velikost textu

Role reduktas v nádorovém onemocnění.

Upozornění: Informace získané z popisných dat či souborů uložených v Repozitáři závěrečných prací nemohou být použity k výdělečným účelům nebo vydávány za studijní, vědeckou nebo jinou tvůrčí činnost jiné osoby než autora.
Název:
Role reduktas v nádorovém onemocnění.
Název v angličtině:
The Role of Reductases in Cancer.
Typ:
Disertační práce
Autor:
RNDr. Lucie Škarydová, Ph.D.
Školitel:
Prof. Ing. Vladimír Wsól, Ph.D.
Oponenti:
prof. RNDr. Petr Hodek, CSc.
doc. RNDr. Zuzana Bílková, Ph.D.
Id práce:
80281
Fakulta:
Farmaceutická fakulta v Hradci Králové (FaF)
Pracoviště:
Katedra biochemických věd (16-16160)
Program studia:
Biochemie (P1406)
Obor studia:
Patobiochemie a xenobiochemie (DPX)
Přidělovaný titul:
Ph.D.
Datum obhajoby:
9. 12. 2009
Výsledek obhajoby:
Prospěl/a
Jazyk práce:
Čeština
Abstrakt:
Souhrn Redukčním enzymům byla dlouhou dobu věnována pouze malá pozornost, ale dnes už je jasné, že jsou významnou součástí endogenního metabolismu a také první fáze biotransformace xenobiotik. Důležitou skupinou redukčních enzymů jsou karbonylreduktasy, které se řadí do dvou nadrodin - dehydrogenasy/reduktasy s krátkým řetězcem (SDR) a aldo-ketoreduktasy (AKR). Jejich role v nádorovém onemocnění je dnes intenzivně studována a lze říct, že jejich působení v nádorovém onemocnění lze principiálně rozdělit do dvou oblastí. Bylo zjištěno, že významnou roli hrají karbonylreduktasy v hormon-dependentních nádorových onemocněních prsu, endometria a prostaty. Pro tyto nádory jsou růstovými faktory aktivní estrogeny respektive androgeny, dochází tak ke zvýšenému dělení buňky a tedy i zvýšené možnosti vzniku mutací v důležitých genech, které mohou vyústit v nádorové bujení. Právě karbonylreduktasy se spolu s dalšími enzymy (jako např. aromatasou) podílí na vzniku aktivních pohlavních hormonů, proto může být jejich inhibice důležitým cílem léčby tohoto typu nádorů. Nicméně je nutné určit, které enzymy jsou klíčové pro tvorbu těchto růstových faktorů v jednotlivých typech hormon-dependentních nádorů. Vedle hormon-dependentních nádorů se karbonylreduktasy uplatňují také u nádorových onemocnění, kde hormony jako růstové faktory nepůsobí. Tato oblast je ještě méně prozkoumána než oblast hormon-dependentních nádorů a ucelenější informace se zde teprve začínají objevovat. Bylo prokázáno, že vedle metabolismu estrogenů a androgenů se enzym AKR1C3 podílí také na metabolismu prostaglandinů a dává vznik takovým typům, které zasahují do buněčné signalizace tak, že dochází ke zvýšení proliferace buňky. Vedle toho se karbonylreduktasy také účastní metabolismu kyseliny retinové, která je nezbytná jak pro správný embryonální vývoj, tak pro diferenciaci buněk u dospělých. Její hladina je velice pečlivě udržovaná, na jejím metabolismu se podílí celá řada enzymů včetně redukčních retinoldehydrogenas. Všechny změny v expresi enzymů podílející se na tomto metabolismu mohou vést ke snížení koncentrace kyseliny retinové, následné dediferenciaci buněk a nádorovému zvratu. Mimo retinoldehydrogenas z SDR nadrodiny se uvažuje také v tomto mechanismu o roli AKR1B10. Druhým mechanismem, kterým karbonylreduktasy zasahují do nádorového onemocnění je jejich podíl na první fázi biotransformace karcinogenních látek a protinádorových léčiv. Různé enzymy redukující karbonylové skupiny se podílí na deaktivaci nejsilnějšího tabák-specifického karcinogenu NNK a také aktivované formy aflatoxinu B1 (aflatoxinB1-dihydrodiolu), čímž naopak brání vzniku nádorů indukovaných těmito karcinogeny. Vedle toho se karbonylreduktasy také podílí na biotransformaci Souhrn 74 protinádorových léčiv, jako jsou klinicky užívaná cytostatika doxorubicin a daunorubicin a potenciální protinádorová léčiva oracin a benfluron. Redukce karbonylové skupiny zde způsobuje deaktivaci léčiv a může být také zodpovědná za rezistencí nádorových buněk na léčbu doxorubicinem a daunorubicinem. Cíl této práce se dá rozdělit na dvě části, stejně tak jako mechanismus působení karbonylreduktas lze rozdělit do dvou částí. Cílem první části je nalezení silného a selektivního inhibitoru, ze skupiny flavonoidů, enzymu AKR1C3, který pravděpodobně hraje významnou roli v rozvoji hormon-dependentních nádorů prostaty a prsu. V druhé části je cílem purifikace a charakterizace nové mikrosomální karbonylreduktasy, která se podílí na metabolismu protinádorového léčiva oracinu a pravděpodobně i dalších léčiv. Cíle obou částí se nám podařilo splnit a výsledky tak přispěly ke znalostem obou mechanismů působení karbonylreduktas v nádorovém onemocnění. Podařilo se nalézt silný inhibitor enzymu AKR1C3 2´-hydroxyflavanon, který má velmi nízkou hodnotu IC50 = 300 nM. Navíc je tato látka z AKR1C enzymů selektivní pouze k AKR1C3 a díky těmto skutečnostem může být potenciálně klinicky využitelná při léčbě hormondependentních nádorů prostaty a prsu. Navíc bylo zjištěno, že 7-hydroxyflavanon daleko silněji inhibuje AKR1C1 než AKR1C3. Hodnota IC50 = 75 nM pro AKR1C1 ukazuje na to, že tato látka může být potenciálně využita v léčbě hormon-dependentního nádoru endometria, kde hraje AKR1C1 důležitou roli. Vedle toho jsme výrazně purifikovali novou mikrosomální karbonylreduktasu, která se účastní metabolismu oracinu a pravděpodobně i dalších léčiv. Pro redukci oracinu tímto novým enzymem byly stanoveny kinetické parametry a jejich porovnáním s ostatními oracin redukujícími enzymy se ukázalo, že tato nová mikrosomální karbonylreduktasa bude hrát v metabolismu oracinu velice významnou roli. S největší pravděpodobností se bude také účastnit metabolismu dalších příbuzných karbonylových xenobiotik např. protinádorových léčiv doxorubicinu a daunorubicinu a potenciálně tak přispívat k rezistenci nádorových buněk na jejich léčbu. Tato práce přináší naprosto nové poznatky, protože zatím jedinou mikrosomální karbonylreduktasou, která se podílí na metabolismu xenobiotik je 11 -HSD1. Z těchto všech důvodu je nezbytné v budoucnu tento enzym izolovat a identifikovat pomocí hmotnostní spektrometrie.
Abstract v angličtině:
Summary Only a small attention was paid for long time to reducing enzymes, but today it is clear that these are an important part of the endogenous metabolism and also the phase I biotransformation of xenobiotics. The significant group of reducing enzymes are carbonyl reductases that belong to two superfamilies – short chain dehydrogenases/reductases (SDR) and aldo-keto reductases (AKR). Their role in cancer is now intensively studied and their functions in cancer it is possible to divide into two main sections. It is known that carbonyl reductases play a substantial role in hormone-dependent cancers as prostate, breast or endometrial cancer. Active estrogens or androgens are important growth factors for these cancers because they evoke increasing of cell proliferation so that elevated possibility of mutations of important genes and development of cancer. Carbonyl reductases along with other enzymes (e.g. aromatase) participate in formation of these active sex hormones in extragonadal tissues, so an inhibition of such enzymes may be a target of anticancer therapy of hormone-dependent cancers. It is necessary to determine which enzymes are essential for the formation of active sex hormones in particular types of cancers. Besides hormone-dependent cancers, carbonyl reductases play also role in cancers that have not sex hormones as growth factors. This area is only poorly understood in comparison with hormone-dependent cancers and just recently some information appears. It was proved that enzyme AKR1C3, besides metabolism of sex hormones, also takes part in metabolism of prostaglandins and generates such types of prostaglandins that affect cell signalization to increase of cell proliferation. Carbonyl reductases also contribute to the metabolism of retinoic acid which is essential either for correct embryonic development or differentiation of adult tissues. Its concentration is carefully maintained and many different enzymes, including reductive retinol dehydrogenases, participate in its metabolism. All alterations in expression or activity of these enzymes can lead to decrease of level of retinoic acid resulting in dedifferentiation of tissues and possibly in cancer progression. Besides retinol dehydrogenases from SDR superfamily also AKR1B10 probably play an important role in this mechanism. The second mechanism, by which carbonyl reductases are involved in cancer, is their role in phase I biotransformation of carcinogens and anticancer drugs. Various carbonyl reductases participate in deactivation of the most potent tobacco-specific carcinogen NNK and also activated form of aflatoxin B1 (aflatoxin B1 dihydrodiol), thereby protect cell from a formation of NNK or aflatoxin B1-induced tumors. Carbonyl reducing enzymes play a role in biotransformation of clinically used cytostatic drugs doxorubicin and daunorubicin and potential anticancer drugs oracin and benfluron. The reduction of carbonyl groups of these Summary 76 drugs leads to their inactivation and may be connected with resistance of cancer cells to doxorubicin or daunorubicin anticancer therapy. The aim of this doctoral thesis „The role of reductases in cancer“ is possible to divide into two parts as well as mechanisms of action of carbonyl reductases in cancer. The aim of the first part is to find a potent inhibitor of the enzyme AKR1C3 that probably acts as an important contributor to development of hormone-dependent cancers of prostate or breast. The goal of the second part is purification and characterization of new microsomal carbonyl reductase(s) participating in metabolism of anticancer drug oracin and probably other carbonyl xenobiotics. Both aims have been successfully fulfilled and results contribute to the knowledge of both mechanism of action of carbonyl reductases in cancer. It has been found a potent inhibitor of AKR1C3 – 2´-hydroxyflavone with very low IC50 = 300 nM. This inhibitor is selective to only AKR1C3 enzyme, from the group of AKR1C subfamilyand therefore it is a good potential for clinical use in a therapy of hormonedependent cancers of prostate or breast. Moreover, it has been discovered that 7- hydroxyflavone is more potent inhibitor of AKR1C1 than AKR1C3. The value of IC50 = 75 nM points to possible use in a treatment of hormone-dependent endometrial cancer where AKR1C1 plays an important role. Alongside it, a new microsomal carbonyl reductase participating in metabolism of anticancer drug oracin has been partly purified and characterized. Its kinetic parameters for reduction of oracin have been determined and compared with kinetic parameters of reductases that participate in metabolism of oracin. It can be concluded that the new microsomal carbonyl reductase will probably play very important role in metabolism of oracin when its kinetic parameters are compared with others already published. Most likely the new enzyme will also contribute to the metabolism of other similar carbonyl drugs as antracycline cytostatic drugs doxorubicin and daunorubicin, and possibly play a role in resistance of cancer cell to antracycline therapy. This project achieves entirely new results, because only one known microsomal carbonyl reductase yet that takes part in metabolism of xenobiotics is 11 -HSD1. Due to these reasons it is imperative to isolate and identify the new microsomal carbonyl reductase by mass spectrometry in near future.
Dokumenty
Stáhnout Dokument Autor Typ Velikost
Stáhnout Text práce RNDr. Lucie Škarydová, Ph.D. 2.42 MB
Stáhnout Abstrakt v českém jazyce RNDr. Lucie Škarydová, Ph.D. 128 kB
Stáhnout Abstrakt anglicky RNDr. Lucie Škarydová, Ph.D. 106 kB
Stáhnout Posudek vedoucího Prof. Ing. Vladimír Wsól, Ph.D. 302 kB
Stáhnout Posudek oponenta prof. RNDr. Petr Hodek, CSc. 1.59 MB
Stáhnout Posudek oponenta doc. RNDr. Zuzana Bílková, Ph.D. 751 kB