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大黄素通过抑制ATP与拓扑异构酶II的结合导致DNA产生

双链断裂

大黄素通过抑制ATP与拓扑异构酶II的结合导致DNA产生双链断裂李

妍，

栾洋，任进(药物安全评价研究中心，上海药物研究所，中国科学院，201203)

摘

要:目的:大黄素作为泻药中常见的一种成分，广泛应用于临床，近期研究表明

它

能够引起遗传毒性，但是机制尚不清楚。为了探讨大黄素引起遗传毒性的机

制，我

们开展了一系列的研究。方法:采用Ame试验，TK基因突变试验以及体内和

体

外的微核试验来评价大黄素的遗传毒性。在研究大黄素与拓扑异构酶的相互作

用时，

进行了一系列的分子和细胞水平的实验，研究了大黄素对拓扑异构酶II

topoisomeraseIITopoII活性以及TopoIIα-DNA可切割复合物的影

响。另外，我

们还应用了计算机模拟分子对接技术来预测大黄素与TopoII的相互作用位

点。最

后，通过同位素标记技术和核磁共振技术(NuclearMagneticResonanceNMR

验证模

拟结果并检测了大黄素对TopoII介导的ATP水解的影响。结果:TK基因突

变

试验和体外微核试验表明，在非代谢活化的条件下，80g/mL的大黄素具有弱

的遗

传毒性。但是中性彗星试验和磷酸化的H2AX的表达上调表明，大黄素能够引

起

DNA的双链断裂。而且，在非细胞体系中，大黄素能够抑制TopoIIα介导

的

pBR322的解螺旋和kDNA的去连环，表明大黄素能够抑制TopoII的活性。

Topo

II催化抑制剂阿克拉霉素能够保护大黄素对TK6细胞引起的DNA双链断裂

的

损伤作用，同样的结果也显现在TopoII缺陷型HL-60/MX2细胞中。实验表

明大

黄素能够通过与ATP竞争结合至TopoII的ATP结构域，并能抑制ATP的

水解

Topo来影响TopoII的活性。结论:试验结果表明，大黄素能够抑制ATP结

合至

II，从而影响TopoII的活性，导致DNA双链断裂。关键词:大黄素、DNA双

链

断裂、拓扑异构酶、ATP3280EmodininhibitedATPbindingto

TopoisomeraseIItoinduceDNAdouble-strandbreaksLiYanLuanYangRen

JinCenterforDrugSafetyEvaluationandResearchShanghaiInstituteof

MateriaMedicaChineseAcademyofSciencesAbstractOBJECTIVE:Emodinhas

beenwidelyusedasacomponentoflaxativeswhereasitcanleadto

genotoxicity.Howeverthemechanismunderliningitsgenotoxicityis

notentirelyclear.Weapplieddifferentassaystoinvestigatethe

mechanismsbywhichemodininducesgenotoxicity.METHODS:Amesassay

thymidinekinaseTKgenemutationassayandinvitroandin

vivomicronucleusMNtestwereusedtoevaluategenotoxicitycausedby

emodin.Aseriesofstandardbiochemicalandcellularmethodswere

appliedtoinvestigatetheinhibitionofemodinontopoisomerases.

NuclearMagneticResonanceNMRwasusedtoinvestigatetheeffects

ofemodinonATPhydrolys