Oxydation de l’ADN par l’oxygène moléculaire singulet, protection par des polyamines et conséquences biologiques

¹ Departamento de Bioquímica, Instituto de Química, Brésil.
² Instituto de Biociências, Universidade de Sâo Paulo, CP 20780, 01498-970 Sâo Paulo, Brésil.

Résumé

Les lésions de l'ADN causées par ¹O₂ ainsi que leurs conséquences biologiques ont été étudiées. Pour cela une source chimique ayant la propriété de produire uniquement de l ’oxygène moléculaire singulet (¹O₂), durant la thermodissociation d'un endoperoxyde soluble dans l'eau, le 3,3'-(1,4- naphthylidène)dipropionate (NDPO₂), sans intermédiaires réactifs ou produits secondaires, a été utilisée. L’analyse de la mobilité électrophorétique de l'ADN simple brin ou double brin sur gel d'agarose, a permis de mesurer des coupures franches simples et doubles brin lors du traitement de l'ADN avec ¹O₂ généré par NDPO₂. La prévention de ces lésions de l'ADN (coupures franches simples) par des biomolécules a été recherchée. Les polyamines, spermine et spermidine, se sont montrées efficaces. Les conséquences létales et mutagènes de ces lésions ont été démontrées après introduction des plasmides dans des bactéries ou cellules de mammifères. Une importante augmentation de la fréquence de mutation en fonction de la concentration du NDPO₂ a été observée dans les plasmides de simple et double brin après introduction dans des cellules COS7 de singe. Ceci suggère l’existence d’un processus de réparation d’ADN endommagé par ¹O₂ qui produit des erreurs dans les cellules de mammifères. Le spectre de mutation révèle que 98% des mutations impliquent les paires de base G:C. La haute capacité mutagène est attribuée au grand nombre de lésions des guanines de l'ADN. Cela suggère que les résidus de guanine sont la cible de ¹O₂ et que ces lésions causent directement les mutations.

Abstract

DNA damage induced by singlet molecular oxygen (102) and their biological consequences were investigated, using the thermodissociation of the water soluble endoperoxide of 3,3’-(1,4-naphthylidene) dipropionate (NDPO₂), which produces only ¹O₂, with no reactive intermediates or secondary products. By following electrophoretic mobility of single and double stranded DNA on agarose gels, we found that ¹O₂-treatment induces single and double strand breaks formation. Single strand breaks are efficiently prevented with biomolecules, such as the polyamines, spermine and spermidine. The lethal and mutagenic consequences of the ¹O₂-induced DNA lesions were demonstrated after introduction of plasmid DNA into bacteria and mammalian cells. There is a clear increase on the mutation frequency, function of the NDPO₂ concentration, when plasmids, single and double stranded, are introduced into monkey COS7 cells. This suggests that ¹O₂-damaged DNA is processed in mammalian cells by an error prone repair. The mutation spectrum reveals that 98% of the mutations involve G:C base pairs, thus, the high mutagenicity of ¹O₂ are probably due to lesions on guanines. The data supports the idea that a direct bypass of guanine lesions is responsable for the ¹O₂ mutagenicity.