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Impact of the grapevine-shoot extract vineatrol®30 and its constituents on human topoisomerases and DNA integrity
Martina Dicker
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Chemie
Betreuer*in
Doris Marko
DOI
10.25365/thesis.20015
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-29681.54435.730264-7
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Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Resveratrol (3, 4`, 5-Trihydroxystilben) wirkt präventiv in unterschiedlichen Stadien der Karzinogenese. Der Weinrebensprösslingsextrakt Vineatrol®30, der bereits als Nahrungsergänzungsmittel zugelassen ist, besteht zu einem Großteil aus Resveratrol sowie Resveratrol Oligo-und Polymeren. In einer aktuellen Studie wurde gezeigt, dass Resveratrol sowohl DNA-Doppelstrangbrüche induziert, als auch die katalytische Aktivität der humanen Topoisomerase IIα hemmt (Leone et al., 2010).
Ziel der vorliegenden Arbeit war es, die Wirkung von Resveratrol auf humane Topoisomerase IIα sowie auf die Integrität der DNA zu bestätigen. Außerdem sollte untersucht werden, ob der Extrakt Vineatrol®30 die katalytische Aktivität der humanen Topoisomerase IIα hemmt, oder ob dieser die Bildung von ternären Komplexen mit dem Enzym und der DNA induziert, und somit als Topoisomerase-Gift wirkt. Des Weiteren sollten die bioaktiven Inhaltsstoffe bezüglich des Effekts auf Topoisomerase II in Vineatrol®30 identifiziert werden.
Mittels Comet Assay konnte gezeigt werden, dass Resveratrol in den Konzentrationen von 0,1 bis 200 µM mit einer Inkubationszeit von einer Stunde keine DNA-Strangbrüche in der humanen Vulvakarzinomzelllinie A-431 induziert, obwohl die Tendenz dazu in der höchsten Testkonzentration feststellbar war. Des Weiteren hemmte Resveratrol die katalytische Aktivität der humanen Topoisomerase IIα mit einer minimalen Inhibierungskonzentration (MIC) von 50 µM, wie mit dem zellfreien Dekatenierungsassay gezeigt werden konnte.
Der Extrakt Vineatrol®30 hemmte die katalytische Aktivität der humanen Topoisomerase IIα mit einer MIC von 5 µg/ml. Ausgewählte Inhaltsstoffe des Extrakts (Hopeaphenol, r-2-Viniferin und ε-Viniferin) hemmten die katalytische Aktivität des Enzyms in einem MIC-Bereich von 10 bis 25 µM, wobei sich r-2-Viniferin als die potenteste Testsubstanz in einem zellfreien System herausstellte. Außerdem wirkt Vineatrol®30 wohl nicht als Topoisomerase II-Gift in A-431-Zellen, da keine ternären Enzym/DNA/ Vineatrol®30 - Komplexe mittels ICE-Bioassays nachgewiesen werden konnten.
Abschließend konnte gezeigt werden, dass Resveratrol wohl keine signifikanten DNA- Strangbrüche in den getesteten Konzentrationen induziert, aber die die katalytische Aktivität der humanen Topoisomerase IIα durch diese Substanz gehemmt wird. Der Weinrebensprösslingsextrakt Vineatrol®30 wirkt als starker Inhibitor des Enzyms, obwohl keine enzymvermittelte DNA-Schädigung, als Folge der Bildung permanenter anstatt transienter DNA-Doppelstrangbrüche, der Topoisomerase-Giftung, festgestellt werden konnte, wie es bei den stärksten Topoisomerase II-Krebstherapeutika der Fall ist.
Abstract
(Englisch)
Resveratrol (3, 4`, 5-trihydroxystilbene) has shown to exhibit beneficial effects in the prevention of different stages of carcinogenesis. The grapevine-shoot extract vineatrol®30, admitted as a dietary supplement, contains a high amount of resveratrol as well as resveratrol oligomers and –polymers. Recently, it was shown that resveratrol induces DNA double strand breaks and inhibits the catalytic activity of human topoisomerase IIα (Leone et al., 2010).
The aim of the current study was firstly to confirm the effect of resveratrol on human topoisomerase IIα and DNA integrity. Secondly, it should be determined whether the extract vineatrol®30 acts as an inhibitor of the catalytic activity of human topoisomerase II, or as a poison by the generation of ternary complexes with the enzyme and DNA. Thirdly, the bioactive constituents in vineatrol®30 concerning the effect on topoisomerase II should be identified.
Using the Comet assay, it was shown that resveratrol exposure (0.1-200 µM) for one hour might not be capable of inducing DNA strand breaks in the human vulva carcinoma cell line A 431 although the tendency is observed with the highest tested concentration. Furthermore, resveratrol inhibits the catalytic activity of human topoisomerase IIα with a minimal inhibition concentration (MIC) of 50 µM as tested with the cell-free Decatenation assay.
The extract vineatrol®30 was shown to inhibit the catalytic activity of topoisomerase IIα with a MIC of 5 µg/ml. Selected extract-constituents (hopeaphenol, r-2-viniferin and ε-viniferin) inhibited the catalytic activity of the enzyme within the range of MICs between 10 and 25 µM with r-2-viniferin as the most potent test-substance in a cell-free system. Furthermore, it was concluded that vineatrol®30 does not poison human topoisomerase IIα and IIβ in A 431 cells as no ternary enzyme/DNA/vineatrol®30-complexes were detected using the ICE-bioassay.
In conclusion, it was shown that resveratrol might not be capable of significantly inducing DNA strand breaks in the tested concentrations, but inhibits the catalytic activity of human topoisomerase IIα. The grapevine-shoot extract vineatrol®30 acts as strong inhibitor of the enzyme, but might not induce enzyme-mediated DNA-damage by the generation of permanent instead of transient DNA double strand breaks, topoisomerase-poisoning, as performed by the most effective topoisomerase II-targeting drugs applied for cancer therapy.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
resveratrol vineatrol®30 hopeaphenol r-2-viniferin ε-viniferin human topoisomerase II DNA strand breaks
Schlagwörter
(Deutsch)
Resveratrol Vineatrol®30 Hopeaphenol r-2-Viniferin ε-Viniferin humane Topoisomerase II DNA Strangbrüche
Autor*innen
Martina Dicker
Haupttitel (Englisch)
Impact of the grapevine-shoot extract vineatrol®30 and its constituents on human topoisomerases and DNA integrity
Paralleltitel (Deutsch)
Einfluss des Weinrebensprösslingsextrakts Vineatrol®30 sowie seiner Inhaltsstoffe auf humane Topoisomerasen und DNA Integrität
Publikationsjahr
2012
Umfangsangabe
VI, 76, 9 S. : Ill., graph. Darst.
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Doris Marko
Klassifikationen
35 Chemie > 35.79 Biochemie: Sonstiges ,
42 Biologie > 42.15 Zellbiologie
AC Nummer
AC10502331
Utheses ID
17889
Studienkennzahl
UA | 066 | 863 | |