بررسي تمايل اتصال داروهاي ضد سرطان اكتينومايسين D و ميتوزانترون به كروماتين كبد موش صحرايي

Survey of the binding affinities of anticancer drugs, mitoxantrone and actinomycin D, on rat liver chromatin

اكتینومایسین D و میتوزانترون داروهای ضد سرطانی هستند كه در درمان طیف وسیعی ازسرطانها كاربرد دارند. DNAبه عنوان یكی از اهداف اصلی این داروها معرفی شده كه نتیجه این اتصال، مهار همانندسازی DNAو رونویسی RNAمی باشد. در هسته سلول‌های یوكاریوتی، DNAبصورت برهنه نبوده و همراه با پروتئین‌های هیستونی ساختار فشرده كروماتین را تشكیل می‌دهد، در این تحقیق تأثیر دو داروی میتوزانترون و اكتینومایسین Dبرروی كروماتین استخراج شده از كبد موش صحرایی مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج حاصل از ژل الكتروفورز و مطالعات اسپكتروسكوپی  UV-Visنشان‌دهنده اتصال دو داروی فوق با كروماتین اما اتصال قویتر برای میتوزانترون می‌باشد. حذف باندهای مربوط به پروتئین‌های هیستونی در مقایسه با نمونه‌های كنترل در ژل الكتروفورز و كاهش جذب در طول موج‌های 608 و440 نانومتر كه به ترتیب مربوط به طول موج های شاخص داروی میتوزانترون و اكتینومایسین Dهستند حاكی از فشردگی و ترسیب كروماتین پس از اتصال با داروهای فوق‌الذكر است. منحنی‌های اسكاچارد و r نسبت بهCf نشان‌دهنده اتصال هر دو دارو بصورت تعاونی مثبت به كروماتین بوده و مقادیر ثابت اتصال (Ka) محاسبه شده برای میتوزانترون M-1 106 × 1/7 و برای اكتینومایسین D 105 × 35/0 حاكی از اتصال داروی میتوزانترون با تمایل بیشتر به كروماتین می باشد. به علاوه منفی بودن مقادیر انرژی آزاد محاسبه شده برای اتصال هردو دارو به كروماتین نشان دهنده انجام هر دو واكنش اتصال بصورت خود به خودی می باشد.  

Actinomycin D and mitoxantrone are anticancer drugs widely used in the treatment of a variety of cancers. DNA has been introduced as a main target for these drugs which results in inhibition of both DNA replication and RNA transcription. In the cell nucleus, DNA is not naked but is complexed with histone proteins producing a compact structure called chromatin. In the present study we have investigated and compared the binding affinity of these drugs to rat liver chromatin. The results of gel electrophoresis and UV-Vis spectroscopy showed that both drugs bound to chromatin but mitoxantrone exhibited higher affinity compared to actinomycin D. Disappearance of histones on the gel and reduction of the absorbencies at 608 and 440 nm, corresponding mitoxantrone and actinomycin D respectively, suggest compaction/aggregation of the chromatin. The binding isotherms demonstrated a positive cooperative binding pattern for both drugs with binding constants (ka) of 7.1×106 M-1 and 0.35×105 M-1 for mitoxantrone and actinomycin D respectively suggesting higher binding affinity of mitoxantrone to chromatin compared to actinomycin D. In addition Gibbs free energy for the binding of both drugs was negative demonstrating that the reaction is spontaneously. It is concluded that actinomycin D preferentially interacts with DNA molecule, whereas, mitoxantrone binds to nucleoprotein structure of chromatin implying the role of histone proteins in this binding process.