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J. Chim. Phys.
Volume 90, 1993
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Page(s) | 881 - 897 | |
DOI | https://doi.org/10.1051/jcp/1993900881 | |
Published online | 29 May 2017 |
Hydroxyl radical induced damage to the purine bases of DNA: in vitro studies
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Instituto Superior Técnico, Secção de Química Orgânica, av Rovisco-Pais, 1096 Lisboa Codex, Portugal ;
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Max-Planck-Institut für Strahlenchemie, Stiftstraβe 34-36, 4330 Mülheim a d Ruhr Germany.
The hydroxyl (OH•) radical plays an important role in the degradation of living tissues induced by ionizing radiation. One of the main causes of this phenomenon are the chemical changes in the DNA bases produced by the reaction with this radical.
A general comparison is made concerning the reaction of the OH• radical with the two purine bases of DNA. The results obtained for adenine and guanosine and their derivatives are based on time resolved studies (by pulse radiolysis with optical and conductance detection) of the primary radicals formed and their transformation reactions, and on identification (by HPLC with UV and electrochemical detection) of the corresponding final products.
The OH• radical reacts with adenine and guanine (and also with their nucleosides, nucleotides and methylated derivatives) by addition to C(4), C(5) and C(S). The corresponding adducts undergo first order transformations, identified as dehydration and opening of the imidazole ring, which can be distinguished by their different activation parameters and sensitivity to acid-base catalysis. The resultant radicals are characterized by their different redox properties enabling the establishment of a mass balance that accounts quantitatively for the fate of the OH• radical.
The analysis of stable products shows that some radicals are repaired to the parent compound and others lead to structurally modified products. The hydroxylation at C(S) is an example of the latter, and a biologically relevant phenomenon.
Résumé
Il est bien connu que le radical hydroxyle (OH°) joue un rôle très important dans la dégradation des tissus vivants sous l'action des rayonnements ionisants. L'une des causes principales de ce phénomène est le changement chimique induit sur les bases de l'ADN par ce radical.
Ce travail rend compte de la réaction du radical OH° avec les bases puriques de l'ADN. Des résultats relatifs à l’adénine et à la guanine sont présentés, qui concernent l'étude cinétique (par radiolyse pulsée avec détection optique et conductimétrique) des radicaux primaires formés, de leurs réactions de transformation ainsi que l'analyse par HPLC des produits stables correspondants.
Le radical OH° réagit avec l'adénine et la guanine (aussi bien qu'avec leurs nucléosides, nucléotides et dérivés méthylés) en formant des adduits en C(4), C(5) et C(8), qui subissent des transformations unimoléculaires, identifiées comme déshydratation et ouverture du cycle d'imidazole. Ces réactions se distinguent par leurs différents paramètres d'activation et leur sensibilité à la catalyse. Les radicaux en résultant se caractérisent par différents propriétés rédox, ce qui permet de dresser un bilan quantitatif des espèces impliquées.
L'analyse des produits stables montre que quelques radicaux formés sont réparés, aboutissant au composé initial, mais que d'autres mènent à des produits avec des changements structurels. L'hydroxylation en C(8) est un exemple de ces derniers, et a d'importantes conséquences biologiques.
© Elsevier, Paris, 1993