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Effects of Pyrrolidine dithiocarbamate on apoptosis

Markus Mandl

Art der Arbeit

Diplomarbeit

Universität

Universität Wien

Fakultät

Zentrum für Molekulare Biologie

Betreuer*in

Joachim Seipelt

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DOI

10.25365/thesis.121

URN

urn:nbn:at:at-ubw:1-29980.46096.743453-1

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Abstracts

Abstract

(Deutsch)

Pyrrolidine Dithiocarbamat (PDTC) ist eine Substanz die Komplexe mit Metallen bilden kann und anti-oxidative Eigenschaften besitzt. PDTC ist ein Kupfer- und Zink-Ionophor und bewirkt eine Vielzahl von Effekten in biologischen Systemen. Es inhibiert die Aktivierung von NFB, die Replikation von Picornaviren und die Proteasome-abhängige Proteolyse. PDTC zeigt pro- als auch anti-apoptotische Wirkung, abhängig vom verwendeten Modellsystem. Apoptose ist eine Form des programmierten Zelltods und ein wichtiger Mechanismus in multi-zellulären Organismen um beschädigte oder nicht mehr benötigte Zellen zu entfernen. Die Initiation dieses zellulären Selbstmordprogramms involviert eine Vielzahl von Signalwegen, die bei den Caspasen zusammenlaufen. Caspasen sind Proteasen, die im Laufe der Apoptose aktiviert werden. Bereits vorhandene Daten aus unserem Labor legten eine inhibitorische Wirkung von PDTC auf Apoptose nahe. Das Ziel dieses Projekts war es herauszufinden, welche Stufen der Apoptose durch PDTC beeinflusst werden. Es wurde angenommen, dass die Eigenschaft von PDTC als Zink-Ionophor zu wirken und somit die intrazelluläre Konzentration von Zink zu erhöhen, eine wichtige Rolle bei der Inhibierung der Apoptose spielt. Der Grund dafür war, dass die Inhibierung von Caspasen durch Zink bereits beschrieben wurde. Weiters ist Zink in der Lage den PI3K/Akt Pathway zu aktivieren, der Überlebenssignale für die Zelle liefert. Um die Frage zu beantworten, wie der anti-apoptoische Effekt von PDTC zu stande kommt, wurden HeLa Zellen sowie Caspase-3 defiziente MCF-7 und Caspase-3 überexpremierende MCF-7-cas3+ Zellen verwendet. Apoptose wurde in diesem Zellsystem induziert mit Actinomycin D oder Puromycin. Diese beiden Substanzen wurden aufgrund ihres bekannten Wirkungsmechanismus verwendet. Verschiedene Kennzeichen der Apoptose wurden anschließend untersucht. In diesem Projekt wird gezeigt, dass PDTC eine anti-apoptotische Wirkung in HeLa, MCF-7 und MCF-7-cas3+ Zellen hat. Dieser Effekt wird durch EDTA, einem Komplexbildner, in HeLa Zellen aufgehoben. Dies bedeudet, dass der antiapoptotische Effekt von PDTC von Metallionen abhängig ist. Die Freisetzung von cytochrom c aus den Mitochondrien ist charakteristisch für Apoptose und wird durch PDTC verzögert. Die Effekte von PDTC auf Caspasen wurden untersucht mittels Caspase 3/7 assays, einem zellfreien System sowie der Zelllinie MCF-7. In diesem Projekt wird gezeigt, dass PDTC nicht hauptsächlich auf Caspasen wirkt. Interessanterweise wird der PI3K/Akt pathway durch PDTC aktiviert, wie mittels Western Blot Analysen gezeigt wird. Allerdings hebt die Inhibierung dieses Pathways nicht die anti-apoptotische Wirkung von PDTC auf. Die Ergebnisse dieses Projekts lassen auf einen pre- und/oder mitochondriellen Effekt von PDTC schließen.

Abstract

(Englisch)

Pyrrolidine Dithiocarbamate (PDTC) is a metal chelating compound with antioxidant properties. PDTC is a copper and zinc ionophore and exerts many different effects in biological systems. It is able to inhibit the activation of NFB, the replication of picornaviruses and proteasome-dependent proteolysis. PDTC exhibits pro- as well as anti-apoptotic effects depending on the model system used. Apoptosis is a kind of programmed cell-death and is a very important mechanism in multicellular organisms to remove damaged or unwanted cells. The initiation of this cellular suicide program involves a lot of different signalling events which converge at the level of caspases. Pre-existing data of our laboratory suggest that PDTC act as an inhibitor of apoptosis. The aim of this project was to find out which steps of the apoptotic pathway are affected by PDTC. It was assumed that the property of PDTC to act as zinc ionophore and subsequently increasing intracellular zinc levels, play an important role in inhibiting of apoptosis. This was supposed because zinc is known to inhibit caspases, which are proteases and activated during apoptosis. Further zinc is known to activate the PI3K/Akt pathway which provides survival-signals for the cell. To answer the question how the anti-apoptotic effect of PDTC is achieved, HeLa cells, caspase-3 deficient MCF-7 as well as caspase-3 overexpressing MCF-7-cas3+ cells were used. Apoptosis was induced with Actinomycin D or Puromycin. These two substances were chosen due to the well known mode of action. Subsequently different hallmarks of apoptosis were analysed. Herein it is shown that PDTC is able to inhibit cell death in HeLa, MCF-7 and MCF-7-cas3+ cells. This effect was abolished in the presence of the metal chelator EDTA in HeLa cells. This means that the anti-apoptotic property of PDTC depends on the presence of certain metal ions. The release of cytochrome c from mitochondria, which is characteristic for apoptosis, was delayed in the presence of PDTC. The effects of PDTC on caspases were studied by using a caspase 3/7 assay, a cellfree system and the MCF-7 cell line. Herein PDTC seems not to act mainly on the level of caspases. Interestingly, the PI3K/Akt pathway is induced due to PDTCtreatment as demonstrated by western blot analysis. But inhibition of this pathway did not abolish the anti-apoptotic property of PDTC. In general the results suggest that PDTC acts mainly on pre- and/or mitochondrial stages of apoptosis.

Autor*innen

Markus Mandl

Haupttitel (Englisch)

Effects of Pyrrolidine dithiocarbamate on apoptosis

Paralleltitel (Deutsch)

Effekte von Pyrrolidin Dithiocarbamat auf Apoptose

Publikationsjahr

2007

Umfangsangabe

90 S.

Sprache

Englisch

Beurteiler*in

Joachim Seipelt

Klassifikation

30 Naturwissenschaften allgemein > 30.99 Naturwissenschaften allgemein: Sonstiges

AC Nummer

AC06775502

Utheses ID

Studienkennzahl

UA | 490 | | |

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