BACKGROUND: Experimental studies of molecular control of the tumor cell’s redox status, which influences the implementation of apoptosis, are relevant for studying the pathogenesis of tumor growth.
AIM: Studying the molecular mechanisms of the participation of ubiquitin and heat shock proteins 27 and 70 in the oxidative modification of proteins, amino acids and the implementation of dexamethasone-induced apoptosis of Jurkat tumor cells in conditions of decreased antioxidant protection by blocking the synthesis of reduced glutathione.
MATERIAL AND METHODS: The effect of the inhibitor of de novo glutathione synthesis buthionine sulfoximine at a final concentration of 1 mM and/or the apoptosis inducer dexamethasone at a final concentration of 10 μM on the content of hydroxyl radical, protein-bound glutathione, carbonyl derivatives of proteins, oxidized tryptophan and bityrosine, ubiquitin, heat shock proteins 27 and 70, number of annexin V-positive cells and caspase-3 activity in Jurkat tumor cells was studied. Using the Shapiro–Wilk test, the normality of the distribution of indicators was assessed. Statistical hypotheses about the differences between the study groups were tested using the nonparametric Mann–Whitney test with a Bonferroni correction; correlation analysis was performed using the Spearman method at a significance level of p <0.05.
RESULTS: In tumor cells of the Jurkat line, exposure to buthionine sulfoximine and dexamethasone was accompanied by a statistically significant decrease in the content of ubiquitin by 24% (p=0.004), protein-bound glutathione by 93% (p=0.003), oxidized tryptophan by 57% (p=0.003), and heat protein shock 70 by 56% (p=0.004), as well as an increase in the concentration of carbonyl derivatives of proteins by 53% (p=0.004), heat shock protein 27 by 104% (p=0.004), associated with an increase in the number of annexin-positive cells by 1296% (p=0.006) and caspase-3 activity by 258% relative to the values in intact cells. The relationship between an increase in the number of annexin-positive cells and caspase-3 activity with changes in the content of protein-bound glutathione, carbonylated proteins, oxidized tryptophan, ubiquitin and heat shock proteins 27 and 70 in tumor cells with simultaneous exposure to both buthionine sulfoximine and dexamethasone has been proven.
CONCLUSION: Blocking de novo glutathione synthesis and stimulating apoptosis causes activation of reversible and irreversible oxidative modification of proteins and amino acids against the background of increased oxidative stress in Jurkat tumor cells.
Актуальность. Экспериментальные исследования молекулярного управления редокс-статусом опухолевой клетки, влияющим на реализацию апоптоза, актуальны для изучения патогенеза опухолевого роста.
Цель. Изучение молекулярных механизмов участия убиквитина и белков теплового шока 27 и 70 в окислительной модификации протеинов, аминокислот и реализации дексаметазон-индуцированного апоптоза опухолевых клеток линии Jurkat в условиях снижения антиоксидантной защиты путём блокирования синтеза восстановленного глутатиона.
Материал и методы исследования. Изучен эффект воздействия ингибитора синтеза глутатиона de novo бутионинсульфоксимина в конечной концентрации 1 мМ и/или индуктора апоптоза дексаметазона в конечной концентрации 10 мкМ на содержание гидроксильного радикала, белково-связанного глутатиона, карбонильных производных белков, окисленного триптофана и битирозина, убиквитина, белков теплового шока 27 и 70, количество аннексин V-положительных клеток и активность каспазы-3 в опухолевых клетках линии Jurkat. Используя критерий Шапиро–Уилка, оценивали нормальность распределения показателей. Проверку статистических гипотез о различии между исследуемыми группами проводили непараметрическим критерием Манна–Уитни с поправкой Бонферрони, корреляционный анализ — методом Спирмена при уровне значимости р <0,05.
Результаты. В опухолевых клетках линии Jurkat воздействие бутионинсульфоксимина и дексаметазона сопровождалось статистически значимым снижением содержания убиквитина на 24% (р=0,004), белково-связанного глутатиона на 93% (р=0,003), окисленного триптофана на 57% (р=0,003), белка теплового шока 70 на 56% (р=0,004), а также увеличением концентрации карбонильных производных белков на 53% (р=0,004), белка теплового шока 27 на 104% (р=0,004), сопряжённым с возрастанием количества аннексин-положительных клеток на 1296% (р=0,006) и активности каспазы-3 на 258% относительно показателей в интактных клетках. Доказаны взаимосвязи увеличения количества аннексин-положительных клеток и активности каспазы-3 с изменением содержания белково-связанного глутатиона, карбонилированных белков, окисленного триптофана, убиквитина и белков теплового шока 27 и 70 в опухолевых клетках при одновременном воздействии и бутионинсульфоксимина, и дексаметазона.
Вывод. Блокирование синтеза глутатиона de novo и стимулирование апоптоза вызывает активацию обратимой и необратимой окислительной модификации белков и аминокислот на фоне усиления окислительного стресса в опухолевых клетках линии Jurkat.