Citotoxicidade, mutagenicidade e vias envolvidas na reparação das lesões no DNA induzidas por complexos organometálicos derivados do ácido valproico em Saccharomyces cerevisiae

Abstract

O Ácido Valproico (AV) é um fármaco antiepiléptico amplamente utilizado. Além disso, estudos recentes demonstram interessantes atividades antitumorais do AV contra diferentes tipos de tumores relacionado a sua atividade no remodelamento da cromatina. Entretanto, o uso do AV em pacientes possui limitações devido à sua reconhecida toxicidade sistêmica. Desta forma, é reforçada a necessidade do descobrimento de novos medicamentos com menor toxicidade e/ou maior efeito terapêutico. Para tanto, a estratégia mais sensata e econômica para se obter novos fármacos consiste em modificar quimicamente drogas já conhecidas. A síntese de complexos metálicos é uma abordagem recente para a obtenção de fármacos. Assim, neste trabalho foi analisado a citotoxicidade, mutagenicidade para o valproato de sódio (NaValp) e complexos de AV com Cu(II), Mg(II), 1,10-fenantrolina (Phen): [Cu2(Valp)4], [Cu(Valp)2Phen] e [Mg(Valp)2Phen] na levedura Saccharomyces cerevisiae proficientes e deficientes em vias de reparo de excisão de base – BER (apn1Δ, apn2Δ, ogg1Δ, rad27Δ, ntg1Δ, ntg2Δ mag1Δ), de excisão de nucleotídeos – NER (rad1Δ, rad4Δ, rad10Δ, rad14Δ), síntese de translesão – TLS (rev1Δ, rev3Δ, rad30Δ), reparação pós-replicação – PRR (rad6Δ, rad18Δ), recombinação homóloga – HR (rad52Δ) e junção final não homóloga – NHEJ (rad50Δ). Os resultados indicam que os complexos organometálicos têm maior citotoxicidade e são mais mutagênicos do que NaValp em fase de crescimento da levedura. Nos ensaios de mutagênese, não houve indução de mutação com NaValp, e os complexos organometálicos induziram substituições de pares de bases, identificadas pelo aumento da frequência de mutação nos loci his1 e lys1 na linhagem XV185-14C. As linhagens deficientes em proteínas da via BER foram sensíveis ao NaValp. Além disso, os danos no DNA causados pelo NaValp também podem ser tolerados pelas vias NER e TLS. As vias BER, NER, TLS, PRR e HR contribuíram com a tolerância ao dano induzido pelos complexos de cobre. O dano ao DNA induzido pelo complexo [Mg(Valp)2Phen] pode ser tolerado pelas vias NER, TLS, PRR, HR e NHEJ, enquanto a presença de endonucleases de BER resulta em morte celular. Desta forma, nosso estudo revela uma importante contribuição das vias de reparo do DNA sobre a sensibilidade ao NaValp e aos complexos organometálicos, indicando sua potencial aplicação como agentes citotóxicos. Os mecanismos de reparação diferiram para os compostos, sugerindo que induzem diferentes lesões no DNA.

Valproic Acid (VA) is an antiepileptic drug largely used. In addition, recent studies present interesting antitumor activities of VA against different types of tumors related to its activity in chromatin remodeling. However, the use of VA in patients has limitations due to its recognized systemic toxicity. Thus, it is necessary to discover new drugs with less toxicity and/or greater therapeutic effect. For that, the most sensible and economical strategy to obtain new drugs is to chemically modify known drugs. The synthesis of metal complexes is a recent approach to obtaining drugs. Therefore, the cytotoxicity and mutagenicity were analyzed for sodium valproate (NaValp) and VA complexes with Cu(II), Mg(II) and 1,10-phenantroline (Phen): [Cu2(Valp)4], [Cu(Valp)2Phen] and [Mg(Valp)2Phen] in Saccharomyces cerevisiae strains deficient in repair pathways, like base excision repair – BER (apn1Δ, apn2Δ, ogg1Δ, rad27Δ, ntg1Δ, ntg2Δ mag1Δ), nucleotide excision repair – NER (rad1Δ, rad4Δ, rad10Δ, rad14Δ), translesion synthesis – TLS (rev1Δ, rev3Δ, rad30Δ), post replicative repair – PRR (rad6Δ, rad18Δ), homologous recombination – HR (rad52Δ) e non-homologous end joining – NHEJ (rad50Δ). The results show that the organometallic complexes have higher cytotoxicity and are more mutagenic than NaValp in yeast growth phase. In the mutagenesis assay, there was not induction of mutation by the NaValp, whereas the organometallic complexes induced base pair substitutions, identified by the increase of mutation frequency in his1 and lys1 loci in the XV185-14C strain. The protein-deficient strains of the BER pathway were sensitive to NaValp. In addition, NER and TLS pathways can also tolerate DNA damage caused by NaValp. The BER, NER, TLS, PRR and HR pathways contributed to the damage tolerance induced by the copper complexes. DNA damage induced by [Mg(Valp)2Phen] complex can be tolerated by the NER, TLS, PRR, HR and NHEJ pathways, while the presence of BER endonucleases results in cell death. In this way, our study reveals an important contribution of the DNA repair pathways on sensitivity to NaValp and organometallic complexes, indicating the potential application as cytotoxic agents. The repair mechanisms are distinct for the compounds, suggesting that different lesions are induced in the DNA.