Signaling pathways involved in apoptosis induced by novel angucycline antibiotic landomycin E in Jurkat T-leukemia cells

Abstract

Aim. To study the molecular mechanisms of action of novel anticancer antibiotic landomycin E (LE). Methods. Annexin V/propidium iodide, DAPI (4',6-diamidino-2-phenylindole) staining, Western-blot analysis. Results. LE applied in 2 µg/ml dose (IC50), induced reactive oxygen species (ROS)-dependent splitting of poly [ADP-ribose] polymerase 1 (PARP-1) and DNA Fragmentation Factor 45 (DFF45) proteins involved in DNA reparation. This effect was observed 6 h after the start of treatment and it positively correlated with phosphatidyl serine externalization (early morphological marker of apoptosis). We suggest that cleavage of PARP-1 and DFF45 was mediated by active caspase-7 which is a key effector caspase in the LE-induced apoptosis in leukemia cells. We found that activation of initiator procaspase-10 (involved in receptormediated apoptosis) was the earliest detected event in LE-induced apoptotic signaling pathways; however, this activation was shown to be ROS-independent. We also demonstrated that the induction of apoptosis by LE is accompanied by activation of apoptosis-inducing factor (AIF) in mitochondria. Conclusions. Our data suggest that LE-induced cascade of apoptotic events is started by the initiator caspase-10 which leads to activation of the effector caspase-7 and AIF that is known to induce caspase-independent apoptosis involving ROS generation. Keywords: tumor cells, landomyсin E, apoptosis, caspases, AIF, reactive oxygen species

Цель. Исследовать молекулярные механизмы действия нового противоопухолевого антибиотика ландомицина Е (ЛЕ). Методы. Окрашивание клеток аннексином V, йодистым пропидием, DAPI (4',6-диамино-2-фенилиндол), Вестерн-блот анализ. Результаты. Определено, что ЛЕ (2 мкг/мл) индуцирует расщепление белков PARP-1 (poly [ADP-ribose] polymerase 1) и DFF45 (DNA Fragmentation Factor 45), причастных к репарации ДНК, уже через 6 ч после добавления к клеточной культуре. Это явление опосредовано активными соединениями кислорода (АСК) и положительно коррелирует с экстернализацией фосфатидилхолина на поверхности плазматической мембраны (ранний маркер апоптоза). Расщепление PARP-1 и DFF45 осуществляется активной каспазой-7 – ключевой эффекторной каспазой вЛЕ-опосредованном апоптозе в лейкемических клетках. Наиболее ранним событием в сигнальных путях апоптоза, вызванного ЛЕ, оказалась активация инициаторной прокаспазы-10, участвующей в рецептор-опосредованном апоптозе. Показано, что этот процесс является АСК-независимым. Нами также установлено, что индукция апоптоза ЛЕ сопровождается активацией апоптоз-индуцирующего фактора (АИФ) в митохондриях. Выводы. ЛЕ-индуцированный каскад апоптических событий начинается с активации инициаторной каспазы-10, что приводит к дальнейшей активации эффекторной каспазы-7 и АИФ, который способен индуцировать каспазо-независимый апоптоз при участии активных форм кислорода. Ключевые слова: злокачественные клетки, ландомицин Е, апоптоз, каспазы, апоптоз-индуцирующий фактор, активные соединения кислорода.

Мета. Дослідити молекулярні механізми дії нового протипухлинного антибіотика ландоміцину Е (ЛЕ). Методи. Фарбування клітин анексином V, йодистим пропідієм, DAPI (4',6-діаміно-2-феніліндол), Вестерн-блот аналіз. Результати. Визначено, що ЛЕ (2 мкг/мл) індукує розщеплення білків PARP-1 (poly [ADP-ribose] polymerase 1) та DFF45 (DNA Fragmentation Factor 45), залучених до репарації ДНК, вже через 6 год після додавання до клітинної культури. Це явище опосередковане активними сполуками кисню (АСК) і позитивно корелює з екстерналізацією фосфатидилхоліну на поверхні плазматичної мембрани (ранній маркер апоптозу). Розщеплення PARP-1 і DFF45 здійснюється активною каспазою-7 – ключовою ефекторною каспазою у ЛЕ-опосередкованому апоптозі в лейкемічних клітинах. Найранішньою подією у сигнальних шляхах апоптозу, спричиненого ЛЕ, виявилася активація ініціаторної прокаспази-10, причетної до рецептор-опосередкованого апоптозу. Показано, що цей процес є АСК-незалежним. Нами також встановлено, що індукція апоптозу ЛЕ супроводжується активацією апоптоз-індукуючого фактора (AIФ) в мітохондріях. Висновки. ЛЕ-індукований каскад апоптичних подій починається з активації ініціаторної каспази-10, що призводить до подальшої активації ефекторної каспази-7 та AIФ, який здатний індукувати каспазо-незалежний апоптоз за участі АСК. Ключові слова: злоякісні клітини, ландоміцин Е, апоптоз, каспази, апоптоз-індукуючий фактор, активні сполуки кисню.