Kazan medical journalKazan medical journalКазанский медицинский журнал0368-48142587-9359Eco-Vector177510.17816/KMJ1775Experimental medicineЭкспериментальная медицинаResearch ArticleIncreased activity of poly(ADP-ribose)-polymerase in PML-depleted cells - novel perspectives for cancer therapyПовышение активности поли(АДф-рибоза)-полимераз в условиях нокдауна белка PML - новые перспективы терапии злокачественных новообразованийBoichukS VБойчукСергей Васильевичboichuksergei@mail.ruRamazanovB RРамазановБулат РашитовичMustafinI GМустафинИльшат ГаниевичOGjoerupОлеДжоерапKazan State Medical University, Kazan, RussiaКазанский государственный медицинский университетUniversity of Pittsburgh Cancer Institute, Pittsburgh, USAРаковый центр университета г. Питтсбурга, США15022013941VOL 94, NO1 (2013)ТОМ 94, №1 (2013)757928032016Copyright ©; 2013, Boichuk S.V., Ramazanov B.R., Mustafin I.G., O G.Copyright ©; 2013, Бойчук С.В., Рамазанов Б.Р., Мустафин И.Г., Оле Д.2013Boichuk S.V., Ramazanov B.R., Mustafin I.G., O G.Бойчук С.В., Рамазанов Б.Р., Мустафин И.Г., Оле Д.http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0https://kazanmedjournal.ru/kazanmedj/article/view/1775

Aim. To investigate the relationship between PML expression and poly(ADP-ribose)-polymerase (PARP) activity in physiological conditions and at genotoxic stress induced by chemotherapy and ionizing radiation. Methods. The study was conducted on BJ fibroblasts cultured in DMEM/199 medium supplemented with fetal bovine serum, L-glutamine and antibiotics. PML down-regulation was achieved by short interfering ribonucleic acid transfection. To induce deoxyribonucleic acid (DNA) damage in BJ fibroblasts, doxorubicin and hydroxyurea or ionizing radiation were used. PARP activity, formation of DNA double-strand breaks and DNA damage response were examined by Western blotting and immunofluorescence microscopy. Results. PML knockdown was accomplished with an increased PARP activity, confirmed by an increased expression of poly-ADP-ribose (PAR) polymers. At PML knockdown ant DNA damage caused by chemotherapy and ionizing radiation, there is a significant increase in PAR polymers expression as well as increase in the number of cells containing PAR foci. Conclusion. Increased activity of poly(ADP-ribose)-polymerase at PML knockdown and DNA damaging conditions indicates the compensatory response due to insufficiency of the homologous recombination mechanisms. The phenomenon found widens the spectrum of malignancies that might be potentially sensitive to the therapy with poly(ADP-ribose)-polymerase inhibitors.

Цель. Изучение взаимосвязи между экспрессией белка PML и активностью поли(АДФ-рибоза)-полимераз в физиологических условиях, а также в условиях генотоксического стресса, вызываемого химиопрепаратами и ионизирующим излучением. Методы. Исследование проводили на фибробластах человека линии BJ, культивированных в среде DMEM/199 с добавлением эмбриональной телячьей сыворотки, глутамина и антибиотиков. Снижения уровня экспрессии белка PML достигали в результате трансфекции коротких интерферирующих рибонуклеиновых кислот. Для индукции повреждений дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) использовали химиопрепараты (доксорубицин и гидроксимочевину) и ионизирующее излучение. Образование двунитевых разрывов ДНК, их репарацию, а также активность поли(АДФ-рибоза)-полимеразы оценивали методами иммуноблоттинга и иммунофлюоресценции. Результаты. Нокдаун белка PML в фибробластах человека сопровождался повышением активности поли(АДФ-рибоза)-полимеразы, о чём свидетельствовало увеличение уровня экспрессии полимеров. В условиях нокдауна белка PML и повреждений ДНК, вызываемых химиопрепаратами и ионизирующим излучением, происходит значительное увеличение уровня экспрессии полимеров, а также их фокального распределения. Вывод. Увеличение активности поли(АДФ-рибоза)-полимеразы в условиях нокдауна PML и воздействия факторов, повреждающих ДНК, свидетельствует о развитии компенсаторной реакции в условиях несостоятельности процессов гомологичной рекомбинации; обнаруженный феномен позволяет расширить спектр злокачественных новообразований, потенциально восприимчивых к терапии ингибиторами поли(АДФ-рибоза)-полимеразы.

PMLmutagenesisPMLpoly(ADP-ribose)-polymeraseDNA damage responseanticancer agentsradiotherapyмутагенезполи(АДФ-рибоза)-полимеразарепарация повреждений ДНКпротивоопухолевые средстварадиотерапияAntoniou A., Pharoah P.D., Narod S. et al. Average risks of breast and ovarian cancer associated with BRCA1 or BRCA2 mutations detected in case series unselected for family history: a combined analysis of 22 studies // Am. J. Hum. Genet. - 2003. - Vol. 72, N 5. - P. 1117-1130.Alli E., Sharma V.B., Hartman A.R. Enhanced sensitivity to cisplatin and gemcitabine in Brca1-deficient murine mammary epithelial cells // BMC Pharmacol. - 2011. - Vol. 11. - P. 7.Audeh M.W., Carmichael J., Penson R.T. et al. Oral poly(ADP-ribose)-polymerase inhibitor olaparib in patients with BRCA1 or BRCA2 mutations and recurrent ovarian cancer: a proof-of-concept trial // Lancet. - 2010. - Vol. 376, N 9737. - P. 245-251.Bakkenist C.J., Kastan M.B. DNA damage activates ATM through intermolecular autophosphorylation and dimer dissociation // Nature. - 2003. - Vol. 421, N 6922. - P. 499-506.Boichuk S.V., Hu L., Makielski K. et al. Functional connection between Rad51 and PML in homology-directed repair // PLOS One. - 2011. - Vol. 6. - P. 10.Buisson R., Dion-Cote A.M., Coulombe Y. et al. Cooperation of breast cancer proteins PALB2 and piccolo BRCA2 in stimulating homologous recombination // Nat. Struct. Mol. Biol. - 2010. - Vol. 17. - P. 1247-1254.Farmer H., McCabe N., Lord C.J. et al. Targeting the DNA repair defect in BRCA mutant cells as a therapeutic strategy // Nature. - 2005. - Vol. 434. - P. 917-921.Gottipati P., Vischioni B., Schultz N. et al. Poly(ADP-ribose)-polymerase is hyperactivated in homologous recombination-defective cells // Cancer Res. - 2010. - Vol. 70, N 13. - P. 5389-5398.Gurrieri C., Capodieci P., Bernardi R. et al. Loss of tumor suppressor PML in human cancers of multiple histologic origins // J. Nat. Cancer Inst. - 2004. - Vol. 96. - P. 269-279.Kummar S., Chen A., Parchment R.E. et al. Advances in using PARP Inhibitors to treat cancer // BMC Medicine. - 2012. - Vol. 10. - P. 25.Moynahan M.E., Jasin M. Mitotic homologous recombination maintains genomic stability and suppresses tumorigenesis // Nat. Rev. Mol. Cell Biol. - 2010. - Vol. 11. - P. 196-207.Penning T.D., Zhu G.D., Gandhi V.B. et al. Discovery of the poly(ADP-ribose)-polymerase (PARP) inhibitor 2-[(R)-2-methyl pyrrolid in-2-yl]-1H-benzimidazole-4-carboxamide (ABT-888) for the treatment of cancer // J. Med. Chem. - 2009. - Vol. 52. - P. 514-523.Rogakou E.P., Pilch D.R., Orr A.H. et al. DNA double-stranded breaks induce histone H2AX phosphorylation on serine 139 // J. Biol. Chem. - 1998. - Vol. 273, N 10. - P. 5858-5868.Taniguchi T., Tischkowitz M., Ameziane N. et al. Disruption of the Fanconi anemia-BRCA pathway in cisplatin-sensitive ovarian tumors // Nat. Med. - 2003. - Vol. 9. - P. 568-574.Turner N., Tutt A., Ashworth A. Hallmarks of «BRCAness» in sporadic cancers // Nat. Rev. Cancer. - 2004. - Vol. 4 - P. 814-819.