sp formed) and the Cr(V)-ehba having an oxidation profile nearly identical to that of Ir(IV). The two chromate reduction systems, Cr(6+)/ascorbate and Cr(6+)/glutathione, designed to model the intracellular reduction of chromate, showed lower levels of oxidation in all substrates. Notable in this group was the shift in the formation of the lesions to essentially all Sp for the Cr(6+)/ascorbate system with the most sterically hindered substrate, dsDNA. These results, when coupled with the known diastereomeric preference for excision of hydantoin lesions by the hNEIL1 enzyme, show the importance of defining both levels of lesion formation and diastereomeric preference of formation with regard to their potential impact on chromate carcinogenesis.