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Wirkmechanismen zur Gentoxizität von Methyleugenol und ausgewählter oxidativer Metaboliten sowie zur posttranslationalen Histondeacetylase-Modifizierung durch Polyphenole

  • Methyleugenol ist ein sekundärer Pflanzeninhaltsstoff, der in verschiedenen Kräutern und Gewürzen vorkommt. In Form von natürlichen ätherischen Ölen findet Methyleugenol als Aromastoff in Lebensmitteln und als Duftstoff in Kosmetika Verwendung. Methyleugenol wurde als natürliches gentoxisches Kanzerogen eingestuft. Ein Fokus der vorliegenden Dissertation lag auf wirkmechanistischen Untersuchungen zur Gentoxizität von Methyleugenol und ausgewählten oxidativen Phase-I-Metaboliten. So wurden direkt gentoxische Wirkmechanismen, wie die Induktion von DNA-Strangbrüchen oder Mikrokernen in der humanen Kolonkarzinomzelllinie HT29 detektiert. Auf Grund der fehlenden in vitro Mutagenität der Verbindungen sollten weitere Wirkmechanismen zum DNA-strangbrechenden Potential sowie potentielle Effekte auf DNA-Reparaturprozesse charakterisiert werden. Die Metaboliten Methyleugenol-2',3'-epoxid und 3'-Oxomethylisoeugenol hemmen die HDAC- und Topoisomerase-I-Aktivität und tragen somit möglicherweise zum DNA-strangbrechenden Potential der Metaboliten bei. 3'-Oxomethylisoeugenol wurde dabei als katalytischer Hemmstoff humaner Topoisomerase I identifiziert, welcher signifikant die DNA-strangbrechende Wirkung und die Enzym/DNA-stabilisierenden Effekte des Topoisomerase-I-Giftes Camptothecin hemmt. In Folge der Induktion von DNA-Doppelstrangbrüchen durch die Testsubstanzen wird die DNA-Reparatur-assoziierte ATM/ATR-Signalkaskade und das nachgeschaltete Tumorsuppressorprotein p53 aktiviert. Diese Ergebnisse weisen darauf hin, dass die zelluläre DNA-Schadensantwort in Verbindung mit DNA-Reparaturmechanismen oder einer Apoptoseinduktion dazu beitragen, dass die initialen gentoxischen Wirkungen der Substanzen zu keiner direkten Mutagenität in vitro führen. Insgesamt konnte die Arbeit zeigen, dass reaktive oxidative Metaboliten von Methyleugenol eine Vielzahl zellulärer Zielstrukturen beeinflussen und eine potentielle in vitro Gentoxizität aufweisen, weshalb sie in ihrer Gesamtheit in der Risikobewertung der Ausganssubstanz berücksichtigt werden sollten. Ein weiterer Schwerpunkt dieser Arbeit lag auf der Untersuchung der posttranslationalen Histondeacetylase (HDAC)-Modifikation durch Polyphenole. Es wurde gezeigt, dass Polyphenole die Expression des Regulatorproteins SUMO E1 beeinflussen. Des Weiteren hemmen die Polyphenole (-)-Epigallocatechin-3-gallat und Genistein die HDAC-Aktivität und vermindern den HDAC 1 Proteinstatus in HT29-Kolonkarzinomzellen. HDAC gehört zu den SUMO-Substratproteinen. Im Rahmen der Arbeit wurde erstmals eine Modulation der posttranslationalen HDAC 1-Sumoylierung nach Inkubation mit den Polyphenolen nachgewiesen, welche im direkten Zusammenhang mit der HDAC-Aktivitätshemmung stehen könnte. EGCG und Genistein beeinflussen somit epigenetische Signalwege in Tumorzellen. Inwieweit eine Beeinflussung der DNA-Integrität durch HDAC-Hemmstoffe ein Risiko für primäre Zellen darstellt, muss in weiterführenden Studien noch geklärt werden.

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Metadaten
Author:Isabel Groh
URN (permanent link):urn:nbn:de:hbz:386-kluedo-38125
Advisor:Melanie Esselen
Document Type:Doctoral Thesis
Language of publication:German
Publication Date:2014/06/16
Year of Publication:2014
Publishing Institute:Technische Universität Kaiserslautern
Granting Institute:Technische Universität Kaiserslautern
Acceptance Date of the Thesis:2014/05/23
Date of the Publication (Server):2014/06/17
Number of page:LIII, 263
Faculties / Organisational entities:Fachbereich Chemie
DDC-Cassification:5 Naturwissenschaften und Mathematik / 540 Chemie
Licence (German):Standard gemäß KLUEDO-Leitlinien vom 10.09.2012