Влияние производных фуллеренов С₇₀ на транскрипционную активность генов оксидативного метаболизма

   Задачей данного исследования являлось изучение влияния водорастворимых арильных производных фуллерена С₇₀ на транскрипционную активность генов, регулирующих оксидативный метаболизм.

   Методы. На культуре эмбриональных фибробластов легких человека исследованы токсичность двух производных С₇₀ с минорными изменениями структуры при помощи МТТ-теста, уровень внутриклеточных активных форм кислорода, экспрессия генов и белков NOX4 и NRF2. Использованы методы флуоресцентной микроскопии, ПЦР-ОТ в реальном времени, проточной цитофлуориметрии.

   Результаты. Оба соединения в равной мере вызывали снижение уровня внутриклеточных активных форм кислорода в течение суток, повышение экспрессии гена и белка NOX4 и повышение экспрессии гена и белка NRF2. Вероятно, повышение экспрессии NOX4 является компенсаторным в ответ на развитие внутриклеточного антиоксидантного ответа, а повышение экспрессии NRF2 является компенсаторным в ответ на активацию NOX4.

   Заключение. Модификация поверхности заместителями, усиливающими антиоксидантные свойства вещества, приводит к изменению механизма влияния наночастиц на генетический аппарат клетки, при этом минорные различия в структуре заместителей не оказывают значимого влияния на эффекты.

1. Abbasi Kajani A., Haghjooy Javanmard S., Asadnia M., Razmjou A. Recent Advances in Nanomaterials Development for Nanomedicine and Cancer. ACS Appl Bio Mater 2021, 4, 5908-5925, doi: 10.1021/acsabm.1c00591.

2. Cote B., Rao D., Alani A. W. G. Nanomedicine for Drug Delivery throughout the Alimentary Canal. Mol Pharm 2022, 19, 2690-2711, doi: 10.1021/acs.molpharmaceut.0c00694.

3. Liu H., Zhong W., Zhang X., Lin D., Wu J. Nanomedicine as a promising strategy for the theranostics of infectious diseases. J Mater Chem B 2021, 9, 7878-7908, doi: 10.1039/d1tb01316e.

4. Dellinger A., Zhou Z., Connor J., Madhankumar A. B., Pamujula S., Sayes C. M., Kepley C. L. Application of fullerenes in nanomedicine: an update. Nanomedicine (Lond) 2013, 8, 1191-1208, doi: 10.2217/nnm.13.99.

5. Nakamura S., Mashino T. Water-soluble fullerene derivatives for drug discovery. J Nippon Med Sch 2012, 79, 248-254, doi: 10.1272/jnms.79.248.

6. Hsieh F. Y., Zhilenkov A. V., Voronov I. I.; Khakina E. A., Mischenko D. V., Troshin P. A., Hsu S. H. Water-Soluble Fullerene Derivatives as Brain Medicine: Surface Chemistry Determines If They Are Neuroprotective and Antitumor. ACS Appl Mater Interfaces 2017, 9, 11482-11492, doi: 10.1021/acsami.7b01077.

7. Bosi S., Da Ros T., Spalluto G., Prato M. Fullerene derivatives: an attractive tool for biological applications. Eur J Med Chem 2003, 38, 913-923, doi: 10.1016/j.ejmech.2003.09.005.

8. Bogdanovic G., Djordjevic A. Carbon nanomaterials: Biologically active fullerene derivatives. Srp Arh Celok Lek 2016, 144, 222-231.

9. Trpkovic A., Todorovic-Markovic B., Trajkovic V. Toxicity of pristine versus functionalized fullerenes: mechanisms of cell damage and the role of oxidative stress. Arch Toxicol 2012, 86, 1809-1827, doi:10.1007/s00204-012-0859-6.

10. Sergeeva V., Kraevaya O., Ershova E., Kameneva L., Malinovskaya E., Dolgikh O., Konkova M., Voronov I., Zhilenkov A., Veiko N., et al. Antioxidant Properties of Fullerene Derivatives Depend on Their Chemical Structure: A Study of Two Fullerene Derivatives on HELFs. Oxid Med Cell Longev 2019, 2019, 4398695, doi: 10.1155/2019/4398695.

11. Ershova E. S., Sergeeva V. A., Tabakov V. J., Kameneva L. A., Porokhovnik L. N., Voronov I. I., Khakina E. A., Troshin P. A., Kutsev S. I., Veiko N. N., et al. Functionalized Fullerene Increases NF-kappaB Activity and Blocks Genotoxic Effect of Oxidative Stress in Serum-Starving Human Embryo Lung Diploid Fibroblasts. Oxid Med Cell Longev 2016, 2016, 9895245, doi: 10.1155/2016/9895245.

12. Ershova E. S., Sergeeva V. A., Chausheva A. I., Zheglo D. G., Nikitina V. A., Smirnova T. D., Kameneva L. V., Porokhovnik L. N., Kutsev S. I., Troshin P. A., et al. Toxic and DNA damaging effects of a functionalized fullerene in human embryonic lung fibroblasts. Mutat Res Genet Toxicol Environ Mutagen 2016, 805, 46-57, doi: 10.1016/j.mrgentox.2016.05.004.

13. Yan W., Seifermann S. M., Pierrat P., Brase S. Synthesis of highly functionalized C60 fullerene derivatives and their applications in material and life sciences. Org Biomol Chem 2015, 13, 25-54, doi: 10.1039/c4ob01663g.

14. Proskurnina E. V., Mikheev I. V., Savinova E. A., Ershova E. S., Veiko N. N., Kameneva L. V., Dolgikh O. A., Rodionov I. V., Proskurnin M. A., Kostyuk S. V. Effects of Aqueous Dispersions of C60, C70 and Gd@C82 Fullerenes on Genes Involved in Oxidative Stress and AntiInflammatory Pathways. Int J Mol Sci 2021, 22, doi: 10.3390/ijms22116130.

15. Kornev A. B., Peregudov A. S., Martynenko V. M., Balzarini J., Hoorelbeke B., Troshin P. A. Synthesis and antiviral activity of highly water-soluble polycarboxylic derivatives of [70]fullerene. Chem Commun (Camb) 2011, 47, 8298-8300, doi: 10.1039/c1cc12209f.

16. Fedorova N., Klimova R., Tulenev Y., Chichev E., Kornev A., Troshin P., Kushch A. Carboxylic Fullerene C60 Derivatives: Efficient Microbicides Against Herpes Simplex Virus And Cytomegalovirus Infections In Vitro. Mendeleev Communications 2012, 22, 254–256, doi: 10.1016/j.mencom.2012.09.009.

17. Mikheev I. V., Sozarukova M. M., Izmailov D. Y., Kareev I. E., Proskurnina E. V., Proskurnin M. A. Antioxidant Potential of Aqueous Dispersions of Fullerenes C60, C70, and Gd@C82. Int J Mol Sci 2021; 22. doi: 10.3390/ijms22115838.